浅析堆垛机货叉机构设计

浅析堆垛机货叉机构设计
随着现代化大生产和新兴网络购物的发展，我国物流行业发展迅速，自动化立体仓库的应用使得企业的生产物流速度大大提高。

堆垛机是实现物资搬运的载体，它在高层货架巷道中往返运动，将货物存入或取出，从而实现物资的流动。

因此堆垛机的研究对我国物流行业的发展都具有十分重要的意义。

标签：物流；堆垛机；货叉机构
堆垛机的主要机械动作有：转运车巷道运输行走，货物周转箱自动提升下落，货叉伸缩向立体货架存物取货。

其中，货叉的自动伸缩机构设计难度最大。

1 货叉的主要结构
货叉伸缩机构是堆垛机的主要工作机构，安装在载货台上，其结构特点是能够双向伸出，以便向两侧货格送入（取出）货箱。

缩回后，货叉连同载货台一起随大车在巷道内运行。

货叉根据其数量不同可分为单叉货叉、双叉货叉和多叉货叉。

最常用的是前两种，多叉货叉多用于特长货物的堆垛。

图1 货叉的结构简图
货叉一般采用三级直线差动式伸缩货叉，见图1。

货叉装置采用三级差动齿轮齿条结构，由上叉、中叉、下叉（固定叉）及起导向作用的滚针轴承等组成，以减少巷道宽度，且使之具有足够的伸缩行程。

货叉的结构形式有两种：齿轮—齿条方式和链轮—链条方式。

由于齿轮齿条传动平稳、结构简单，紧凑，一般采用齿轮齿条传动。

2 货叉机构电动机、减速器的确定
货叉电机的选择是否合理将直接影响到堆垛机的运行效果。

货叉电机容量太大，将直接导致货叉振动。

容量太小，则不能完成装载单元的存取作业。

因此，应正确选择货叉电机十分重要。

已知条件：行走速度V=16m/min=0.27m/s，滚动摩擦系数μ=0.15，货叉部分重力
W=6150N，货重1200N。

行走阻力R=（6150+1200）×0.15=1102.5N
动力传动效率η=0.9（齿轮减速电机）×0.9（链条）×0.9（齿条）=0.73
最高时速时需要动力：
P=1102.5×0.27/0.73=0.41kW
由于巷道的约束，货叉装置要求体积小，重量轻。

故采用带电机的摆线针减速器XWDY-0.75-8115-2。

3 最优货叉伸缩速度
根据平均单作业周期与速度的关系，在货架尺寸确定后，可采用下面的计算公式来选择货叉的速度。

图2 货叉升降台应力分析
由应力分析图可以看出，升降台应力最大处集中在升降台底面与立柱滑动接触面的衔接处。

因此应改善衔接处结构，尽量大圆角过渡，焊接去应力处理等以缓解应力集中现象。

5 结束语
文章对堆垛机货叉机构的结构、电动机、减速器的确定、最优货叉伸缩速度的选择及货叉升降台变形进行了简单的分析研究。

阐明了了货叉升降台的最大应力集中地方，对货叉结构优化设计提供了参考，对堆垛机的改型升级也有一定的借鉴意义。

参考文献
[1]吉国宏.自动化仓库堆垛机设计[M].北京：人民铁道出版社，1979.。