立体仓库堆垛机设计

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1、自动化立体仓库堆垛机的设计车小贺，王劲松，杨程程http://www.paper.edu.cn辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新（123000）E-mail：braveheart0910@sina.com摘要：结合中型物流中心货物流通的特点，将自动化立体仓库技术应用到大型物流系统中，设计了用于自动分拣、储存的堆垛机。堆垛机由前叉、中叉、后叉和导向滚子组成，具有结构紧凑，传动方式简单，重量轻等特点。本文对堆垛机的三个货叉的受力情况进行了详细分析，并在此基础上设计了PLC控制程序，对堆垛机的行走进行控制。完善了立体仓库中堆垛机

2、部分的设计，为自动化立体仓库系统的设计提供了参考借鉴，适用于高速流通的仓储控制系统。关键词：立体仓库；堆垛机；受力分析；PLC控制中图分类号：TP273文献标识码:A1.引言随着我国经济和科学技术的不断发展，现代物流技术在我国也得到了很大的提高，特别是作为现代物流技术典范的自动化仓库技术尤其令人关注。自动化立体仓库，是实现物流系统合理化的关键。它具有空间利用率高、便于实现自动化管理、实时自动结算库存货物种类和数量、立体仓库信息库可以和中央计算机系统联网运行等许多优点。对加快物流速度、提高劳动生产率、降低生产成本都有重要意义。2.

3、自动化立体仓库系统构成2.1货物流通过程货物在仓库中的存储过程是货物流通的一个非常重要的环节，其构成如图2-1所示。据对沈阳市物流中心的调查，货物的分拣和出入库基本上仍然是手工作业，货物流通的时间滞后在很大程度上是由这一环节造成的，而且由于是人工作业，工作人员的劳动强度很大，货物的损坏、丢失及其它管理不善也时有发生。从这个角度上说，在物流仓库中引进自动化仓库技术是很有必要的。图2-1货物流通过程示意图2.2自动化仓库的组成自动化立体仓库大致由三部分组成：1.高层立体式堆货架；2.入出库用搬运机(堆垛机、货物分配车等)；3.信息处

4、理控制设备(计算机、数据通信装置等)。仓库的平面布置一般有三-1-http://www.paper.edu.cn种形式：L型、U型和直线型，其余的形式都是这三种形式的变形，其中直线型布置简洁，易于实现，应用也最为广泛[1]。3.机械部分设计3.1输送伸缩式货叉由于输送车是输送货物的重要工具，一般都由前叉、中间叉、固定叉以及导向滚子组成。按驱动方式货叉可分为：1.差动齿轮动驱动方式；2.齿轮齿条驱动方式；3.链轮链条传动方式；4.液压驱动方式[2]。固定叉装在载货台上，中间叉可在齿轮、齿条或链条、链轮的驱动下，从中间叉的中点，向左

5、或右移动自身长度的一半。前叉可从中间叉的中点向左或向右伸出比自身稍长的长度。前叉由两根滚子链条或钢丝绳驱动，链条或钢丝绳的一端固定在固定叉(或货台上)，另一端固定在前叉上。如图3-1所示。伸缩式货叉具有如下结构特点：1.结构紧凑，所占空间小；2.传动方式简单，动作灵活；3.重量轻，可以减小运行惯性力。图3-1货叉机构结构简图3.2货叉设计分析货叉是堆垛机存、取货的关键部件，它在工作时前叉要伸入货架中，所以在设计货叉时，应以前叉的厚度尽量薄，同时，叉前端的挠度应控制在最小为设计目标。图3-2货叉载荷图将货叉分解为固定叉、中间叉和前

6、叉分别进行考虑伸缩货叉的挠度与强度。如图3-2货叉的载荷图。-2-3.2.1.固定叉http://www.paper.edu.cn如图3-3，假设l0为不变形部分的长度，Q—额定载荷，E—材料的纵弹性系数人为变形量；III1;;23—固定叉、中间叉、前叉的在重力方向的惯性矩。Ql当P=2，axL0时：1b=Pbx−(−)弯矩为：M1Pxa=−∫xmL01=−p⎡bx3⎢+(xa)2⎤I1I00EI1dxI02EI⎣I0⎥⎦图3-3固定叉λxxmP⎡bx3()3⎤=I

7、x−2dx=Ix−1⎢+−xa⎥000EI10bEI⎣I10⎦当xL0时，λ=0I=−p1(L+b)I1=−PabEII1(I0+a)0ELL6100610C点的倾角λ1为：λ1=−PabI+aL1)3.2.2.中间叉EII61003如图3-4(a)所示，因载荷Q的作用，在（b）间产生反力P1、P2,设C点的倾角为I2,挠度为λ2(假设l3为不变形部分的长度)。M=Px=QL2x1dλbQLx2I=dx=−2EIb223+I0λ=−QLx2+Ix+λEIb6

8、200-3-图3-4中间示意图当xb时的倾斜角I2和挠度λ2为：http://www.paper.edu.cn=−QLbλ=−QLbLI22EI32，所以22EI323据图3-4()示，把b段作为刚性，c点作为固定端考虑，并设由于W在中间