自动库重载卷料堆垛机设计方案!

发布时间:2022-09-20 05:17:24 来源:乐鱼体育NBA 作者:乐鱼体育app平台

内容简介:  随着物流业快速发展,各个行业对仓储效率、仓储智能化的需求日益提升。现有的堆垛机在搬运和堆垛卷料的过程中,容易引起卷料掉落,导致已有自动仓储系统暂不能被应用在板带轧制工厂中。因此,如何降低卷料在被堆垛机搬运和堆垛的过程中易掉落的风险,成为一个棘手问题。  常规厂家在生产钢卷、纸卷等卷料时,针对这些特殊物料的存取有一定难度,使用传统的输送设备占用空间多、存放复杂、效率低。自动化立体仓库的应用,可以提高卷料的存取效率,降低人工成本与减少仓库面积,实现高效智能化的管理。不过,由于一些实心卷料,尤其是钢卷、铜版纸等,货物重量可达到数吨甚至十...

  随着物流业快速发展,各个行业对仓储效率、仓储智能化的需求日益提升。现有的堆垛机在搬运和堆垛卷料的过程中,容易引起卷料掉落,导致已有自动仓储系统暂不能被应用在板带轧制工厂中。因此,如何降低卷料在被堆垛机搬运和堆垛的过程中易掉落的风险,成为一个棘手问题。

  常规厂家在生产钢卷、纸卷等卷料时,针对这些特殊物料的存取有一定难度,使用传统的输送设备占用空间多、存放复杂、效率低。自动化立体仓库的应用,可以提高卷料的存取效率,降低人工成本与减少仓库面积,实现高效智能化的管理。不过,由于一些实心卷料,尤其是钢卷、铜版纸等,货物重量可达到数吨甚至十几吨,需要对重载卷料堆垛机进行设计开发。

  金属结构主要由上横梁、立柱、下横梁、安全梯、休息平台、操作平台等组成。金属框架主体结构是由钢板焊合或槽钢焊接的开口断面由钢板、方管、矩形管等焊接而成,焊接时严格控制焊缝宽度及焊接件结构的垂直度、平行度,以保证整体结构安装尺寸。

  堆垛机天轨使用H125型钢,地轨使用89Cr钢轨,以保障堆垛机钢轨的强度与刚度。上横梁使用钢板拼接而成,其结构刚度符合静刚度要求,变形量计算可控制在横梁总长度的1/1500以内。上面设有滑轮、天轨导轮、安全保护机构、安全绳固定点等。立柱的主体使用钢板、工字钢拼接焊接而成,两侧焊接较宽的扁钢用于外侧载货台的导轮行走;在工字钢上焊接钢板与电梯导轨,此类导轨能够保证在长度较长时,依然保持导轨的垂直度,防止因堆垛机过高使导轨扭曲,以及由此导致载货台运行抖动。下横梁由钢板拼接焊接而成,内设有筋板,下横梁结构根据堆垛机高度设计,变形量计算符合行业标准静刚度要求。除主体受力结构外,还在立柱外侧设有爬梯、休息平台以方便维修保养。电控柜操作台设于堆垛机一侧。

  如图1所示,堆垛机金属结构具有强度高、刚度好、拼装简单、运行轨道垂直度高等特点,但与之相对,此类堆垛机金属结构重量比常规堆垛机重很多,现场安装需要大型设备配合,施工难度相对较高。由于堆垛机立柱较高,在实际应用中立柱需要拼焊,且焊接运输过程中可能造成立柱扭曲度,导致载货台运行到顶部时间隙过大、取货晃动等问题。在立柱上设有电梯导轨,该种导轨两端有凹凸拼接点,在导轨底部设有垫片,导轨焊接前需要保证整个高度方向上立柱导轨的直线度。

  由于堆垛机较高、货物较重,因此该类堆垛机立柱需要特殊制作。如图2,立柱采用拼焊方式,堆垛机内侧使用工字钢作为主要承载,其外侧焊接扁钢用于载货台运行导向。由于立柱过高,在一定高度后立柱挠度会超过设计要求值,因此载货台内侧导向轨采用电梯导轨,并在工字钢与导轨之间通过加入调整垫来控制导轨的平面度。

  通过细化设计计算,可计算出金属框架各部件重量,共计总重量约23t,载货台重量约3.6t,货物重量约12t,货叉重量约1t,两根立柱导轨之间跨距约3m。

  根据上边的截面参数,可计算出惯性矩I=1629104666(mm^4),弹性模量E=206000。

  下横梁行走轮之间跨距L=5650mm,立柱中心与支点距离a=1010,要求载货台静刚度小于跨距1/1500要求。由此公式可计算出最大挠度fmax≈2.82<(5650/1500≈3.77),满足要求。

  如图4,载货台主要由起升导向轮、金属框架等组成。载货台上装有存取卷料货物的货叉伸缩机构、用于卷料货物导向的导向架、钢丝绳滑轮,以及用于距离和位置检测的开关等。载货台通过起升机构的电动机使钢丝绳上下移动,从而带动载货台沿立柱的垂直方向升降。

  图5中的左图为载货台示意图,载货台框架是由矩形管、方管、钢板等金属机构拼接焊接而成。右图为载货台水平框架截面图,使用200×400工字钢与钢板焊接而成,根据该截面尺寸可以使用软件(AutoCAD、Caxa等)计算出其惯性矩,用于计算水平框架的静刚度。

  在货叉满载货物时,依然能保证其静刚度满足挠度变形量在垂直框架跨距1/1500以内的要求。载货台上面的导向架通过带座轴承可以调节导向角度,以满足不同规格的卷料取货导向作用,使载货台具有标准化、通用性。

  由于货物重量约12t,远超过一般货物。因此,要保证载货台的框架结构的静刚度要求,必须使用较大的型钢作为主要承载结构。根据如上截面参数,可计算出惯性矩I=396527302 (mm^4),弹性模量E=206000,载货台之间跨距L=2000mm,货物重量约12t,货叉重量约1t,要求载货台静刚度小于跨距1/1500要求。

  在货叉伸出取货时,由于货物过重,且卷料的重心偏差,载货台可能会在宽度方向上有较大的偏重力,因此需要在导轨的外侧和内侧均设有导轮,以保证设备运行的稳定。

  货叉伸缩机构是堆垛机存取货物的执行机构,装设在载货台上。固定货叉安装在载货台上,固定货叉、伸缩货叉(中)、伸缩货叉(上)之间由链轮链条进行连接。电机减速器通过链轮由链条驱动链轮轴上的链轮,再由链轮轴上两个链轮带动链条、链条驱动伸缩货叉(中)从固定货叉中点向左或向右伸缩时,又带动伸缩货叉(上)进行伸缩。为防止卷料滚动,设计出一种V型货叉进行存取。

  如图7,卷料货物因其特殊的外形,无法使用常规托盘存取货物,因此采用此种货叉可以将卷料从托盘中解放出来,使用该种货叉即可实现存取,并且可以兼容不同大小的卷料货物。卷料货物因通常由纸卷、金属卷等薄片状材料卷起而成,而卷料的整体重量非常大,因此外部材质实际很容易被钢铁等金属挤压变形造成损坏,所以上叉支撑板采用合金钢+尼龙板材质(MC901)的V型货叉,尼龙板表面粗纹理增加最大静摩擦力防止取货时发生打滑。

  货叉采用V型结构来放置,可以防止卷料的径向滚动,但是在取货过程中卷料可能会因为惯性而滚出V型区域,因此需要制作导向架来防止卷料的滚动。该导向架的驱动机构设计了两个电动推杆,通过电动推杆驱动摆动的连杆实现对不同外径的卷料限位。当导向架接触载货台与货物时,触发机械开关,推杆机构停止摆动,对卷料进行导向。导向架使用工况示例图,如图8。

  安全保护装置是堆垛机的重要装置之一。当堆垛机的载货台升降时,如某种原因(如同步带断裂、钢丝绳断裂、起升电机或减速机断轴等)引起载货台超速下坠,安全保护装置可不依赖其他动力驱动机构和电气系统,迅速将载货台可靠地夹持在起升导轨上,达到防坠保护作用。

  该堆垛机载货台设有夹紧钳保护装置,在下横梁设有超速保护棘轮,当钢丝绳断裂时,载货台超速下坠,棘轮达到一定速度后制动,从而带动载货台夹紧机构启动,通过软轴将载货台两侧夹紧钳牢牢夹紧在运行导轨上,从而使载货台减速制动。

  安全钳选型计算:根据国家安全规范JB 5319.2—91对安全钳要求,5.1.1.1 捕捉器产生的制动力,应不小于被制动部分全部载荷的1.25倍。

  安全钳选型:根据GB7588-2003中9.8.21规定,若电梯额定速度大于0.65m/s,轿厢应采用渐进式安全钳装置。若电梯额定速度小于或等于0.63m/s,轿厢可采用瞬时式安全钳装置。

  根据国家标准GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》,渐进式安全制动力的大小与轿厢系统质量相关,其之间的关系如下所示:

  本项目起升速度为20m/min,即为0.33m/s,小于上述国标规定的0.63m/s,故选择瞬时安全钳装置,符合要求。

  选型校核:速度为0.33m/s,小于额定速度0.63 m/s,故符合标准规定;

  堆垛机在巷道中运行时,依靠认址装置及限位装置来确定运行的相对距离与位置。在本次堆 垛机设计中,采用可靠的激光测距认址进行位置判定,定位精度可达±3mm。设备外部设有集电臂,采用滑触线供电。端部设有红外通讯装置,与金属框架的接收装置配套使用。对于货物,货位检测装置设有超高、超宽、外形坍塌、探测货物等多组传感器。使该设备能够具有堆垛机完备的大多数功能。

  堆垛机在使用过程中的夹紧安全装置也在其中设置电气检测,在钢丝绳松绳或断裂时,亦可以进行检测。

  随着堆垛机技术在国内自动化仓储领域的普及与完善,现有常规堆垛机已无法满足日益增长的物料种类需求,因此需要有针对性地推动重载、超高等堆垛机的机型研发。

  本文论述了一种运输重载卷料货物的堆垛机,物料特征为圆柱体易滚动、重量大。通过项目案例的参数,计算校核了该机型结构的强度,能够符合行业标准。并且,设计了一种特制的导向架机构来固定卷料货物,配合使用V型货叉,使货物存放更稳定;采用电梯夹紧钳作为安全保护制动机构,安全性更可靠。该机型的机械结构设计与取货导向架方案稳定可靠,可作为一种适用于重载卷料运输的解决方案。