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1、堆垛机水平运行机构的设计堆垛机水平运行机构的设计一、水平运行机构的布置形式一、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、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，缓冲器等组成。它的布置形式多种多样，图图1采用的是一般卧式减速器。图采用的是一般卧式减速器。图2采用套采用套装式减速器，与车轮组安装时较简便，并装式减速器，与车轮组安装时较简便，并能使运行机构的总体布置紧凑。能使运行机构的总体布置紧凑。二、车轮直径的确定二、车轮直径的确定现在国内运行机构的运行速度一般取现在国内运行机构的运行速度一般取4080m/min，车轮直径主要根据疲劳计算轮压，车轮直
2、径主要根据疲劳计算轮压选取，其计算公式为选取，其计算公式为: 式中式中:Rc疲劳计算轮压疲劳计算轮压(N);Rmax堆垛机正常工作时某轮的最大轮压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堆垛机正常工作时该轮的最小轮压(N);； Fc车轮许用轮压车轮许用轮压(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，轮与轨道将逐步成为线接触。此外，P24一一P50钢轨头部的曲率半径都是钢轨头部的曲率半径都是300mm，即不论，即不论选用何种型号的钢轨，按线接触计算，选用何种型号的钢轨，按线接触计算，
3、 Fc公式公式为为:Fc=C1C2DLK1 式中式中:C1转速系数转速系数(按表按表1选取选取);C2工作级别系数工作级别系数(按表按表2选取选取);D车轮直径车轮直径(mm);L车轮与轨道接触的有效长度车轮与轨道接触的有效长度(mm);K1一与车轮材料有关的许用接触应力常数一与车轮材料有关的许用接触应力常数(按按表表3选取选取)。由此可得车轮直径的由此可得车轮直径的三、运行机构的计算三、运行机构的计算1、运行静阻力、运行静阻力运行静阻力包括车轮轴承中的摩擦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和车轮踏面沿轨道的滚动阻力;由于水平由于水平运行时偏斜总是不可避免的，因此
4、还有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三种阻力之和可用下式计算:式中式中式中式中:F:Ff f运行阻力运行阻力运行阻力运行阻力(N);(N);GG0 0堆垛机自重堆垛机自重堆垛机自重堆垛机自重(kg); (kg); GGn n额定起重量额定起重量额定起重量额定起重量(kg);(kg);DD车轮直径车轮直径车轮直径车轮直径(mm);(mm);K K一车轮沿轨道的滚动摩擦力臂，通常一车轮沿轨道的滚动摩擦力臂，通常一车轮沿轨道的滚动摩擦力臂，通常一车轮沿轨道的滚动摩擦力臂，通常K K取取取取0.5mm;0.5
5、mm;U=0.015U=0.015一一一一0.02(0.02(滚珠式和滚柱式取小值，锥形滚子滚珠式和滚柱式取小值，锥形滚子滚珠式和滚柱式取小值，锥形滚子滚珠式和滚柱式取小值，锥形滚子式取大值式取大值式取大值式取大值); );d d一轴承内径一轴承内径一轴承内径一轴承内径(mm);(mm);ff摩擦系数。摩擦系数。摩擦系数。摩擦系数。2、初选电动机、初选电动机在选用电动机以前，应先确定水平运在选用电动机以前，应先确定水平运行机构按短时重复工作制决定的接电行机构按短时重复工作制决定的接电持续率持续率Jc值见表值见表 。按照满载运行选取电动机的静功率按照满载运行选取电动机的静功率Pm:式中式中:Pm
6、静功率静功率(kw);V堆垛机的运行速度（堆垛机的运行速度（m/min); 0机构的总效率机构的总效率; 设设0=0.8。加速时所需功率加速时所需功率载荷转矩：载荷转矩：MN=Pm*9550/Nm（Pm单位为单位为KW时，时，Nm为为1450）载荷转动惯量：载荷转动惯量：JM=91.2*(G0 + Gn)*(V /Nm)*2kgm2带载加速功率：带载加速功率：PBL=(G0 + Gn)*a*V /(1000*)kW a是平均加速度是平均加速度初选电动机的制动力矩初选电动机的制动力矩初选电动机的制动力矩初选电动机的制动力矩: :式中式中式中式中:M:MB B制动力矩制动力矩制动力矩制动力矩(Nm
7、);(Nm); 一平均角加速度一平均角加速度一平均角加速度一平均角加速度(rad/s(rad/s2 2); );J机构旋转件的总转动惯量机构旋转件的总转动惯量机构旋转件的总转动惯量机构旋转件的总转动惯量(kg.m(kg.m2 2); );MML L负载力矩，负载力矩，负载力矩，负载力矩，MML L=F=Ff fV/628n(Nm V/628n(Nm nn电动转速电动转速电动转速电动转速(r/min);(r/min); J JMM电动机的转动惯量电动机的转动惯量电动机的转动惯量电动机的转动惯量(kgm(kgm2 2); );J JL L一将不同轴上的所有运动件的惯量转换到电动机轴上一将不同轴上的
8、所有运动件的惯量转换到电动机轴上一将不同轴上的所有运动件的惯量转换到电动机轴上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，的等效转动惯量，的等效转动惯量，的等效转动惯量，J JL L=F=Ff fV/39.48n (kgmV/39.48n (kgm2 2); );t tB B制动时间制动时间制动时间制动时间(s)(s)。由静功率由静功率由静功率由静功率P Pmm和制动力矩和制动力矩和制动力矩和制动力矩MMB B: :来初选电动机型号。来初选电动机型号。来初选电动机型号。来初选电动机型号。例如：电动机带动一个转动惯量为例如：电动机带动一个转动惯量为J=50kg.m2的的系统做定
9、轴转动，在系统做定轴转动，在0.5秒内由静止开始最后达秒内由静止开始最后达到到120转转/分的转速，假定在这仪过程中转速是均分的转速，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？匀增加的，求电动机对转动系统施加的力矩？ 解：动力学：解：动力学：M=J ，M力矩，力矩，J转动惯量，转动惯量， 角角加速度加速度 运动学：运动学：w= t，w末态角速度，末态角速度，t时间时间 代入计算：代入计算： w=120转转/分分=120*2pi/60s=4pi弧度弧度/秒秒 (换算到国际单位制换算到国际单位制) =w/t=4pi弧度弧度/秒秒/0.5秒秒=8pi弧度弧度/秒秒2 M=50k
10、g.m2*8pi弧度弧度/秒秒2=400piNm=1256Nm 3、初选减速器、初选减速器先决定速比先决定速比i: i=nD/（1000x V）。）。计算载荷按起动工况确定计算载荷按起动工况确定:Fe=Ff+Fg式中式中:Fg堆垛机起动时的惯性力堆垛机起动时的惯性力(N); Fg=(G0+Gn)V/588.6ta，此处，此处ta为满载为满载起动时间，常取起动时间，常取68s。减速器的计算输入功率减速器的计算输入功率:PJ=FeV/（1000x0 ) (kw)3、初选减速器、初选减速器求得上述速比求得上述速比i和功率和功率PJ，可选出水平，可选出水平运行机构的减速器。运行机构的减速器。在选出以后
11、，将所选的减速器的在选出以后，将所选的减速器的i值代值代入入i=nD/1000xV反算运行速度反算运行速度V，如，如果果V不符合设计要求，应重选减速器型不符合设计要求，应重选减速器型号。号。4、验算起动时间与起动平均加速度、验算起动时间与起动平均加速度1）启动时间）启动时间:式中式中:Mtm如一电动机平均起动力矩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（电动机转子飞轮矩（kgm2);K其他传动件飞轮矩影响的系数，换算其他传动件飞轮矩影响的系数，换算到电动机轴上可取到电动机轴上可取1.11.2。
12、4、验算起动时间与起动平均加速度、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电动机平均起动力矩，鼠笼式电动机按下式计算算:Mtm=(0.7一一0.8)Memax式中式中:Memax电动机实际最大力矩电动机实际最大力矩(Nm);Memax=(0.7一一0.8)1M MN，其中，其中: 1电动机最电动机最大力矩倍数大力矩倍数(查电动机样本查电动机样本)，MN电动机的额定电动机的额定力矩力矩(Nm)，MN=9550Pn/n(Nm)，其中，其中:Pn电动机的额定功率电动机的额定功率(kw)。起动平均加速度起动平均加速度:aA=V/60ta(m/s2）0.7m/s25、验算停车
13、精度、验算停车精度根据制动电动机的制动力矩，计算制动时根据制动电动机的制动力矩，计算制动时间间tB，单位为，单位为(s)。式中式中: MBr电动机的制动力矩，查电动机样本。电动机的制动力矩，查电动机样本。5、验算停车精度、验算停车精度制动距离制动距离:SB=(V/60)(t2+t2/2)1000 (mm) 此处此处t2为电动机制动器的释放时间为电动机制动器的释放时间(s)(查查电机样本电机样本)。停车精度停车精度:xB= SB 10(mm);此处此处 为经验值为经验值 = =0.12。6、电动机过载验算、电动机过载验算式中式中:s s平均起动转矩倍数，鼠笼式取平均起动转矩倍数，鼠笼式取0.9M
14、 M； M M:电动机启动过载系数，从产品样本电动机启动过载系数，从产品样本中查得。中查得。7、电动机、电动机发热验算验算Pe25 rPst式中式中:Pe25电动机在电动机在JC25%时所需要的时所需要的额定功率额定功率(kw)。式中式中:PJc所选电动机的额定功率所选电动机的额定功率(kw); Jc选电动机的选电动机的Jc;系数见表系数见表6;r系数见图系数见图3。以上电动机三项验算只要有一项不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，通过，均应重选电动机并重新验算，直至通过为止直至通过为止8、主动轮打滑验算、主动轮打滑验算式中式中:U0一粘着系数，取一粘着系数，取U0=
15、0.15;Nt主动轮的总轮压主动轮的总轮压(N)。9、选缓冲器、选缓冲器缓冲器容量缓冲器容量T按下式计算按下式计算:T=(G0十十Gn)V02/(2x9.81)Nm式中式中:V0碰撞瞬时速度，碰撞瞬时速度， V0 =(0.50.7)V/60 m/s;所选缓冲器的缓冲的容量所选缓冲器的缓冲的容量Tn应满足应满足TnT的计算公式。的计算公式。作业：作业：某立库堆垛机，参数如下：某立库堆垛机，参数如下：自重：自重：G04800kg载重：载重： Gn700kg提升重量：提升重量：mL=1200kg水平最大速度：水平最大速度：Vmax180 m/min=3m/s水平加减速率：水平加减速率：a0.6m/s2，垂直最大速度：垂直最大速度：Vmax48m/min=0.8m/s行走轮径：行走轮径：D=300mm 轴径：轴径：d=60mm摩擦系数摩擦系数f=0.002，机构效率为，机构效率为90%计算水平和垂直电机的功率。计算水平和垂直电机的功率。
