摘要:現(xiàn)代化的倉儲系統(tǒng),倉儲數(shù)字化,存取自動化,操作簡便化,安裝快捷,是目前各企業(yè)倉儲的主要訴求。各種智能倉儲,立體倉庫,自動化倉庫也應(yīng)運而生。利用現(xiàn)有成熟的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和射頻識別技術(shù)對倉庫產(chǎn)品的入庫、存放、調(diào)撥、出庫、盤點、檢索、發(fā)貨等環(huán)節(jié)進(jìn)行管理。將貨物以托盤或包裝箱為基本數(shù)字化管理單位,即托盤或包裝箱上嵌入(粘貼)一個電子標(biāo)簽,實現(xiàn)大批量貨物的精確數(shù)字化管理已經(jīng)越來越被人所熟知。進(jìn)而從事立體倉儲系統(tǒng)開發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)也越來越多,本文從機(jī)械設(shè)計的角度出發(fā),針對自動上下料系統(tǒng)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)以及相應(yīng)的驅(qū)動動力系統(tǒng)進(jìn)行計算選型,希望對廣大的從業(yè)者有所幫助。
關(guān)鍵詞:立體倉儲、數(shù)字化庫房、自動上下料、智能倉庫、動力系統(tǒng)。
說明:本文主要介紹的是自動上下料機(jī)構(gòu)的動力選型,對機(jī)構(gòu)設(shè)計不做討論,通過相關(guān)的機(jī)械設(shè)計,上下料小車分為3個直線傳動系統(tǒng)。第一部分為平移機(jī)構(gòu),是整個設(shè)備的底座,采用直線導(dǎo)軌承重導(dǎo)向,齒輪齒套驅(qū)動,行程是覆蓋整個倉儲的長度方向。第二部分是垂直升降機(jī)構(gòu),采用梯形絲杠傳動,行程覆蓋整個行程的高度方向。第三部分為推出機(jī)構(gòu),主要功能是將物料放入庫位或者將庫中的塑料取出。這里要說明一下,庫位采用一次入另一次出的結(jié)構(gòu)。庫中間會有物料留存。
一、各軸的參數(shù)簡化如下:
1、推出機(jī)構(gòu):
物料總重:600kg,物料和庫位的摩擦系數(shù)0.2.
行程:400mm
速度:200mm/s
機(jī)構(gòu)采用鏈輪鏈條驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
2、垂直提升機(jī)構(gòu):
梯形絲杠:直徑40,導(dǎo)程10.長度5米,行程4m,
提升負(fù)載重量:150kg;
速度:4m/min
3、底座平移機(jī)構(gòu):
驅(qū)動方式:齒輪齒條
負(fù)載重量:300kg
行程:25m
速度:25米/min
二、各軸的計算選型
(一)、推出機(jī)構(gòu):
1、鏈輪節(jié)圓直徑:D=100mm (根據(jù)機(jī)械設(shè)計得到的參數(shù))
2、加速度:由于速度:V=0.2m/s 加速時間取0.2s
a=0.2/0.2=1m/s^2
3、鏈輪所需推力
F=μMg+Ma=0.2*600*10+600*1=1800N (g=10m/s^2)
4、鏈輪所需扭矩
T=F*D/2000=1800*100/2000=90Nm
5、鏈輪轉(zhuǎn)速n=60*V/π/D=60*200/3.14/100=39rpm
6、轉(zhuǎn)動慣量:J=MD^2/4=600*10*10/4=15000Kg.cm^2
初步選定3000轉(zhuǎn)電機(jī) 減速比3000/39=76
留取速度余量選取減速比i=50
電機(jī)所需扭矩 90/50/0.85=2.12Nm
伺服電機(jī)可以控制10倍自身轉(zhuǎn)子慣量
電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量需求 J1=15000/50/50/10=0.6Kg.cm^2
7、推薦選型:
選擇伺服ECMA-C11010RS 額定轉(zhuǎn)速3000rpm 額定扭矩3.18Nm 轉(zhuǎn)子慣量2.65Kg.cm^2
卓藍(lán)減速機(jī):AF115-50-K3-22
(二)、垂直提升機(jī)構(gòu)
負(fù)載M=150Kg 行程S=4000mm 絲桿長度L=5000mm 絲桿型號Tr4010 T形絲桿
1、速度V=4m/min=67mm/s=0.067m/s
系統(tǒng)摩擦取μ=0.1 加速時間取0.1s
2、加速度a=0.067/0.1=0.67m.s^2
3、絲桿垂直提升力F=Mg+Mgμ+Ma=150*10+150*10*0.1+150*0.67=1751N
4、絲桿所需扭矩T=F*P/(2π*0.35)=1751*10/(2*3.14*0.35)=8000Nmm=8Nm
梯形絲杠的傳動效率:0.35
5、絲桿轉(zhuǎn)速:n=4000/10=400rpm
6、核算絲杠的轉(zhuǎn)速:
絲桿在兩端固定情況下
Nc=2.71*10^8*Mf*dr/Lt^2
絲杠根徑:dr=35單位:mm
安裝系數(shù):Mf Mf=1 (固定+固定) Mf=0.689 (固定+支撐) Mf=0.157 (固定+自由)
軸承間距:Lt 單位:mm
絲桿臨界轉(zhuǎn)速Nc=2.71*10^8*1*35/4500^2=468rpm
使用轉(zhuǎn)速468*0.8=374rpm
由于絲桿型號和長度決定 建議絲桿轉(zhuǎn)速不超過374rpm,建議降低垂直升降速度為3.74m/min。
7、系統(tǒng)慣量
圖一
根據(jù)圖一,系統(tǒng)的慣量為:J=102(kg.cm^2)
預(yù)設(shè)減速機(jī)的減速比為:i=5,則等下慣量:J1=102/5^2=4.08Nm.
需要電機(jī)的扭矩為:T電機(jī)=8/5=1.6Nm
推薦伺服電機(jī):ECMA-C10807-SS 額定轉(zhuǎn)速 3000rpm 額定扭矩 2.39Nm 電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量:1.13(kg.cm^2)
卓藍(lán)減速機(jī):AF090-5-K3-19
龍創(chuàng)聯(lián)軸器:LC-C-055R-22B-25B
推薦絲杠支撐座:FK30
(三)、底座平移機(jī)構(gòu)
1、速度V=25m/min=417mm/s
系統(tǒng)摩擦取μ=0.1
假設(shè)加速時間0.2
2、加速度a=0.471/0.2=2.36ms^2
3、水平推力F=Mgμ+Ma=1007N
4、試選擇斜齒輪
模式m=3 齒數(shù)z=20 節(jié)圓直徑d=63.66
YYC齒輪型號:CHMH 030 20 1
5、齒輪扭矩T=1007*63.66/2000=32Nm
嚙合扭矩381Nm
校核齒輪系數(shù) 381/32=11.9 一般選擇系數(shù)大于5 可以保證安全使用 所選齒輪齒條滿足要求
6、齒輪轉(zhuǎn)速n1=25000/63.66/3.14=125rpm
7、慣量J=Md^2/4=3040 Kgcm^2
8、計算減速比,試選3000轉(zhuǎn)電機(jī)
減速比3000/125=24
留取速度余量選擇減速比i=20
電機(jī)可以控制10倍轉(zhuǎn)子慣量
電機(jī)所需慣量3040/20/20/10=0.76Kgcm^2
電機(jī)所需扭矩32/20/0.85=1.88Nm
選擇電機(jī)ECMA-C10807RS
選擇減速機(jī):AF090-20-K3-19
YYC齒輪:CHMH 030 20 1
YYC齒條:CHTMH0310
成都??萍夹g(shù)部