堆垛机水平运行机构的设计说明

堆垛机水平运行机构的设计
一、水平运行机构的布置形式
水平运行机构由电机、减速机、车轮组、 缓冲器等组成。它的布置形式多种多样， 图1采用的是一般卧式减速器。图2采用套 装式减速器，与车轮组安装时较简便，并 能使运行机构的总体布置紧凑。
二、车轮直径的确定
现在国内运行机构的运行速度一般取 40~80m/min，车轮直径主要根据疲劳计算轮压 选取，其计算公式为:
d一轴承内径(mm);
f——摩擦系数。
Ff

（2 G0
G D
n）
g（K

U
d 2
）（G
0
Gn）gf
2、初选电动机
在选用电动机以前，应先确定水平运 行机构按短时重复工作制决定的接电 持续率Jc值见表 。
按照满载运行选取电动机的静功率Pm:
Pm Ff V /1000 0
式中:Pm——静功率(kw); V——堆垛机的运行速度（m/min); η0——机构的总效率; 设η0=0.8。
作业：
某立库堆垛机，参数如下：
自重：G0＝4800kg载重： Gn＝700kg 提升重量：mL=1200kg 水平最大速度：Vmax＝180 m/min=3m/s 水平加减速率：a＝0.6m/s2，
垂直最大速度：Vmax＝48m/min=0.8m/s 行走轮径：D=300mm 轴径：d=60mm
摩擦系数f=0.002，机构效率为90%
起动平均加速度:
aA=V/60ta(m/s2）≤0.7m/s2
5、验算停车精度
根据制动电动机的制动力矩，计算制动时 间tB，单位为(s)。
式中: MBr电动机的制动力矩，查电动机样本。
tB （JM 0JL）nM 9.5（5 MBr 0ML）
5、验算停车精度
制动距离:
SB=(V/60)(t2+t2/2)1000 (mm) 此处t2为电动机制动器的释放时间(s)(查电 机样本)。 停车精度:
R c （2R max R min）/ 3 Fc
式中:Rc——疲劳计算轮压(N); Rmax——堆垛机正常工作时某轮的最大轮压(N); Rmin——堆垛机正常工作时该轮的最小轮压(N);； Fc——车轮许用轮压(N)。
但随着使用时间的增长，轨道头部被磨损，车
轮与轨道将逐步成为线接触。此外，P24一 P50钢轨头部的曲率半径都是300mm，即不论 选用何种型号的钢轨，按线接触计算， Fc公 式为:
8、主动轮打滑验算
U0Nt
（G 0
Gn）V 60 t aΒιβλιοθήκη Ud DNt
式中:
U0一粘着系数，取U0=0.15; Nt——主动轮的总轮压(N)。
9、选缓冲器
缓冲器容量T按下式计算: T=(G0十Gn)V02/(2x9.81)Nm
式中: V0——碰撞瞬时速度， V0 =(0.5~0.7)V/60 m/s; 所选缓冲器的缓冲的容量Tn应满足 Tn≥T的计算公式。
式中:
Fc=C1C2DLK1
C1—转速系数(按表1选取); C2—工作级别系数(按表2选取); D—车轮直径(mm);
L—车轮与轨道接触的有效长度(mm);
K表13一选与取车)。轮材料有关的许用接触应力常数(按
由此可得车轮直径的
D R c /(C1C2LK1)
三、运行机构的计算
1、运行静阻力 运行静阻力包括车轮轴承中的摩擦阻力 和车轮踏面沿轨道的滚动阻力;由于水平 运行时偏斜总是不可避免的，因此还有 导向轮沿轨道侧面的附加摩擦阻力。这 三种阻力之和可用下式计算:
加速时所需功率 载荷转矩：
MN=Pm*9550/Nm （Pm单位为KW时，Nm为1450） 载荷转动惯量：
JM=91.2*(G0 + Gn)*(V /Nm)*2kgm2 带载加速功率：
PBL=(G0 + Gn)*a*V /(1000*η)kW a是平均加速度
初选电动机的制动力矩:
式中:MB——制动力矩(Nm);ε一平均角加速度(rad/s2);
Ff

（2 G0
G D
n）
g（K

U
d 2
）（G
0
Gn）gf
式中:Ff——运行阻力(N); G0——堆垛机自重(kg); Gn——额定起重量(kg); D——车轮直径(mm);
K一车轮沿轨道的滚动摩擦力臂，通常K取0.5mm;
U=0.015一0.02(滚珠式和滚柱式取小值，锥形滚子 式取大值);
∑J——机构旋转件的总转动惯量(kg.m2);
ML——负载力矩，ML=FfV/628n(Nm n——电动转速(r/min);
JM——电动机的转动惯量(kg·m2); JL一将不同轴上的所有运动件的惯量转换到电动机轴上 的等效转动惯量，JL=FfV/39.48n (kg·m2); tB——制动时间(s)。 由静功率Pm和制动力矩MB:来初选电动机型号。
xB= ±Ψ SB ≦10(mm); 此处 Ψ 为经验值 Ψ =0.12。
6、电动机过载验算
Pn

1 [ FfV
s 10000

(G0 Gn )V2 1000t a
（JM JL）n2 91200t a
]
式中:
λ s——平均起动转矩倍数，鼠笼式取 0.9λ M；
λ M:电动机启动过载系数，从产品样本中 查得。
运动学：w= ε t，w末态角速度，t时间
代入计算：
w=120转/分=120*2pi/60s=4pi弧度/秒
(换算到国际单位制)
ε =w/t=4pi弧度/秒/0.5秒=8pi弧度/秒2 M=50kg.m^2*8pi弧度/秒 ^2=400piNm=1256Nm
3、初选减速器
先决定速比i: i=∏nD/（1000x V）。 计算载荷按起动工况确定:
7、电动机发热验算
Pe25 ≧ βrPst 式中:Pe25——电动机在JC25%时所需要的 额定功率(kw)。
Pe25 PJC
Jc 2
式中:PJc——所选电动机的额定功率(kw); Jc——选电动机的Jc; β——系数见表6;
r——系数见图3。
以上电动机三项验算只要有一项不 通过，均应重选电动机并重新验算， 直至通过为止
MB
J

M L0

(JM JL )n tB 9.55

M L0
例如：电动机带动一个转动惯量为J=50kg.m2的 系统做定轴转动，在0.5秒内由静止开始最后达 到120转/分的转速，假定在这仪过程中转速是均 匀增加的，求电动机对转动系统施加的力矩？
解：动力学：M=J ε ，M力矩，J转动惯量， ε角 加速度
Gn）V2
n0

nKGDe2 375
）
4、验算起动时间与起动平均加速度
电动机平均起动力矩，鼠笼式电动机按下式计 算:
Mtm=(0.7一0.8)Memax 式中:Memax——电动机实际最大力矩(Nm); Memax=(0.7一0.8)Φ 1MN，其中: Φ 1——电动机最
大力矩倍数(查电动机样本)，MN电动机的额定 力矩(Nm)，MN=9550Pn/n(Nm)，其中:Pn—— 电动机的额定功率(kw)。
4、验算起动时间与起动平均加速度
1）启动时间:
式中:Mtm如一电动机平均起动力矩(Nm); Mm——满载运行时电动机静阻力矩(Nm)，
Mm=FfV/2 ∏n0; GDe2——电动机转子飞轮矩（kg·m2);
K——其他传动件飞轮矩影响的系数，换算 到电动机轴上可取1.1~1.2。
ta
Mtm
1 （0.975（G0 Mm
Fe=Ff+Fg 式中:Fg——堆垛机起动时的惯性力(N);
Fg=(G0+Gn)V/588.6ta，此处ta为满载起 动时间，常取6—8s。 减速器的计算输入功率:
PJ=FeV/（1000xη0 ) (kw)
3、初选减速器
求得上述速比i和功率PJ，可选出水平 运行机构的减速器。 在选出以后，将所选的减速器的i值代 入i=∏nD/1000xV反算运行速度V，如 果V不符合设计要求，应重选减速器型 号。
计算水平和垂直电机的功率。
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