40m高双立柱堆垛机起升机构设计与选型
40 m高巷道堆垛机立柱结构分析
40 m高巷道堆垛机立柱结构分析成家豪;岳森峰;张煜哲;张辰;张方绪【摘要】随着我国物流行业的高速发展,超高型自动化立体仓库的需求越来越大,然而有轨巷道堆垛机的高度是制约超高型立体仓库发展的主要原因之一.通过对堆垛机立柱结构的正向分析,从单立柱的结构性能分析和双立柱稳定性分析,充分应用控制变量的方法,统计出立柱性能分布的一般规律,阐述了堆垛机立柱的使用性能,并利用有限元软件Ansys对计算结果进行对比.给出了立柱性能的分析曲线,为设备选型和设计提供了计算方法和理论依据.【期刊名称】《起重运输机械》【年(卷),期】2018(000)0z1【总页数】7页(P129-135)【关键词】物流仓储;堆垛机立柱;结构分析;有限元检验【作者】成家豪;岳森峰;张煜哲;张辰;张方绪【作者单位】北京起重运输机械设计研究院有限公司物流仓储工程事业部北京100007;北京起重运输机械设计研究院有限公司物流仓储工程事业部北京 100007;北京起重运输机械设计研究院有限公司物流仓储工程事业部北京 100007;北京起重运输机械设计研究院有限公司物流仓储工程事业部北京 100007;北京起重运输机械设计研究院有限公司物流仓储工程事业部北京 100007【正文语种】中文【中图分类】TH2460 引言自动化立体仓库是现代智慧物流的核心技术之一，随着我国物流行业的发展以及土地资源的紧张，发展超高型立体仓库成为必然趋势。
超高型立体仓库要求配置运行稳定、性能优良的超高型堆垛机。
欧洲设计的堆垛机高度可达45 m[1]，日本设计的堆垛机可达50 m，我国设计的堆垛机高度与国外有较大的差距[2]。
我国堆垛机的设计方法主要集中在反向验证，即先对堆垛机进行设计，然后对设备的强度、刚度和振动进行分析，验证所设计设备是否满足应用需求；或采用参数待定的方式获得需求刚度。
本文通过正向分析立柱性能的相关系数，对整体设计进行定性研究，获得连续的设计数据，为设备选型和设计提供计算方法和理论依据。
双铝合金双立柱堆垛机结构设计
双铝合金双立柱堆垛机结构设计
其次，在双立柱堆垛机的结构设计中，需要考虑到运动系统的设计。
这包括双立柱的运动轨迹、传动系统、导向装置等方面。
双立柱堆垛机通常需要在垂直方向上进行精确的定位和移动，因此运动系统的设计需要具有高精度、低噪音和稳定性。
另外，安全性是双立柱堆垛机结构设计中至关重要的一点。
设计时需要考虑到防护装置、紧急停止装置、限位装置等安全措施，以确保在堆垛机运行过程中能够及时发现并避免意外情况发生，保障操作人员和设备的安全。
此外，双立柱堆垛机的结构设计还需要考虑到维护保养的便利性。
合理的结构设计能够使得设备的维护保养更加方便快捷，降低维护成本，延长设备的使用寿命。
总的来说，双铝合金双立柱堆垛机结构设计需要综合考虑承重能力、运动系统、安全性和维护保养便利性等多个方面，以确保设备的性能稳定、安全可靠，并且具有较长的使用寿命。
双立柱堆垛机结构设计
摘要这篇文章阐述了大多数现代企业常用的两门式堆垛机设计方案。
本文主要介绍了升降机构的设计，货叉伸缩机构的设计以及安全机构和控制部分的简单选型和计算，包括电机，减速器和齿轮的选择。
机架的计算，滚筒的计算，轴的检查，电气原理图的配备等。
先是提议出了每一个组织的整体设计计划。
然后就是对每个组织的压力情况实行了具体的阐明以及计算放方便推断出最开始的值，最后就开始进行详细的测试来判断实际要求的值。
关键词：升降机构；货叉伸缩机构；双立柱堆垛机AbstractThis article discusses in detail the design of the double-pillar stacker that is commonly used in most modern enterprises. The article focuses on the design of its two components: the lifting mechanism, the fork telescoping mechanism, and the safety mechanism and control part. The simple selection and calculationIncluding the use of electric motors and speed reducers, estimation of gears and racks, estimation of reels, detailed inspection of shaftsIncluding the use of electric motors and speed reducers, estimation of gears and racks, estimation of reels, detailed inspection of shafts and the configuration of electrical schematics. First proposes an overall design plan for each organization. Then, the specific clarification of the pressure situation of each organization and the calculation of the convenience of inferring the initial value, and finally began to conduct detailed tests to determine the actual requirements of the value.Keywords: lifting mechanism; fork retractable mechanism; automated warehouse目录摘要 (1)ABSTRACT (2)目录 (3)第一章绪论 (5)1.1课题研究目的和意义 (5)1.1.1开发双门式堆垛机的需要性 (5)1．2国内外研究现状和发展趋势 (6)1.2.1国内外研究现状 (6)1.2.2发展趋势 (7)1．3课题研究的主要内容 (8)1.3.1设计内容 (8)1.3.2设计要求 (8)第二章总体方案确定 (9)2.1引言 (9)2.2设计任务 (9)2.3功能分析 (10)2.3.1双门式堆垛机重要的功能分析 (10)2.3.2双门式堆垛机关键环节以及重要技术 (11)2．4总体方案确定 (11)2.4.1总体布局方案 (12)2.4.2提升机构部件结构方案 (13)2.4.3方案对环境与安全的影响 (13)第三章堆垛机提升机构的设计计算 (15)3.1行走机构的详细设计 (15)3.1.1行走机构分析与计算 (15)3.2堆垛机机架的选择设计 (18)3.3堆垛机货叉的详细设计 (18)第四章电动机的选择与计算 (20)4.1电动机类型与功率的选择 (20)4.2电动机转速与型号的选择 (21)第五章控制系统设计 (23)5.1位置检测方式 (23)5.2控制的相关设计 (23)5.2.1控制总框图设计 (23)5.2.2安全检测程序设计 (24)第六章堆垛机机架设计计算 ............................................................... 错误!未定义书签。
堆垛机提升机构设计
升 方 式， 主 要 由 曳 引 力 装 置、 曳 引 轮、 钢 丝 绳、 导向轮和反绳轮等构件组成。曳引钢丝绳一端连 接载货台，另一端连接配重装置，载货台、配重 装置和荷载的重力使钢丝绳压紧在曳引轮绳槽内 产生足够的摩擦力驱动重物沿导轨做上下运动。
n 卷＝
，根据前面得出的数据，v ＝
80/60m/S，D0 ＝ 250 ＋ 8 ＝ 258mm，
计算得：n 卷＝
≈99 转 /min
3）计算卷筒的扭矩
M 扭＝
×P，因为本案例是 2 根钢丝绳，
因此 M 扭＝
×266×9.8×2 ＝ 672N·m。
根 据 以 上 数 据， 选 出 合 适 的 减 速 电 机， 以 SEW 电机为例，合适的电机型号是 K87DV132M4， 电机功率是 7.5KW，输出转速 99 转 /min，减速比 i ＝ 14.45。
关键词： 堆垛机；提升机构；卷筒
中图分类号：TH122
文献标识码：B
文章编号：1009-0134(2011)5(下)-0129-02
Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2011.5(下).40
0 引言
起升机构用来实现物料垂直升降，是任何起 重机不可缺少的部分，因而是起重机最主要、也 是最基本的机构。目前国内的堆垛机使用链条提 升、钢丝绳卷筒提升以及钢丝绳曳引轮提升三种。
货台（包括货叉、货物）升降。提升电机通过 PLC 变频控制，避免在开始升降和停止时提升链条所 受拉力过大。载货台主要由型钢、钢板焊接而成， 主要用于安装货叉和一些安全保护装置。为了保 证载货台平稳上下运行，在它的每个侧面装有沿 立柱的 4 个导向轮和 2 个顶轮。
40m高双立柱堆垛机起升机构设计与选型
40m高双立柱堆垛机起升机构设计与选型发表时间：2020-06-22T06:14:48.984Z 来源：《中国科技人才》2020年第4期作者：王俊崴岳森峰张辰张煜哲成家豪[导读] 本文重点讲述了40m高双立柱堆垛机起升机构的设计与选型，重点关注了起升机构的钢丝绳选型，卷筒设计与计算，卷筒强度校核，起升机构电机选型的问题。
北京起重运输机械设计研究院有限公司北京 100007摘要：本文重点讲述了40m高双立柱堆垛机起升机构的设计与选型，重点关注了起升机构的钢丝绳选型，卷筒设计与计算，卷筒强度校核，起升机构电机选型的问题。
关键词：堆垛机，起升机构，卷筒，钢丝绳Hoisting Mechanism design of 40m High Double mast Stacker Crane Abstract：This article focuses on the design of the hoisting mechanism of the 40m high double column stacker crane. This author pays attention to the selection of the steel rope of the hoisting mechanism，the design and calculation of the drum，the strength check of the drum，and the motor selection.Key words：Stacker crane，hoisting mechanism，drum，steel rope引言随着经济的发展，技术的进步，越来越多的物流制造厂商进入堆垛机设计制造研发领域，堆垛机的形式与样式百花齐放。
本文作者重点关注超高堆垛机领域，尤其是40m高堆垛机的起升机构。
本文作者将重点结合机械设计手册，GB/T3811-2008《起重机设计规范》，详细介绍堆垛机起升机构的钢丝绳，卷筒，电机的选型与计算。
双立柱式堆垛机的设计与加工研究
双立柱式堆垛机的设计与加工研究摘要：现代堆垛机正朝着多样化、高速化和高层化的方向发展。
为了适应这种发展趋势，越来越多的企业更倾向于采用双立柱结构的堆垛机。
双立柱结构更适用于大尺寸货物、大砘位、高速运行、高度在15米以上的立体库中。
文中通过对一种双立柱式堆垛机结构进行传统力学计算研究与有限元分析以及对试验数据进行分析对比，探索了一种双立柱式堆垛机的结构分析方法，为双立柱堆垛机的设计提供了参考。
关键词：双立柱堆垛机；水平运行噪音；框架变形量；引言：巷道堆垛机作为自动化立体仓库不可或缺的搬运主机，其整体性能的优劣直接影响着自动化立体仓库的运行性能。
双立柱堆垛机以其强度好、刚度大以及适用场合多等优点越来越多的应用于仓储工程。
堆垛机主体框架结构是堆垛机的主要受力部件，本文以某规格的双立柱堆垛机主体框架结构为研究对象，通过对其结构的力学分析，并结合有限元分析结果及现场试验数据进行分析对比，说明力学分析方法的合理性。
1.设计阶段1.1 堆垛机的构成一台龙门框架式堆垛机主要由以下几大部分组成∶堆垛机主体框架机构、驱动机构、载货台机构、货叉机构、导轨及其它附件等。
其中堆垛机主体框架机构是由左立柱，右立柱（如果高度在12米以上，各立柱还会采用法兰联接方式加长，会分为左上立柱、左下立柱、右上立柱、右下立柱等），下横梁、上横梁组成，各组件之间采用高强度螺栓与法兰方式进行联接，形成一个矩形的堆垛机主体框架结构[1]。
为便于说明如何控制堆垛机的堆垛机主体框架的变形量，先介绍堆垛机的大体结构。
如下图 1所示∶图 1 堆垛机的大体结构下部由两个行走轮在地轨上行走与导向，堆垛机上部则由导轮与安装在货架上的天轨来导向。
堆垛机通过在巷道前后行走（X轴方向）与载货台在堆垛机主体框架间的上下升降（Y轴方向），再加上货叉的伸缩运行（Z轴方向），而实现对两侧货架上的托盘货物取放，并与库端的输送机配合，达到货物出入库的目的。
由上图的结构示意图可知，行走轮在地轨上运行、载货台在框架内升降是否平稳流畅，框架形变是否在控制范围，直接关系到货叉把货物送到货架上时位置是否正确、设备运行的噪音与寿命是否在设计范围等。
堆垛机起升机构优化设计
堆垛机起升机构优化设计岳森峰1，2 张煜哲1，3 张 辰1，3 赵志理1 倪志强11北京起重运输机械设计研究院有限公司 北京 100007 2机械工业物料搬运工程技术研究中心 北京 100007 3北京市自动化物流装备工程技术研究中心 北京 100007摘 要：堆垛机的起升机构通过钢丝绳与载货台连接，是堆垛机提升过程中的主要受力部件。
堆垛机起升机构一般采取卷筒轴与卷筒体、辐板直接焊接的方案，该方案可节约巷道空间，但含碳量高的卷筒轴焊接性能差，焊接过程中易产生裂纹，影响堆垛机运行安全。
文中提出了一种堆垛机起升机构优化设计方案，并结合实例对其进行力学验算和仿真论证，经过优化的方案取消了卷筒轴的焊接工艺，大大提高了堆垛机起升机构的可靠性。
关键词：堆垛机；起升机构；优化设计；力学验算；仿真论证；焊接中图分类号：TH246 文献标识码：B 文章编号：1001-0785（2023）19-0067-05Abstract: The hoisting mechanism of the stacker, which is connected to the loading platform by the steel wire rope, is the main stressed part in the hoisting process. In the hoisting mechanism of the stacker crane, the drum shaft is usually directly welded with the drum body and the radial plate, which saves the roadway space, but the drum shaft with high carbon content has poor welding performance and is easy to crack in the welding process, thus affecting the operation safety of the stacker. In this paper, an optimized design scheme of the hoisting mechanism of the stacker crane is put forward, and an example is used to verify and simulate it. The optimized scheme avoids the welding process of the drum shaft, which greatly improves the reliability of the hoisting mechanism of the stacker crane.Keywords:stacker crane; hoisting mechanism; optimization design; mechanics checking; simulation demonstration; welding0 引言自动化立体仓库在智能制造物流供应链和自动化仓储领域应用广泛，堆垛机是自动化立库的关键组成，堆垛机金属结构中的下横梁、起升装置、伸缩叉部件互相配合，可实现堆垛机运行、起升、伸缩叉3个方向的运动，从而实现自动化立库货物的入库、出库功能。
双立柱巷道堆垛机的设计
双立柱巷道堆垛机的设计（The design of the Double Maststacker machine）学生姓名学号所在学院班级所在专业申请学位工学学士指导教师职称副指导教职称答辩时间目录摘要 (3)INTRODUCTION (4)第一章绪论 (5)1.研究背景及内容 (5)1.1概述 (5)1.2有轨巷道堆垛机的类型 (6)1.2.1双立柱巷道堆垛机 (6)1.2.2巷道堆垛机的特点 (6)1.2.3设计的目的和意义 (7)1.2.4设计内容及要求 (7)1.2.5设计参数 (8)1.3堆垛机的结构设计概述 (8)1.3.1堆垛机的结构的组成与形式 (8)1.4堆垛机提升机构的设计计算 (10)1.4.1堆垛机钢丝绳设计计算 (10)1.4.2钢丝绳直径的确定 (10)1.4.3堆垛机卷筒计算 (11)1.4.4堆垛机滑轮设计计算 (14)1.4.4滑轮的尺寸确定 (14)1.4.5堆垛机电机选取 (18)1.4.6堆垛机电机联轴器的设计 (18)第二章堆垛机门架的设计计算 (21)2.1门架结构特点 (21)2.2门架的弯矩和挠度 (21)2.3水平载荷产生的弯距 (22)2.4由行走车轮的反力产生的弯距 (25)2.5有叉取作业产生的弯矩 (27)2.6设计数据计算校核 (27)2.6.1 框架结构的设计数据 (27)2.6.2水平载荷作用下各部分产生的弯矩计算 (28)2.6.3行走轮的作用下产生的弯矩计算 (29)2.6.4结构构件的弯曲应力 (29)第三章控制系统设计 (30)3.1位置检测方式 (30)3.2控制的相关设计 (30)3.2.1控制总框图设计 (30)3.2.2安全检测程序设计 (31)3.2.3入库程序设计 (32)3.2.4出库流程设计 (34)第四章堆垛机安全机构 (35)结论 (36)致谢. (37)参考文献 (38)摘要随着现代信息科技的发展，现代物流对仓库的要求越来越高。
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40m高双立柱堆垛机起升机构设计与选型
摘要：本文重点讲述了40m高双立柱堆垛机起升机构的设计与选型，重点关注
了起升机构的钢丝绳选型，卷筒设计与计算，卷筒强度校核，起升机构电机选型
的问题。
关键词：堆垛机，起升机构，卷筒，钢丝绳
Hoisting Mechanism design of 40m High Double mast Stacker Crane
Abstract：This article focuses on the design of the hoisting mechanism of the 40m high double column stacker crane. This author pays attention to the selection of the steel rope of the hoisting mechanism，the design and calculation of the drum，the strength check of the drum，and the motor selection.
Key words：Stacker crane，hoisting mechanism，drum，steel rope
引言
随着经济的发展，技术的进步，越来越多的物流制造厂商进入堆垛机设计制造研发领域，堆垛机的形式与样式百花齐放。
本文作者重点关注超高堆垛机领域，尤其是40m高堆垛机的
起升机构。
本文作者将重点结合机械设计手册，GB/T3811-2008《起重机设计规范》，详细介绍堆垛机起升机构的钢丝绳，卷筒，电机的选型与计算。
1设计思路概述
堆垛机起升机构是堆垛机核心部件之一，没有起升机构，堆垛机将不能完成货物的垂直
升降。
市面上流行的起升机构大体分为三种流派，钢丝绳配卷筒式，链轮链条式，齿轮齿条式。
其中链轮链条式和齿轮齿条式多应用在轻型载荷和低高度的堆垛机上。
在超高超重工况下，钢丝绳配卷筒式起升机构凭借其简单的机械结构，合理的价格，结实耐用噪音小的的特性，受到广泛的青睐。
本文作者选择钢丝绳配卷筒式起升机构，因为40m高堆垛机属于超高堆垛机范畴，
1000kg的额定载荷虽不属于超重堆垛机但也是标准托盘堆垛机领域。
钢丝绳配卷筒式起升机
构的工作原理为，电机转动驱动轴转动，轴传动带动腹板和连接的卷筒转动，卷筒转动带动
卷筒上缠绕的钢丝绳缠绕与释放。
钢丝绳的另一端绕过上横梁上的定滑轮组机构，再绕过载
货台上的动滑轮机构，最后绕回上横梁固定。
钢丝绳的长度带动动滑轮上下运动，实现载货
台和载荷在垂直方向运动。
本文作者重点研究双立柱堆垛机，在双立柱堆垛机上横梁两端各
有一组定滑轮机构，载货台左右两边也各有一个动滑轮，所以在卷筒上会同时绕有两根钢丝绳，分别与对应的定滑轮动滑轮相连。
双立柱堆垛机起升机构绕绳示意图：
图表2 起升机构完成效果图
2起升机构钢丝绳，卷筒，电机选型及计算
2.1基本参数陈述：
这篇论文主要研究的是40m高堆垛机起升机构的设计与计算，国内外不同厂家设计的堆垛机结构都不一样，不具备通用性，先将本文设计的先行参数陈述如下：
本文设计针对的堆垛机为双立柱堆垛机，额定载货为1000kg（货物加托盘），货物及托盘尺寸为标准尺寸（1200mmx1000mm），双深堆垛机，最低载货位800mm，最高载货位38000mm，净起升高度37200mm，起升速度40m/min，起升加速度0.5m/s2。
2.2钢丝绳设计与计算：
因为要设计起升机构，钢丝绳是必须要考虑的。
根据GB/T3811-2008要求，用最小安全系数法计算：
从图中可看出，软件计算的静功率20.2kW，与我们的计算结果一致，软件还考虑了1.03的动功率，最大功率21.2kW。
所以本文作者推荐选用功率不小于22kW的起升电机。
参考文献：
[1]成大先. 机械设计手册第六版第二卷. 化学工业出版社 2016.
[2]徐格宁. 机械装备金属结构设计第三版. 机械工业出版社2018.
[3]卢宗慧. 堆垛机提升机构制造业自动化2011.
[4]GB/T 3811-2008. 起重机设计规范 2009
[5]GB/T 8918-2006. 重要用途钢丝绳 2006
[6]GB/T 700-2006碳素结构钢 2007。