巷道堆垛机立柱刚度计算_周奇才

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1、巷道堆垛机立柱刚度计算上海铁道学院周奇才摘要巷道堆垛机是自动化仓库的主要设备,堆垛机在作业时货叉对位偏差要求严,因此要求立柱有良好的静刚度与动刚度。文章以常用的单立柱堆垛机为例,对立柱的受力特点进行了分析,提出了立柱静刚度与动刚度的计算式。关锐词:巷道堆垛机立柱刚度计算一比钾一自动化仓库(即立体仓库)是近年在我国发展较快的新型仓储方式,巷道堆垛机是 自动化仓库用于搬运和存取货物的主要设备。由计算机管理和控制的自动化仓库,货物的搬运和存取全部自动进行,它要求堆垛机在作业时平稳可靠,停位准确,一般货叉与托盘孔的对位偏差不应大于 1 0m m。由于载货台和货物重量对立柱的偏心作用以及堆垛机走行起、制

2、动和加、减速时的水平惯性作用,立柱在巷道纵向平面内会产生一定的挠度,水平惯性力还使立柱连同载货台产生振动。当载货台处于最高位置时,柱端的挠度和振动幅最大,其值超过许用值时,难以保证堆垛机的淮确停位。立柱的动、静刚度是影响堆垛机停位精度和工作平稳性的决定因素,其刚度计算便成为堆垛机设计计算的重要环节之一。本文结合我国 自动化仓库中应用最多的单立柱型巷道堆垛机的立柱进行静、动刚度计算。1.静刚度计算立柱的静刚度是以载货台满载位于立柱最高位置时,顶端在巷道纵向平面内的挠度来表征。设计挠度应小于许用值,即 f月。图1所示是单立柱堆垛机示意图,当载货台升至立柱 最高位置时,各种载荷位置及结构尺寸如图2所

3、示。载货台通过一对滚轮作用在升降导轨上的力为(图Zb):月 凶、J乃呼万图1堆垛机示意图司8 .钢2.货叉伸缩机构 5.立柱6.运行机构3.载货台47.下横梁9.起升机构1 2.顶部滑轮1 0.升降导轨 1 3.上部导轮,=善(口+叉):+司:+e合L,口(1)可以认为,立柱在距顶端h截面上受力矩M的作用,即:M=ps=(口+G叉)L:+C司L:+G台L.(2)立柱在力矩M作用下,端部产生的水平位移f主要由三部分组成:(。)在M作用下,立柱端部的水平位移f。,(b) 在M作用下,下滚轮处截面转 角e:引起的顶部水平位移 f:“e,为(。)下横梁和立柱联接处截 面转 角氏引起的立柱顶部水平位移f

4、:=e:H。即f=f。+f:+f:(1)f。的计算(图3)由外载荷弯矩图 M,和单位载荷弯矩图一3一I梁下横梁截面垂直纵向平面轴的惯性矩材料惯性模量图中P求立柱顶部水平位移的单位力。求立柱截面转角的单位力偶(2)f,的计算(图3)由Mp 和单位载荷弯矩图丽:进行图乘得:(H一b)对+一柱Jl工了刀一E一一砰邢邢; ; ;厂厂凑凑个个 耳耳耳耳尸尸尸尸( ( ( ( (电电r r r一! ! !心线众 告瓮号 备“、口,十音骨普扣 图2堆垛机载荷简图Q额定载重量p滚轮压力各部分重量(下角为部件名称)Mz, :,、.Mb于+b =气二二一tn一n少十二代二下二一一.- - 一;二二一 艺I柱一3乙

5、I梁万.一,。,Mhz, ,、Mh I I UI七口n侧厄了五、月一“夕- t -丽顶时+川B2(4)粤对口毓毓毓(3) f:的计算为求 人,单独取下横梁为研究对象,其计算简图如图4,图中。为下横梁支承的上部总重量。可用下式表示:G.=口+叉 +G台+G司+G往+C升+G运+C电由外载荷弯矩图 MP和单位载荷弯矩图而 图乘可得立柱和下横梁联接面转角e,:图3堆垛机计算简图1lb,b,。,Zb-”=万了奚L百甲 万一妙0 o万盲牙,进行图乘得:,。一巍MH一“,合H+“,十巍合 备H bl普 骨M+合会H”:普 会M一六“:一小髓旱(3)式中I柱-立 柱截面垂直纵向平面轴的惯性矩lb,b,。LZ

6、b门 一百代万行”了盲G。3EI梁等( b一“”一,。, ,G一Hb,b,、,、 而f,二 0。H=书之答一上芸井(b至一b)(5)3E I梁Bz、一根据已有的设计资料,立柱一般位于 下横梁跨中附近,即b,、b:,加之下横梁 的截面设计总尽量避免出现明显的下挠,所以由下横梁变形引起的挠度f:常忽略不计。通过对宝钢和济南军区等单位立体仓库使用的堆垛机进行分析,载货台升至最高位置时,h “ 1.6一Z m,由式(3)和 式 (4)可4一口,哪!,礼心伽毛一c111口预后倾角J J J、魂魂峨峨。爪=以以以 月l曰二月月月珊珊珊主动轮从动轮可调偏心图4下横梁计算简图图5立柱预调后倾示意图得:f:=(

7、 0.1。.2)f 0,因 此 立往顶部总挠度可按下式计算:f二(1.11.2)f.在静刚度校核时,要求 f月挠度的许用值 l j目前没有统一标准,根图6堆操机振动简图。i货台总质t。2立柱均布质t。:起升机构质t 琳下横梁总质t据设计单位的经验,通 常取月=HH 乏而石I示万H为立柱高度。当立柱顶部挠度 较大时,根据国外的经验,可以将行走的从动轮采用可调偏心定轴结构,在现场安装时为立柱预调后倾 (如图5),当立柱受载变形后基本保持垂直。2.动刚度计算堆垛机立柱的动刚度可用自振频率表征,要求该频率不大于许用值,即f动f动(Hz)堆垛机在运行过程中制动,各部分质量将受到惯性力作用。由于立柱是弹性

8、构件,惯性冲击将引起堆垛机振动。这时堆垛机可简化为如图6所示的多质量振动系统。利用等效质量原理可将图6的振动系统简化为图7的单自由度系统。根据文献3,。,、二.,。.等效简化到立柱顶部的总等效质量为:,。= =,:+(,:).+(,一).+(琳)。1./H,、,工。、 = 琳,+舟琳,+卜二分.】琳.(6)一4.、H/.,图7所示堆垛机运走行位置工制动,制动距离为S .,至 位 置I时走行停止。此时振动力学方程为:协,笼+“+ ,a=O(7)式中二.立柱顶部等效质量论立柱顶部横向刚度 一堆澡机运行制动减速度x和二分别为立柱顶部等效质量在水平方向的位移和加速度。将式(7)改写成:王+卫匕劣+。=

9、 =o琳。令。盆=脚叭,并写成标准方程:劣+。孟劣二一a其解为:(,)二 A3in。:+丑。o,。, -由x(0)二x.二0和二(o)二:。=o得殉)一 。+一会一”-ao ,:a0盖x(0)=通。+Bo=0故A二 O代人方程解x(O=a。孟(eos。t一1)瞥于严图7堆操机振动力学模型一肠一无 二二 目一琳。本文已确定了立柱的振动绷率 将。盖代入上式得 了动二长 井粤. 兀2北.一些- l如一午(COs“一)(8)、,产,占. 、.2、I、I、 刀产/.、 刃,工2 3 4了、.了、护、了、因此立柱静态变形为午立柱振动系数S,二。,。卜1立柱振动圆频 率。.=材h /。立柱振动频率加一分叶动

10、为立柱满载自振频率 容 许值,一般取f动= ZHz参考文献1王金诺.起重运输机金属 结构.北京:中国铁道 出版社.2范祖尧,郁永熙.结构力学.北京:机 械工业出版社.3胡宗武.工程振动分析基础.上海:交大出版社.+蕊教书书书 书书 书舰书蕊共姚书 书姚姚姚 姚从书书书 书书从书书书 书书书 欲书 姚书书 书从姚司礴 卜卜卜卜卜 卜卜护卜卜卜卜卜卜卜卜扮卜卜卜卜 卜沂卜卜卜卜封面产品说明上海起重运输机械厂是机械 电子工业部大型 骨干企业,是我国南方港口机械生产墓地,除生产各种型号 规格的带式输送机、门座起重机外,还生产各种堆取料机、集装箱起重 机、轮胎式集装箱龙门起重 机、装船机、装却桥、自却

11、船以及散粮筒仓 输送系统等。土海起重运输 机械厂愿为我国港口现代化建设提供各种大 力神牌起重运输 机械优 质产品。封底产品(钢厂用起重机)说明上海起重运输 机械厂先后为宝钢的铁路成品仓库、宝钢“203。”冷连札钢厂、土海益 昌薄板 有限公司、上海第三钢铁厂、上 海第一钢铁厂、止海梅山冶金公司等单位生产过大全钢厂用起重机。这些起重机配有各种吊具,用于吊运各种型号规格的钢板、钢卷、钢坯、钢 管、钢渣等。上海起重运输机械厂生产的钢厂用起重 机是在消化吸收国外同类 产品 先进技术的基拙 上,结合我国国情设 计制造的,符合我国起重 机 有关规范和标准,并具 有一定的先进性,墓 本达到 了8 0年代国外同

12、类产品 的先进水平。经多年运行表明,该厂生产的各种钢厂用起重机结构合理、性能 良好、操纵室宽敞,视野好、操 作 维 修方便,深 受用户欢J,动,J,J,J,J ,J,J,J,J,J,J,J,J , 动,J,J,J, d ,J,J,J,J,J,J,刁,J呀起重运输机械文摘征订启事起重运输机械文摘国内统一刊号:CNl l一1 889/TH是本行业唯一的检索期刊。报道的内容包括:中、英、美、苏、德、日、法等五十余种近期专业期刊、专利、特种文献、会议论文和国家标淮等的文摘和题录。介绍起重运输机械的现状、发展趋势、新理论、新产品、新工艺、新标准、设计、维修、使用、有关会议及市场信息。可为本行业科研、生

13、产和教学人员提供信息和查找资料的线索。本刊为双月刊,每期定价3.0 0元。需订阅者请与北京市雍和宫大街5 2号情报室魏彬联系,邮政编码;1。 。 007 0一右-HO ISTINGANDCONVEY INGMACHINE RYNo.2 1992AbstraetsP.3Calculationofma strig idityofstorage一retriev alma ehineStorage一r etriev almaeh in e15eo n side r eda sthekeyequiPme ntfora utomatedhig h一ris ewareho use.AstheoPe r at

14、ionofthemaehinedemandshighPo sitio ningae e u ra ev,itsma sts五ouldwella sma ehin e.r.7dyn amierigidityT hisPaPera n alyse sthesPeeialityof 10 adap Plic atio nTheeale ulationf ormulasforstatieandd ynam ierigidityofthema stfe atu resatisfactorystatieastothemastforsinglemastarethe ngiyenThedesignandcou

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