单柱巷道式堆垛机设计

2020-08-26刘蓟南单希明

湖北农机化 2020年11期

刘蓟南单希明

(沈阳工学院，辽宁抚顺 113122)

1 整体方案

本次设计的单柱巷道式堆垛机主要由起升机构、行走机构、货叉、货架组成，完成物品的自动运输和存放，实现无人仓库高效的作业方式。本次设计的单柱巷道式堆垛机主要为小型货物(最大重量不超过1000W)而设计。本次设计的堆垛机总体长度7.5m×3.5m×1.46m；载重100kg；水平行走速度1.33m/s；垂直升降速度0.2m/s；货叉运行速度0.2m/s。

2 堆垛机起升机构设计

(1)链条式起升方式。采用链条式起升方式，需要首先用传动链将动能传递到立柱顶部，再通过起重链来提升货物。链传动通过链轮轮齿与链条链节的啮合来传动。链传动无弹性滑动和整体打滑现象，能保证准确的传动比和很高的传动效率。有链条挠性构件，不需要安装太紧，故对轴的压力不大，链传动的整体尺寸较小，结构紧凑，同时能在高温和潮湿条件下工作。链与钢丝绳相比，优点是挠性大，链轮齿数可以很少，因而直径小，结构紧凑，其缺点是对冲击的敏感性大，突然破短的可能性大，磨损也较快。

链传动的主要参数选择：第一，传动比的选择。传动比过大时，会导致小链轮包角过小，同时啮合齿数减少，这将加速链轮轮齿的磨损且容易出现跳齿现象，故包角最好不小于120°。为此，限制传动比i≤7。本设计中为了保证托台沿立柱竖直运动，主、从动链轮大小相同，所以传动比i≤1；第二，确定链轮齿数。在本设计中，由于链速为 0.2m/s,属于低速。小链轮的齿数Z1可依据链速参考表选取。最终按照传动比i来确定齿数，查表取Z1=Z2=17；第三，确定功率。由式(1)进行功率的确定。

式中P——传递的功率，1.5kW；KA——工况系数，查表知KA=1.3；KZ——主动链轮齿数系数，查表知KZ=0.85；KP——多排链系数，单排链KP=1。

第四，选择链的型号和节距。链条型号根据当量的单排链计算功率Pca、单排链额定功率Pc和主动链轮转速n由

Pca≤Pc(2)

通过查表确定链条节距p=31.75mm；取减速器的传动比为i=31.5；链的节距可查表选出链号为20A。

第五，验算链速并确定润滑方式。v<6m/s,v在低速范围内，符合条件。由v=0.26m/s和链号20A查表确定润滑方式为定期人工润滑方式。

最终，链轮选用45钢调质回火(40～50)HRC。

本次设计为了保证托台沿立柱竖直运动，主、从动链轮大小相同，所以传动比i=1。在本设计中，由于链速为0.2m/s，属于低速。按照传动比i来确定齿数，查表取Z1=Z2=17。链的节距可查表选出链号为20A，则链条节距查表为P=31.75mm。链轮选用45钢调质回火(40～50)HRC。

(2)起降滑筒结构：

起降滑筒结构主要由滑筒、导向轮组等零部件组成。起降滑筒结构主要用来固定载货台，承受着货台和货物的重量。载货台模块由多个导向轮组组成，导向轮组结构为导向轮、轴承和导向轮轴。导向轮组与立柱或导轨接触，使载货台与立柱连接起来。下图为起降滑筒结构。

通常选择电动机首先要考虑电动机能够提供负载所需要的转矩和转速。起升电机所需功率可按起升机构在满载荷稳定工作时的静功率计算。取升降电机型号YEJ 90L-4的制动电机，P=1.5kW，η=1440r/min。

与滑筒配合的轴在本次设计中的主轴所选用的材料是45钢，带传动轮处的轴径取标准直径d=40mm。传动零件的周向固定，链轮处与带传动处均采用A型普通平键，链轮处为键16×9 GB1096。其它尺寸，为了加工方便，参照 6209C型轴承的安装尺寸(见轴承手册)，轴上过度圆角半径全部取r=1mm，轴端倒角为2×45°。

3 堆垛机行走机构设计

4 堆垛机货叉设计

货叉主要完成货物的承载作用，通过货叉板的伸缩完成货物从货架上取下，或者把货物放到货架上。货叉整体载重100kg；运行速度0.2m/s；运行阻力系数0.85。

设计参数如下：

(1)设定基础参数载重100kg，运行速度0.2m/s，运行阻力系数0.85；(2)传动方案选择。载货台主要完成载货作用，所承受的力较大，因此需要进行多级减速，首先由电机开始通过减速器进行减速，接着通过带轮进行二级减速，传递力矩在齿轮齿条上。由于货架平板需要进行伸缩，因此采用双齿条齿轮机构完成伸缩作用；(3)电机选择。三相异步电机YDT250-2ASF82A功率为P=250W，转速为nm=3000r/min。(4)确定传动比。取i减=25，即i带=1.57。最终，确定减速器，选取减速器型号为：PX80N025SW,低速轴许用扭矩为70N·m，减速比为25。

货叉主要完成取货存货法作用，所承受的力较大，因此需要进行多级减速，直流无刷电机通过减速器进行减速，接着带轮进行二级减速，传递力矩在齿轮齿条上。本次采用双齿条齿轮机构完成货架平板的伸缩动作。采用的电机运行静功率：P0=Ff×V=210w。电机型号为：直流无刷电机80BL89S25-430TK0功率为P=250W，转速为nm=3000r/min。选取减速器型号为：PX80N025SW,低速轴许用扭矩为70Nm，减速比为25。