自动化立体仓库堆垛机的力学分析与运动仿真研究

论文摘要

堆垛机是立体仓库中重要的搬运设备,是立体仓库的心脏部分。体现堆垛机性能优劣的指标有：运行速度、提升速度、货叉速度、平稳性、振动与噪音、认址精度等。其中,堆垛机的速度控制对堆垛机运行的平稳性、振动、认址精度影响都比较大。随着自动化立体仓库广泛应用,尤其是设计重载、高速、高效、更大起升高度的堆垛机,堆垛机的速度控制尤为重要。目前,我国堆垛机运行的速度曲线大都采用多档调速控制,这种控制方式能够基本满足控制要求,但也存在不足：首先,多档调速曲线在加速段和减速段对堆垛机的冲击较大,立柱会出现较大的变形,长时间会对立柱造成疲劳损坏。其次,采用多档调速时,堆垛机在启动和停车的一瞬间,速度值变化较大,立柱摆动幅度很大,有可能会发生货物的偏移甚至抖落的危险,并且,立柱的这种变形对堆垛机在停车后进行取、放货物是十分不利的。本文建立堆垛机运动中的力学模型,对其进行受力分析,根据材料力学理论推导出堆垛机运行时上、下横梁和立柱的挠度公式,确定挠度值；建立堆垛机立柱的振动模型,推到振动方程,将立柱挠度公式代入振动方程,对堆垛机运行时振动引起的立柱的挠度变化进行仿真,将多档调速控制曲线和S型速度曲线分别导入仿真程序,对比堆垛机立柱的挠度变化,得出s型速度控制比三级减速控制在减小立柱变形量、提高运行效率、减少对堆垛机的冲击次数等方面优势明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题研究的目的及意义
• 1.3 本课题主要研究内容
• 第2章 自动化立体仓库堆垛机系统设计
• 2.1 立体仓库的整体规划
• 2.2 堆垛机总体结构
• 2.2.1 巷道堆垛机
• 2.2.2 堆垛机的构成
• 2.3 堆垛机平均作业时间计算
• 2.3.1 堆垛机运行周期计算
• 2.3.2 出入库能力计算
• 2.4 本章小结
• 第3章 堆垛机系统的运行与控制
• 3.1 堆垛机系统的作业流程
• 3.2 堆垛机系统的运动分析
• 3.2.1 堆垛机的速度分析
• 3.2.2 堆垛机系统的理论运动形式
• 3.3 堆垛机系统的定位控制
• 3.3.1 水平认址系统
• 3.3.2 垂直认址系统
• 3.4 本章小结
• 第4章 堆垛机龙门的结构分析
• 4.1 堆垛机的载荷计算
• 4.2 堆垛机立柱的受力分析
• 4.2.1 堆垛机立柱的挠度计算
• 4.2.2 下横梁的弯曲变形的转角和挠度计算
• 4.2.3 立柱总挠度计算
• 4.2.4 下横梁的弯曲变形计算
• 4.2.5 上横梁的弯曲变形计算
• 4.3 运动中立柱的摆动分析
• 4.4 小结
• 第5章 堆垛机立柱仿真分析与运动优化
• 5.1 MATLAB简介
• 5.2 运行中立柱的分析
• 5.3 优化控制—S型速度控制
• 5.3.1 速度曲线介绍
• 5.3.2 控制原理
• 5.3.3 S型速度控制仿真
• 5.4 本章总结
• 第6章 结论
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢