摘 要

随着经济的快速发展，各企业规模的不断扩大，自动化立体仓库如今快速发展的趋势，使之逐渐成为物流系统中不可或缺的一部分。本任务是设计一台有轨式堆垛机，轨道的布置方式为直线型，即一个堆垛机服务于一个货架的存取模式，总体采用单立柱式的升降模式。本论文涉及的部分主要有两个方面，机械结构方面包括：堆垛机的行走模块、载物台的升降模块、货叉的伸缩模块的结构设计以及力学方面的许用校核。电气控制方面包括：各模块的电力系统，主要电机的选型，入库、出库、位置确定、认址系统的流程设计。整个设计展现了以单元存储为基础的现代化立体仓库在物流系统中的高效工作性能特点，以及在节约存储空间等环节的实际意义。

关键字：自动化立体仓库；有轨堆垛机；单元存储

Rail stacking machine design

ABSTRACT

With the rapid development of the economy, the size of the enterprises has expanded continuously.The trend of rapid development of automated warehouse has become an integral part of the logistics system.This task is to design a rail type stacking machine, the layout of the track as a straight line type, as another words is an access mode for a stack of services on a shelf. Overall use of single column type of the lifting mode. There are two main parts in this paper: mechanical structure ,including the stacking crane of the walking module loading platform of the lifting module structure design and mechanical aspects of the allowable check. Electrical control, including the module of the power system of the main motor selection, storage, a library, location, location identification system design process.This design shows the characteristics of efficient work performance in the logistics system based on the unit storage, and the practical significance of saving the storage space and so on.

Key words:Automated warehouse; rail stacking machine; unit storage

目 录

1 前 言 1

1.1 国内外物流系统中立体仓库的发展历史 1

1.2 我国自动化立体式仓库现存问题以及未来前景 2

1.3 立体式仓库的优越性 2

1.4 有轨堆垛机的组成以及特点 3

1.5 有轨堆垛机设计研究的主要问题及步骤 3

1.6 本设计目的及意义 4

1.6.1 设计目的 4

1.6.2 堆垛机的现实意义 4

2 总体方案的确定 5

2.1 堆垛机的布局方式 5

2.2 堆垛机的机架结构 5

2.3 堆垛机的水平行走机构 5

2.4 堆垛机的起升机构 6

2.5 堆垛机的货叉机构 6

3 堆垛机的机械系统设计 7

3.1 载荷 7

3.1.1 基本载荷 7

3.1.2 附加载荷 9

3.1.3 特殊载荷 10

3.2 行走机构 11

3.2.1 行走结构的设计 11

3.2.2 堆垛机轮压的计算 13

3.2.3 车轮运行阻力的计算 14

3.2.4 运行机构电动机功率的计算 15

3.3 伸缩机构 16

3.3.1 货叉的结构设计 16

3.3.2 伸缩货叉的挠度与强度 18

3.3.3 货叉电机的确定 21

3.3.4 货叉齿轮齿条的确定 22

3.4 起升机构设计 23

3.4.1 起升模块总体结构 23

3.4.2 绕线轮 23

3.4.3 钢丝绳 24

3.4.4 起升电机的选用 25

3.4.5 减速箱的选用 26

3.4.6 联轴器的选用 27

3.4.7 验算起动、制动时间 28

3.5 门架结构设计 29

3.6 天、地轨的设计技术要求 31

3.6.1 天轨 31

3.6.2 地轨 32

4 电气控制 34

4.1 作业控制工艺 34

4.1.1 入库作业 34

4.1.2 出库作业 36

4.2 堆垛机的控制系统 38

4.2.1 位置控制系统 38

4.2.2 认址控制 39

4.2.3 安全系统的控制 39

5 堆垛机的安装 40

5.1 安装工作 40

5.2 堆垛机的调整 40

5.3 堆垛机的试运转 40

结 论 41

致 谢 42

参考文献 43

1 前 言

1.1 国内外物流系统中立体仓库的发展历史

立体式仓库的出现以及之后的快速发展是第二次世界大战之后生产力和生产技术大力提升所带来的成果，美国在这方面开创了先河。在20世纪50年代，美国出现了采用桥式为外形结构框架的堆垛机来搬运存储货物的高层仓库，来解决仓库的空间大小不足的问题。60年代出现以人工操作的巷道式堆垛机为核心的高层仓库。可是那时突出的严重问题是，人员的工作量巨大且繁重，并且易出现安全问题，人生安全难以得到保障。随后的几年的技术改革，直到60年代底，美国便出现了世界上第一个以计算机控制技术为核心的自动化立体式仓库。不仅解决了人员数量上的问题，并且工作效率得到明显的提高，以及安全有了一定的保障，以此降低了企业的生产成本。随后这项技术在很多经济在当时较为领先的国家以及的确得到率先的发展和应用。

虽然我国在这方面的研究起步较美国晚了几年，大致起步于上世纪70年代，不过向前发展的速度很快。并于1973年研制出了第一座由计算机控制的自动化高架式存储仓库（高15米，由机械部北京起重运输机械研究所负责）^[1]。如今在我国，由于国民经济的飞速发展导致的各大企业规模的日益扩大，加上土地资源紧缺的现状，基于自动化控制的立体式仓库越来越受到企业的重视和依赖，并得到广泛的应用。据网上数据资料显示，截至目前的不完全统计结果，在我国自动化立体式仓库的总体数量已超过2600座。已逐渐成为企业物流系统以及生产管理中的一项至关重要的技术。由于这项技术具有应用领域范围广的特点，出现的领域主要涉及有航空、航天、机械、汽车、建筑、冶金、电子、制药、食品加工等多个领域。

从上世纪70年代发展到如今，短短的四十多年，我国立体式仓库的研究发展过程主要经历了以下四个阶段。