堆垛机及控制系统设计Word文件下载.docx
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同时为了保证可靠性和操作性,控制系统中包含了自动操作和手动操作两个部分。
本课题中堆垛机及控制系统设计主要是对堆垛机的机械结构,材料选取,运行方案以及对控制方式的研究,培养我们对机械设计和电气设计的综合能力,结合现实生产和所学的基础知识加以分析优化,最后完成所要求的设计任务,并叙写设计说明书,运用计算机绘画相关部件结构和电气接线图,提高学生的综合设计能力。
关键词:
堆垛机,自动化仓库,物流
ABSTRACT
Withtherapiddevelopmentofglobalization,informationscienceandtechnologyandeconomicdevelopment,businessmanagementbusinessmodel,manufacturingmodel,andthechangingsocialproduction.Wepaymoreattentiontothelogisticsandtransportationindustry,thecorepartoftheautomatedwarehouse,theseindustries,whichreplacesthetraditionalcargohandling,nologisticsmanagementpersonnelstrengthandtime-consuming,increaseproductivityandreduceproductioncostssignificance.Automatedwarehouse,functionalandperformancerequirementsinthecontextofthecontinuousdevelopmentofthelogisticsindustry,demandisalsorising,stackers,aswellasitscontrolsystemisthecorepartoftheautomatedwarehouse,sothedesignresearchandinnovationandchangelogisticsindustrydevelopmenttrends,productivityandeconomicefficiency.
Stackerinthecaseofnormalworkinthreedirectionsofmovement,lateralmovement,includingthehorizontaldirectionoflongitudinalmovementintheverticaldirectionandforkinstitutionstelescopicmovement,asdrivenbythreedifferentpowergearedmotors.Thedesignoffirststackingstructuremodeling,andthencheckonthecalculationofthestrengthandstiffnessoftheupperandlowerbeams,columnsandfork,aswellasfasteners,connectors,bearingsandotherstandardpartsselection.Controlsystems,themaincontrolprogramisthemovementofthethreedirectionsofthestacker,removethepositioningandoperationofcargodeposited.Meanwhile,inordertoensurereliabilityandoperationalcontrolsystemcontainstwopartsoftheautomaticoperationandmanualoperation.
Stackeranditscontrolsystemdesigninthissubjectismainlythemechanicalstructureofthestacker,materialselection,runtheprogram,andcontrolmode,todevelopourmechanicaldesignandelectricaldesign,combinedwiththeactualproductionandthebasicsofoptimizationanalysis,thefinalcompletiondesigntasks,narrativedesignspecifications,usingcomputergraphicscomponentsofthestructureandelectricalwiringdiagramtoimprovestudents'
designcapabilities.
Keywords:
stackingcranestackingcrane,Automatedwarehouse,Logistics
1绪论
近年来,随着企业生产与管理的不断提高,越来越多的企业认识到物流系统的改善与合理性对企业提高生产率、降低成本非常重要。
堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备。
本文着重就堆垛机的结构设计进行初步研究。
1.1研究背景及内容
1.1.1研究背景及意义
当今在物流行业和制造行业中,对自动化立体仓库的研究已经有很长一段时间了,对堆垛机本体的结构设计也出现了各种各样的方案,但普遍是为了达到这几个要求:
自动化的存储方式,存储空间的高效利用,定位精度和响应的快速性,方便管理,降低成本等。
以改变传统的搬运方式节约时间和减少人力劳动损耗。
世界主要工业国家都把重点放在开发可靠的新产品和高性能的设备上,同时根据实际仓库类型提高实用性和安全性。
在堆垛机的设计上,我们和当今的工业大国还有很大的差距,因此我们更好不断的学习借鉴,攻克关键技术,推出新型号的和新技术的堆垛机。
希望通过我们的不断努力,设计出安全、高速、可靠性、功能强大的堆垛机,造就便捷的、存储量强大的自动化立体仓库,使得我们国家的工业水平和物流水平保持快速的发展。
1.1.2文献综述
本设计中引用的文献主要内容包括堆垛机结构原理、材料力学的校核方法、控制系统的认真定位以及PLC的型号特点等。
堆垛机类型有很多种,比如:
单立柱式、双立柱式;
地面支承式和悬挂式等,根据所设计的仓库特点结合参考文献中列举出的优缺点进行方案比较,以便下一步的设计。
在结构设计的过程中,还需要对所设计的零部件进行强度和刚度以及使用寿命进行校核,根据参考文献中提出的不同工况进行分析计算。
在控制方案中主要采取了光电开关和行程开关想结合的定位方式。
PLC是常用的控制器之一,它有可靠性高、方便灵活的特点,可以通过编写不同的程序来达到不同的控制效果。
1.1.3研究的内容
(1)分析课题的内容和设计要求及其意义。
立体仓库主要用于自动化生产线中暂存环节,堆垛机则完成存取货物控制,对生产过程控制有着重要意义
设计要求:
纵向行程1600mm,垂直方向600mm,物料重量10kg。
文献翻译20000印刷符号。
完成工作平台总装配图一张,若干部件图和零件图,计算机控制原理图一张,设计图纸总量不少于2张A0。
设计计算说明书一本。
(2)堆垛机的驱动装置,选型与校核。
(3)通过功率、速度等参数的计算、完成堆垛机运行机构的选型和计算。
(4)堆垛机的控制系统及电气接线原理图,元器件选择。
(5)对堆垛机的立柱、上下横梁的强度、局部稳定性和整体稳定性的检验。
1.2堆垛机的结构设计概述
1.2.1堆垛机结构的组成和形式
堆垛机主要的三个运动结构:
(1)行走机构由上下横梁、减速电机、链轮、行走轮等组成。
通过横梁上安装的导向轮保证其行走的方向于轨道一致。
行走机构的运行速度根据仓库的存储要求和输送带的进出货物量来决定,一般情况下工作速度控制在20~100m/min之间,最高速度可达240m/min,本设计中行走机构的速度选取40m/min.
(2)升降机构由减速电机、卷筒、钢丝绳等组成。
正常情况下升降机构的工作速度在8~25m/min之间,最高速度可达60m/min,本设计中升降机构的速度选取10m/min.
(3)货叉机构是堆垛机存储和取出货物的装置,它的组成有减速电机、链条传动、齿轮传动、上中下叉等。
货叉机构的工作速度一般在10m/min左右,最高速度可达50m/min,本设计中货叉机构的工作速度选取12m/min.
堆垛机整体方案如图:
图1-1堆垛机整体结构示意图
1.2.2巷道堆垛机的特点
根据实际仓库类型的不同,工作环境的不同,巷道式堆垛机有已下结构和功能特点:
(1)整机结构多为金属结构,重量较大,要符合相应的强度和刚度的要求。
另一方面也要求有较高的制造精度,实现其自动化的存取的精确定位。
(2)巷道式堆垛机的结构紧凑,立柱较高,机体结构狭窄,一般小于一个货架的宽度。
与其他运输装置不同,其有专门的取料货叉装置,分为上中下叉。
(4)各个方向的运动满足快速、平稳和准确等控制要求。
1.3堆垛机所受载荷的简化方法
受巷道型仓库限制,堆垛机高度很高,宽度较小,以保证在巷道里运行过程中不会撞到货架而产出故障。
堆垛机运行时,将受到货物、货叉的竖直方向上的力,前后行走和加减速时又收到水平方向上的力,升降时还会有一定的冲击。
一些特别的工作环境,还可能受到风的阻力作用。
堆垛机每实现一次工作周期,以上载荷会重复一次出现。
因而,它所受到的是交替变化的载荷。
为了确保堆垛机的可靠性和安全性,在其结构的设计上强度和刚度是重点考虑的[2]。
以下是堆垛机所受载荷情况的简化:
(1)竖直载荷PL
竖直方向的载荷包括货叉重量和货物重量,用表示。
由于升降的过程中会产生一定的冲击,则设计竖直载荷式中,是冲击系数,根据不同堆垛机类型分为:
第1类第2类第3类第4类
(2)水平载荷
堆垛机在水平方向前后变速行走,就产生了与加速度相关的水平惯性力。
即
式中,是动载荷系数,因为
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