物流码垛机机械设计及优化

摘要：现代化物流设施设备的应用，可以为物流过程的高效性、物流服务的优质性与物流成本运营的低成本提供帮助。本文从物流码垛机的总体方案入手，对物流码垛机的机械设计与优化问题进行了探究。

关键词：物流码垛机；总体方案；传动方案；安全保护装置

码垛机在物流行业中发挥着重要的作用，在自动化立体仓库应用于现代物流系统以后，码垛机可以发挥出便于物资运输，提升物流系统运行效率的作用。对物流码垛机的机械设计和优化问题进行分析，有助于物流事业的发展。

1物流码垛机的总体方案设计

1.1码垛机的参数设计。物流码垛机的总体方案设计是物流码垛机设计工作中的重要内容。它涉及到了码垛机的参数设置、结构总体布局和功能方案设计等多种因素。根据物流码垛机的实际情况，此类设备的基本参数主要包含有以下内容：一是码垛机的额定提升重量；二是码垛机的提升高度；三是码垛机的提升速度等因素。码垛机的水平横移、提升和顶推输送速度与码垛机的工作能力之间有着较为密切的联系。根据物流领域的实际情况，对码垛机的动力传动装置与结构布局进行优化，有助于物流运行效率的提升。1.2码垛机的总体方案设计。机械化与专业化是物流业未来的重要发展方向。码垛机在物流领域的应用，具有着作业人数少、作业效率高与作业成本低的优势。码垛机在物流运输领域所发挥的作用，与码垛机自身的总体方案设计之间有着较为密切的联系。一般情况下，码垛机的总体方案设计包含有以下元素：一是码垛机的支撑方式；二是码垛机的运行形式；三是码垛机的结构连接设计与缓冲器的设计。在支撑方式方面，设计人员需要根据物流存储场地的实际情况，设计码垛机的支撑方式。在提升质量较大的情况下，码垛机在起速和制动过程中的惯性力会让码垛机出现摆动或颠覆的问题。在码垛机上部增加放摆轮与运行轨道的措施可以发挥出控制码垛机横移时的移动的作用。通过对码垛机的运行情况进行分析，我们可以发现，码垛机运行方式与物流仓库实际情况之间有着较为密切的联系。在结构连接方面，物流码垛机的连接方式主要分为以下内容：一是焊接连接技术；二是铆接连接技术；三是销轴铰接连接法。焊接操作对构件截面的破坏情况相对有限，但是其在结构连接处的残余应力值相对较高。铆接连接形式多应用于码垛机结构接头的安装过程之中。高强度螺栓连接技术建立在螺栓预紧力所产生的摩擦力的基础之上。一般情况下，法兰盘高强度螺栓连接技术是码垛机结构连接中常用的连接技术。它主要应用于以下方面：一是码垛机鞍座与支柱之间的连接；二是支柱与横梁之间的连接；三是物流码垛机各个结构之间的连接。焊接连接方式与螺栓连接方式多应用于码垛机载货台、提升卷筒等部件的连接过程之中。1.3码垛机的传动方案设计。通过对物流码垛机的结构形式和结构特点进行分析，我们可以发现，以驱动电机为蜗轮蜗杆减速器动力来源的传动方式是物流码垛机水平横移机构中常用的传动形式。物流码垛机的提升机构传动方案以“电机-减速机”驱动卷筒转动形式为主。载货台可以在钢丝绳的作用下，沿着牵引立柱导轨进行升降运动。

2物流码垛机的技术设计

2.1码垛机的机架设计。物流码垛机的机架主要指的是用于立柱导轨安装、载货台定位和各种运行机构零部件安装的金属框架结构。为保证物流码垛机的正常运行，设计人员在物流码垛机技术设计工作实施过程中，需要对机架的刚度和强度进行严格控制。一些研究者在物流码垛机设计过程中引用由Q435钢机械结构件，这种措施是一种相对可行的设计措施。2.2码垛机水平横移结构设计。码垛机水平横移结构包含有机架鞍座端部的主动车轮组、从动车轮组和减速电机等设备。鞍座是连接物流码垛机计价与载货台的重要部件。根据物流仓储系统的实际情况，焊接箱梁结构可以在码垛机水平横移结构设计过程中得到应用，车轮组可以采用标准化的起重机式车轮组。鞍座结构是码垛机水平结构中的重要组成部分。物流码垛机对机架的鞍座结构有着较为严格的要求。为保证物流码垛机的正常运转，箱型结构是物流码垛机鞍座结构中常用的一种结构形式。一般情况下，在箱型结构应用于物流码垛机提升结构以后，鞍座上部需要安装有两种与机架支柱相连接的法兰盘，底部设计需要与标准车轮组的选择与安装需求相吻合。根据门式起重机的设计要求，物流码垛机可以使用SYL-500X130（GB/T4628-1984）型圆柱形双轮缘时车轮组，码垛机的运行轨道为一般轨道式起重机所使用的QU70轨道。2.3码垛机提升结构设计。物流码垛机的提升结构多为牵引式结构，这种结构主要以电动机拖动钢丝绳的牵引形式为主。根据物流码垛机的实际运行情况，码垛机的提升结构涉及到了驱动电机、减速器、卷筒、钢丝绳和滑轮等部件的提升。卷筒在钢丝绳的卷绕过程中发挥着一定的作用。它可以在将动力传递给钢丝绳以后，将堆垛机电机的旋转运动转变为载货台的直线运动，进而为码垛机在垂直方向的提升作业提供保障。在码垛机实际应用过程中，受承受拉压力和受力情况等因素的影响，设备在起动制动过程中经常会产生一定的冲击载荷。为了对设备起动制动过程中产生的冲击载荷进行准确计算，设计人员在钢丝绳选型工作的开展过程中，可以根据钢丝绳的受力情况，确定钢丝绳的类型与直径。国际标准ISO-4308规定的“最大工作拉力法”是设计人员选择钢丝绳的主要依据，满足上述标准要求的钢丝绳可以有效满足码垛机的使用要求。在滑轮卷筒选择过程中，设备人员需要对滑轮卷筒的卷绕直径和卷筒长度等内容进行关注。提升电机与物流行业的自身需要及使用环境条件要求之间有着较为密切的联系，设计人员在提升电机选择过程中，需要遵循技术满足与经济合理的原则。电动机的启动能力及过载能力等内容是人们所不可忽视的内容。2.4物流码垛机的载货台设计。载货台设计涉及到了以下内容：一是载货台结构设计；二是载货台的驱动轮设计；三是载货台的导轨结构设计。模台驱动轮设计与链条导轨机构设计是物流码垛机载货台设计工作的主要内容。针对支撑滚轮轴承径向摩擦与轴向摩擦的阻力，在载货台设计过程中，可以使用Y802-4全封闭式鼠笼型三相异步电机，电机的额定功率可以控制为0.75kW，额定转速可以控制为1390r/min。2.5码垛机的安全保护装置设计。物流码垛机的安全保护装置可以在为码垛机运行过程的安全性、平稳性及高效性提供保障的基础上，促进码垛机整机使用性能的提升。根据相关标准的要求，码垛机中应用的安全保护装置主要涉及到了以下内容：一是物流码垛机的终端限位保护装置；二是码垛机的连锁保护机制；三是物流码垛机的库存检测控制机制；四是断绳保护机制。在码垛机横移、提升及顶推存取过程中，运行终端都需要配备有限位保护装置。根据码垛机水平横移作业与垂直升降作业的实际情况，堆垛机安全保护装置需要及时切断顶推存取电路，在顶推存取作业开展过程中，系统需要切断水平横移电路与垂直升降电路。在物流码垛机因意外事故而出现钢丝绳断裂问题以后，人们可以借助连杆和弹簧机构，将载货台固定在立柱导轨两侧，进而避免载重下落所引发的安全事故。

3物流码垛机的优化

码垛机气动系统位置控制方法也是码垛机机械设计优化过程中不可忽视的内容。根据物流码垛机气动系统的实际情况，BP神经网络PID算法与传统PID算法相结合的措施是对物流码垛机进行优化的重要措施。Switch模块是联系两种控制方法的重要工具。在对三层BP神经网络应用于PID的参数进行实施在线整定处理以后，人们可以借助改进的共轭梯度算法，完成BP网络权值与阈值的修正。在Switch开关应用于BP神经网络PID算法与传统PID控制模式以后，系统可以根据位移跟踪误差值确定Switch模块的设定条件。这一设计方案有助于系统的响应速度及BP神经网络PID控制算法的高稳态精度的提升，旨在不增加算法的复杂性的基础上，气动装置控制方法的优化，有助于系统定位精度的提升，在降低系统内部的压力波动的同时，系统也可以发挥出提升能源利用效率的作用。

4结语

物流码垛机的技术参数是码垛机机械设计工作中不可忽视的内容，根据起重机设计规范对码垛机结构形式及功能原理等内容进行完善，有助于码垛机运行效率的提升。在满足强度、刚度的使用要求的基础上，相关人员还需要对这一设备进行进一步的轻量化设计。

参考文献：

[1]郑爱权.码垛机的电气控制设计与研究[J].世界有色金属,2016，(20):73-74.

[2]徐占河,章鹿华,张蓬鹤,孔凡胜,安佰江,王静.基于互感器自动检定线的拆码垛机的研制[J].自动化与仪器仪表,2012，(01):127-129.

[3]张飞飞.桥式自动码垛机在物流企业应用的可行性分析[J].中国储运,2013，(04):97-98.。

作者:刘大龙 盘艳芳 韦丽娜 单位:南宁学院