自动化立体仓库有轨巷道堆垛机

立体仓库巷道式堆垛机设计摘要：随着经济的发展，有轨巷道堆垛机作为立体仓库的核心设备,应用越来越广泛。

我国物流业的蓬勃发展，对有轨巷道堆垛机的性能提出了更高的要求。

综合比较了几种升降方案后，升降装置采用钢丝绳卷筒式，其结构简单，受力明确，用户也比较熟悉。

安全防坠器、高度限位装置作为有轨巷道堆垛机的安全保护装置，当有轨巷道堆垛机遇到突发事故时它可以防止载货台坠落事故的发生，保证人员及货物的安全。

安全防坠器采用楔块式制动，灵敏度高、可靠性好、结构简单、能够有效地防止载货台坠落事故的发生。

货叉采用带有行程倍增机构的三级伸缩货叉，货叉收回时，其本身的长度远小于堆垛机运行巷道的宽度，货叉进行存取货物时，货叉的行程远远大于巷道的宽度。

关键词：有轨巷道堆垛机三级伸缩货叉安全防坠器毕业设计外文摘要Design of a railroad aisle stacking cranein stereoscopic warehouseAbstractWith the development of economic, railroad aisle stacking crane is the core equipment of stereoscopic warehouse, it has become more widespread in recent years.Higher demands are also asked for the performance and reliability of the railroad aisle stacking crane.After the synthesis has compared several kind of constructions elevators overall plan, uses the steel wire to hoist the type, its structure simple, the stress is clear about, the users also familiar. The security guards against falling，highly the spacing installment takes the construction elevator the safekeeping of security installment which can avoid the falling of the cage to assure the people and goods safety as soon as the construction hoist meets accident.The security guards which make use of wedge block for brake. This safety anti-falling device have high sensitivity，good reliability，simple configuration and easy to test，which can availably avoid the failing accident of the cage.The Fork trip with a double body is a three-tier telescopic fork, when fork is recovered, the length of its own is far less than the width of roadway, when accessing to goods, the fork is much longer than the width of roadway.Keywords：railroad aisle stacking crane three-tier telescopic fork security guards目次1 绪论 (1)1.1有巷轨道堆垛机的发展 (1)1.2有轨巷道堆垛机的类型 (1)1.3有轨巷道堆垛机的发展现状及特点 (3)2 有巷轨道堆垛机总体方案的确定 (5)2.1有轨巷道堆垛机功能分析 (5)2.2.立柱模块的设计 (7)2.3行走机构模块 (8)2.4起升机构模块 (9)2.5载货台模块 (9)2.6载货台断绳保护装置 (10)2.7货叉机构模块 (13)3 有轨巷道堆垛机基型产品设计 (14)3.1立柱模块设计 (14)3.2行走机构模块 (18)3.3起升装置的选择计算 (21)3.4货叉机构模块设计 (23)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (33)1 绪论1.1有巷轨道堆垛机的发展有轨巷道堆垛机是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机， 通常简称为堆垛机。

《装备维修技术》2021年第2期—331—自动化立体仓库堆垛机的简介与操作方法冯昭亮（兰州石化公司化工储运厂，甘肃 兰州 730060）引言：自动化立体仓库通常采用几层，十几层或几十层不同规格的货架来进行单元式的货物储存，同时还利用多种货物搬运设备，其中包括堆垛机，传送机等进行货物的搬运工作。

下面，本文将对其中最为重要的搬运设备，堆垛机，来进行细致的说明。

一、堆垛机简介有轨巷道堆垛机由金属结构，载货台，运行机构，起升机构，货叉机构，限速防坠装置，等部件组成。

（一）金属结构。

金属结构是堆垛机的主要承载构件之一，它由立柱，上横梁，下横梁三部分组成。

立柱是载货台垂直升降的支撑和限制部件，其两侧装有垂直导轨，以保证载货台平稳，灵活地升降。

上横梁由钢板焊接而成，它上部装有起升用的定滑轮和支撑堆垛机的上部导向轮组。

钢丝绳通过这些滑轮及载货台上的动滑轮，使载货台能上升或下降。

上横梁上还装有滑导线的集电装置。

下横梁由钢板焊接而成，是堆垛机的主要支撑部件。

下横梁上装有运行驱动车轮组，从动车轮组，下部水平轮组及夹轨器等装置。

还装有红外通讯，电气控制柜及运行限位开关组等电气装置[1]。

（二）载货台。

载货台是堆垛机承接货物并进行升降运动的部件，载货台由垂直框架和水平框架焊接成直角形结构件。

起升机构上出来的钢丝绳通过上横梁上的定滑轮，垂直框架上的动滑轮带动载货台沿起升轨道上下运动，完成运送货物任务。

载货台装有货叉机构，起升滑轮装置，导向轮组，升降位置检测组件，升降限位撞尺以及光电探测装置等。

（三）运行机构。

运行机构是堆垛机水平运动的驱动机构。

驱动单元采用德国SEW 公司的齿轮电机减速机。

运行机构采用变频闭环调速，高速可达120m/min，低速可达2m/min 以下，保证了生产效率和停准精度两方面的要求。

（四）起升结构。

起升机构由SEW 电机减速机，卷筒及钢丝绳等组成。

起升机构安装在立柱上，是堆垛机载货台进行升降运动的驱动部件，用钢丝绳联接定滑轮与载货台上的动滑轮以驱动载货台升降。

自动化立体仓库普通都采用托盘式货架， 平托盘作为装载工具在搬运、 保管、 运输和包 装的各个环节中都处于中心位置， 直接影响着仓库的规划和储存效率。

托盘标准化是物流标 准化的基础，是物流系统协调化的关键，是实现搬运机械、包装/运输作业通用化、统一性 的前提。

目前欧洲托盘的标准为1200 × 800mm ，是基于通用卡车运输的尺寸优化;美国托盘的标 准尺寸为1200 × 1000mm ,及所谓的工业托盘,工业应用中时常采用； 日本托盘的标准尺寸为 1100 × 1100mm ，是基于集装箱的尺寸优化。

中国托盘规格较为混乱,但随着物流业机械化和自动化的要求，标准规格也逐渐确定,标 准规格尺寸如表 1 所示,表中●表示常用托盘尺寸。

托盘高度普通为100~150mm ，单面取 140mm,双面取 150mm,托盘载分量有50kg ，1000kg , 1500kg 和2000kg 四个级别表 1 平托盘标准规格 单位： mm托盘材料有木材、 金属和塑料三大类， 目前我国木材托盘应用最广， 但反复使用后易变 形、破损，寿命不长；金属托盘中钢制托盘应用最广，特殊合用于货物分量大的场合；塑料宽度(W )120013001400144015001130长度(L )●110012001100●1000●12001300800900●110012001300●1400 长度(L)80010001100140010001100 150011001200113013001440宽度(W)80090010001100高度(H ) 高度(H )托盘因其质轻、美观、强度高、耐腐蚀、可回收等优点广泛应用于食品、医药、汽车、烟草、化工等领域.三种托盘只是材料不同，主要标准规格尺寸都相同.把包装的物品堆积在托盘上便成为装载单元，装载单元的货态是自动化立体仓库货格所能储存货物的最大尺寸，货态尺寸的计算是通过包装箱或者包装袋的规定尺寸及选取的码垛方式，或者由储存货物的外形尺寸计算得出(包括托盘尺寸) ,如图 4 所示。

自动化立体仓库堆垛机的设计引言概述：自动化立体仓库堆垛机是现代仓储物流系统中的重要设备，其设计直接影响到仓库的运作效率和成本控制。

本文将从设计原理、结构特点、控制系统、安全性和可靠性等方面进行详细阐述，旨在帮助读者更全面地了解自动化立体仓库堆垛机的设计。

一、设计原理1.1 堆垛机的运行原理自动化立体仓库堆垛机通过电动机驱动，沿着固定的轨道上下移动，将货物从入库口运送至指定的货架位置。

同时，堆垛机配备有夹具或夹爪，可以将货物从货架上取下或放置上去。

1.2 堆垛机的升降原理堆垛机的升降机构通常采用液压系统或螺杆传动系统，通过控制液压缸或螺杆的运动来实现货物的升降。

液压系统具有升降速度快、负载能力大的优点，螺杆传动系统则具有精度高、稳定性好的特点。

1.3 堆垛机的定位原理堆垛机的定位通常采用编码器或激光传感器进行反馈控制，确保堆垛机能够准确停靠在指定的货架位置上。

编码器能够实现位置的精确控制，激光传感器则能够实现非接触式的测距。

二、结构特点2.1 主体结构自动化立体仓库堆垛机的主体结构通常由立柱、横梁、升降机构、夹具等部件组成。

立柱和横梁通常采用钢结构，具有承载能力强、稳定性好的特点。

2.2 控制系统堆垛机的控制系统通常由PLC控制器、人机界面、传感器等组成，实现对堆垛机的运行、升降、定位等功能的控制。

控制系统具有智能化、自动化的特点，能够提高堆垛机的运行效率和精度。

2.3 安全防护为了确保堆垛机的安全运行，通常在堆垛机的周围设置安全防护装置，如光栅、安全门、急停按钮等。

这些安全防护装置能够及时发现异常情况并采取相应的措施，保障操作人员和设备的安全。

三、控制系统3.1 PLC控制器PLC控制器是堆垛机的核心控制设备，负责对堆垛机的各项功能进行控制和调度。

PLC控制器具有稳定性好、可编程性强的特点，能够实现多种功能的自动化控制。

3.2 人机界面人机界面通常采用液晶显示屏或触摸屏，用于显示堆垛机的运行状态、报警信息等，并提供操作界面供操作人员进行参数设置和监控。

自动化立体仓库堆垛机常见故障与维修探讨摘要：新时期，我国自动化技术得到快速的发展，进而衍生了自动化立体仓库，其是自动化技术发展的重要产物。

若自动化立体仓库在实际的使用过程中出现故障，会使得仓库内的物资无法快速取出，因此，该问题应引起维修人员的重视。

堆垛机是自动化立体仓库中的主要设备，其在实际运行过程中难免会出现一定的故障，处理堆垛机的故障成为重要问题。

对此，本文就自动化立体仓库堆垛机常见故障与维修展开相应的分析与研究。

关键词：自动化；立体仓库；堆垛机；故障；维修新时期，为提高工作效率，普通的仓库已然无法满足企业发展的实际要求，而自动化立体仓库则成为必然选择。

自动化仓库主要是利用仓库的实际面积与储存空间，可让货物储存变得更加集体化、立体化。

此种仓库的出现，可以大大减少占地面积，能减少仓库的占用费用，能大大提高物流运作效率，进而推动了自动化立体仓库的进一步发展。

堆垛机是自动化立体仓库运行必不可少的起重机械，其是自动化立体仓库的主要设备，其肩负着进库、出库与盘库等多项任务，其在实际运行过程中会引发多种问题。

以下我们先就堆垛机的运行、结构与设计进行具体的分析。

一、堆垛机的运行、结构与设计1、运行方式巷道式堆垛机主要是按照相应的运行方式进行分类，主要划分为有轨与无轨巷道式两种[1]。

无轨巷道式堆垛机是用于作业次数不是很频繁、高度不大、强度不高的仓库，其主要适用于一般仓库通过改造而成的中低层仓库。

而有轨巷道式堆垛机则与无轨巷道式堆垛机的结构有所不同。

有轨巷道式堆垛机主要是借助钢轮在相应的轨道上运行，会沿着巷道中已然设计完成的地轨进行平稳运行，且作业高度取决于仓库的高度[2]。

2、结构巷道式堆垛机主要是按照结构进行分类，其主要划分为双立柱型与单立柱型两类。

单立柱型堆垛机的结构比较简单，主要是由1根立柱、下横梁与上横梁所组成的，也可仅由1根立柱与下横梁而组成的。

通常来讲，单立柱型堆垛机主要应用到作业高度较低（≤16.0m）、起重量较小（≤2t）的仓库[3]。

本科毕业设计（论文）自动化立体仓库堆垛机设计DESIGN OF STACKER CRANE FOR AUTOMATIC WAREHOUSE20013年6月摘要有轨式巷道堆剁起重机是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机，通常简称为堆剁机。

堆剁机是立体仓库中最重要的起重运输设备，是代表立体仓库特征的标志。

其主要用途是在高层货架仓库的巷道内沿轨道运行，将位于巷道口的货物存入货格，或是取出货格内的货物运送到巷道口，完成出入库作业。

20世纪70年代初期，我国开始研究采用巷道式堆剁机的立体仓库，不久便广泛应用于各行业和地区，有的已经形成系列化，据不完全统计，到目前已建成三百余座。

随着现代工业生产的发展，有轨巷道堆垛起重机的技术也在不断提高和完善。

世界主要工业国家都把着眼点放在开发性能可靠的新产品和采用高新技术上，更加注重实用性和安全性。

如今，自动化立体仓库及堆垛机已成为企业生产管理不可获缺的重要组成部分。

本文从实际问题出发，以现有设备为依托，先确定出堆垛机的总体结构及各部分的结构草图，然后运用理论力学、材料力学、机械设计、制造技术等专业知识，并查阅相关设计手册，对其机械部分进行了详细的设计计算，包括：机架、行走机构、提升机构、载货台和货叉伸缩机构。

设计过程中，以实现堆垛机的机械性能为目的，在满足其强度、刚度、运行稳定性等要求的前提下，综合考虑结构的合理性和所选材料的经济性，力求达到高质量、低成本。

关键词自动化立体仓库堆垛机结构设计AbstractTrack Tunnel-Stacker Crane is developed by a special crane with the emergence of three-dimensional warehouse, usually referred to as stacker crane. Stacker crane is the most important lifting and transportation equipment in a three-dimensional warehouse, and is one characteristic of three-dimensional warehouse. Its main use is orbit along the roadway in tunnel of high-rise warehouse, put the goods that be located at the mouth of the tunnel into the shelves, or take out goods and delivered to the tunnel mouth, complete the storage operations.At the early 70’s of 20th, China started to develop the three-dimensional warehouse with stacker crane, and soon have be widely used in various industries and regions，some have formed serialization. According to incomplete statistics, more than 300 warehouses have been completed now. With the development of modern industry, the technology of stacker crane is being improved. All the world's major industrial countries focus on the development of new products with reliable performance and the use of high-tech，and pay more attention to the practicality and safety. At present, automatic three-dimensional warehouse and stacker crane have become an important component of production management.This paper starts from the practical problems, and bases on existing equipments. Firstly confirm the overall structure of stacker crane and the draft of parts of the structure. Then use Theoretical Mechanics, Material Mechanics, Machine Design and Manufacturing Technology, and according to relevant design manuals, elaborates on its machinery parts, including: Rack, Running Mechanism,Lifting Mechanism,Loading Stations and Telescopic Fork Mechanism. In the design process, considering the rationality of structure and the economy of the selected materials in order to achieve the mechanical properties of stacker and request of strength, stiffness, running stability, attempt to reach the aim of high-quality, low-cost.Keywords Automatic Three-Dimensional Warehouse Stacker Crane Design of Structure目录第一章绪论 (1)1.1自动化立体仓库概述 (1)1.2自动化立体仓库的发展 (1)1.3发展自动化立体仓库的必要性 (2)1.4自动化立体仓库中的堆垛起重机 (4)1.5巷道式堆垛起重机的结构及设计要点 (5)1.5.1 机架 (5)1.5.2行走机构 (5)1.5.3提升机构 (5)1.5.4载货台及货叉 (5)1.5.5电器设备 (6)1.5.6安全保护装置 (6)第二章堆垛机机架的结构设计 (7)2.1 自动化立体仓库的结构尺寸及运行条件 (7)2.2 机架设计概述 (7)2.2.1机架设计应满足的一般要求 (7)2.2.2 机架的设计步骤 (7)2.3 上导轨设计 (9)2.3.1 导轨类型的确定 (9)2.3.2 导轨材料的确定 (9)2.3.3导轨截面形状的确定 (9)2.4 上横梁设计 (11)2.5 立柱设计 (14)2.6 下导轨设计 (19)2.6.1导轨类型的选择 (19)2.6.2滚动直线导轨副的结构与特点 (19)2.6.3 滚动直线导轨副的计算 (20)第三章行走机构的设计 (25)3.1 电动机的选择 (25)3.1.1选择电动机应综合考虑的问题 (25)3.1.2电动机的选择 (25)3.2 传动装置的设计 (26)3.2.1 传动方案的确定 (26)3.2.2 第一级减速齿轮副的计算 (28)3.2.3 第二级减速齿轮副的计算 (32)3.2.4 齿轮齿条副几何尺寸的确定及计算 (36)3.2.5 轴的计算 (37)3.3 行走机构结构图 (42)第四章提升机构的设计 (43)4.1 电动机的选择 (43)4.2 传动滚子链的设计计算 (43)4.2.1滚子链几何尺寸的计算 (43)4.2.2 滚子链静强度计算 (44)4.2.3 链轮几何尺寸计算 (45)4.3提升滚子链的设计计算 (47)4.3.1滚子链几何尺寸的计算 (47)4.3.2链轮几何尺寸的计算 (48)第五章载货台与货叉伸缩机构的设计 (49)5.1 电动机的选择 (49)5.2 传动机构的计算 (50)5.2.1 圆锥齿轮副的计算 (50)5.2.2 齿轮齿条副的计算 (53)5.2.3 传动轴的设计 (57)5.3导轨与叉板的设计 (59)5.3.1导轨的计算 (59)5.3.2 板件尺寸的确定 (60)5.4载货台结构图 (61)结论 (63)致谢 (65)参考文献 (66)附录Ⅰ毕业实习报告................................. 错误!未定义书签。

二、货态尺寸计算及码垛方式把包装的物品堆积在托盘上便成为装载单元，装载单元的货态是自动化立体仓库货格所能储存货物的最大尺寸，货态尺寸的计算是通过包装箱或者包装袋的规定尺寸及选取的码垛方式，或由储存货物的外形尺寸计算得出（包括托盘尺寸），如图4所示。

图4 货态尺寸计算示意图装载托盘上的货物总尺寸一般与托盘尺寸相同，或者比托盘略小一些，非常特殊时也可以比托盘略大。

常用装载的方式有：完全紧密型、中空型、周空型、不规则型，装载形式如图5所示，装载方法的优劣在于托盘空间利用率、物品安全可靠、破损最少，其中破损最少是最重要因素。

图5 托盘装载图码垛针对箱装或者袋装的物品，根据包装、尺寸、重量及数量，将货物按一定规律码成各种形状的货垛。

基本要求是：合理、牢固、定量、整齐、节约、方便。

码垛方法包括：对缝堆积法、交错堆积法、砌砖堆积法、中空堆积法和外分堆积法。

a 对缝堆积法；b 交错堆积法；c 砌砖堆积法d 中空堆积法；e 外分堆积法图6 码垛方法示意图三、单元货格尺寸确定货格是仓库货架内储存货物的单位空间，每个货格可有一个或者多个货位，货物单元尺寸确定好之后，就可确定货格尺寸，货格尺寸取决于货物单元四周留有的间隙和货架构件有关尺寸，在立体仓库设计中，恰当的确定货格尺寸是一项很重要的设计项目，直接影响仓库面积及空间利用率，也关系到存取工作的顺利进行。

下面图7就最常见的横梁式货架与牛腿式货架介绍单元货格尺寸的确定，各间隙的符号及名称见表2a）横梁式单货位货架载货示意图c）牛腿式货架载货示意图图7 货架载货示意图几周误差的累积：起升机构的停准误差、货叉微升降的定位误差、货物高度误差、任址误差、货架托梁（或横梁）的高度误差。

第三，要考虑货叉伸出时在货物作用下的下挠量。

最后，再加一个安全裕度。

货格高度主要取决于单元货物上部垂直间隙和下部垂直间隙的尺寸，上部间隙应保证货叉叉取货物过程中微起升时不与上部构件h2发生干涉，一般；下部间隙应保证h2≥（货叉上浮行程+各种误差）h4货叉能自由进出货架货位存取货物，一般h4≥（货叉厚度+。

自动化立体仓库中堆垛机的常见故障及维修对策分析自动化立体仓库是现代化的智能货物存储设备，是通过计算机控制的自动化系统，将货物储存于仓库内，提高货物存储密度、提高存储效率。

堆垛机是自动化立体仓库的核心设备之一，常见的故障有：设备故障、执行机构故障、传感器故障、电子元件故障等。

下面就这些故障的维修对策进行分析。

1.设备故障设备故障是导致立体仓库堆垛机运行异常的原因之一，主要表现为机器无法正常启动，例如，堆垛机的蓄电池电量不足、各个控制手柄及按钮接触不良、或电路板损坏等。

处理方法如下：（1）检查蓄电池电量是否充足，并随时保持充电。

（2）检查各个控制手柄及按钮运转状态，确保所有接触良好。

（3）检查电路板是否损坏，并及时更换。

2.执行机构故障执行机构故障是指设备无法完成各项任务，例如，机器无法移动、托盘升降或提升机械臂有异响等。

解决方法如下：（1）检查马达、行走马达、减速器、链条等执行机构是否存在故障，并及时进行维修或更换。

（2）检查滑轮和导轨的单向轴是否有劣化现象，并及时更换。

3.传感器故障传感器故障是指设备的传感器损坏或失控，例如，电动起重机的重量传感器失灵、光电开关或接近传感器无反应等。

解决方法如下：（1）检查传感器是否正常运作。

（2）清洁传感器，确保其有效运转。

（3）更换或维修传感器，并重新校准。

4.电子元件故障电子元件故障指该设备的电子元件损坏或损坏，例如，PLC 的电源板损坏；伺服电机控制器损坏等。

维修对策如下：（1）检查电源板或伺服电机控制器等电子元件是否正常。

（2）检查是否有电线接触不良或插头松动现象。

（3）更换损坏的电子元件或进行修理。

结论在日常运营中，自动化立体仓库中的堆垛机将长时间持续工作，因此出现故障的可能性较高。

如上所述，对于设备、执行机构、传感器和电子元件等故障的产生，及时维修、保养和更换是必要的，以确保自动化立体仓库的稳定运行和延长设备寿命。