物料搬运技术装备.ppt

第四章物料搬运技术装备 天津科技大学物流工程系张涵跃 第一节物料搬运技术装备概述 一 物料搬运技术装备的作用物料搬运技术装备是物流机械设备中重要的机械设备 它不仅用于生产企业内部物料或工件的起重输送和搬运 用于船舶与车辆货物的装卸 而且又完成库场货物的堆码 拆垛 运输以及舱内 车内 库内的搬倒 物料搬运技术装备是实现物料搬运作业机械化的基础 物料搬运技术装备的主要作用 1 提高装卸效率 节约劳动力 减轻装卸工人的劳动强度 改善劳动条件 2 缩短作业时间 加速车辆周转 加快货物的送达和发出 3 提高装卸质量 保证货物的完整和运输安全 4 降低物料搬运作业成本 5 充分利用货位 加速货位周转 减少货物堆码的场地面积 二 桥式类型起重机 桥式类型起重机包括梁式起重机 通用桥式起重机 门式起重机及冶金桥式起重机等 结构特点 具有横跨于厂房或露天堆场上工作的桥架金属结构 工作特点 属于多动作的起重机械 除具有使物品作垂直升降运动的起升机构外 还具有使物品沿水平方向作横向或纵向运动的运行机构 因工作范围为矩形空间 故这类起重机械特别适合于厂房车间及露天料场的物料搬运工作 1 梁式起重机 梁式起重机是一种轻便型桥式类型起重机 它由桥架和起重小车两部分组成 桥架主梁多由型钢 主要是工字钢 或型钢与钢板做成的简单截面梁 起重小车常为手拉葫芦 电动葫芦或用电动葫芦作起升机构的部件装配而成 各机构的工作速度较低 起重量也较小 但便于生产 自重较轻 成本较低 梁式起重机的类型按动力不同有手动 电动两种 按主梁数量不同有单梁 双梁两种 电动梁式起重机 电动单梁起重机的起重小车采用自行式电动葫芦 运行机构就是电动葫芦的自行式电动小车 小车在主梁工字钢下翼缘上运行 电动葫芦双梁起重机的起重小车是用标准电动葫芦架设在焊接小车架上的四轮小车 它在两主梁顶面的轨道上运行 起重小车运行机构采用两套 三合一 驱动装置分别驱动两个主动车轮 电动葫芦双梁起重机 电动梁式起重机桥架 桥架由主梁和端梁组成 电动单梁起重机的桥架跨度小于10m时 采用单根工字钢作桥架主梁 跨度较大时 常用工字钢与型钢或钢板构成的组合断面梁 电动葫芦双梁起重机的桥架主梁与通用桥式起重机的桥架截面主梁类似 但截面较窄小 通常也不设置走台 主梁截面多采用偏轨箱形 半偏轨箱形 或采用双工字钢 双工字钢 槽钢组合截面等形式 端梁用压弯成型的钢板焊成的箱形截面梁 小车轨道用方钢或轻型钢轨 电动梁式起重机的大车运行机构一般均做成分别驱动的形式 即大车运行在两条轨道上的主动车轮由两套驱动装置来分别驱动 2 通用桥式类型起重机 通用桥式类型起重机是指用吊钩 抓斗 电磁盘吊取物料的一般用途的桥式起重机 它由起重机小车和桥架 又称大车 两大部分组成 桥架横跨于厂房或露天货场上空 沿厂房吊车梁上的起重机轨道纵向运行 起重小车在桥架主梁上沿小车轨道横向运行 起重小车上装有起升机构 小车运行机构 桥架上装有大车运行机构 一般大车运行轨道为直线 在矩形场地工作 也可设计成环形轨道 2 通用吊钩桥式起重机 1 起重小车起重小车主要由起升机构 小车运行机构及小车架三部分组成 起升机构由起升卷绕系统 包括钢丝绳 定滑轮组 吊钩组 卷筒组等 和起升传动装置 包括电动机 制动器 减速器等 组成 起重小车运行机构一般采用由标准部件组成的集中驱动方案 2 通用吊钩桥式起重机 小车架是支承 安装起升机构和小车运行机构各部件的机架 同时又是承受和传递全部起重载荷的结构件 应具有足够的强度和刚度 2 桥架 大车 桥架是一个承受满载起重小车轮压的移动式金属结构 并通过桥架运行机构的车轮将满载起重机轮压传给厂房轨道和建筑结构 桥架质量占起重机自重60 以上 桥架主要由两根主梁和两根端梁组成 主 端梁刚性联接 端梁两端装有车轮 作为支承和移动桥架之用 主梁上铺有轨道供起重小车运行之用 3 大车运行机构 大车运行机构由电动机 减速器 制动器 联轴器及车轮组等标准部件组成 有集中驱动和分别驱动两种基本驱动形式 集中驱动是用一套驱动装置通过长传动轴同时驱动桥架两边轨道上的主动车轮 分别驱动用两套驱动装置分别驱动桥架两侧的主动车轮 利用感应电动机的机械特性和桥架结构的刚性来保证两个主动车轮的同步运行 分别驱动与集中驱动比较 与集中驱动比较 分别驱动的优点是 省去长传动轴 运行机构质量大为减轻 安装维修工作简便得多 分别驱动因布置在桥架的两端 传动机构受桥架变形影响小 且当一套驱动机构发生故障时 还能靠另一套驱动机构维持短时间的工作 国产设备普遍采用分别驱动桥架运行机构 三 臂架式起重机 结构特点 具有一个金属结构的臂架 利用臂架或整个起重机的旋转来搬运物料 臂架的吊钩伸幅 取物装置中心铅垂线与起重机回转中心轴线之间的距离 可变 也可定幅 工作范围是一个圆柱形立体空间 电动定幅 手动变幅 臂架式起重机的主要类型 1 转柱式旋转起重机 上轴承固定在厂房墙壁上时 起重机能旋转90 270 起重量不超过5t 载荷力矩 即起重量与最大幅度的乘积 小于100kN m 装在内墙角时可转90 装在外墙角时可转270 2 定柱式旋转起重机 立柱与起重机臂架分开 立柱固定在基础底板内 基础底板又被地脚螺栓固定在混凝土的基础上 立柱固定不动 臂架利用上 下支座直接支承在定柱上 可旋转360 起重量不超过10t 载荷力矩250kN m 第三节连续运输机械 一 连续运输机械概述运输机械是按照规定路线连续或间歇地运送 装卸散状物料和成件物品的搬运机械 1 运输机械的类型和使用特点运输机械可按照用途 结构形式 工作原理等分成输送机械 装卸机械和给料机械三大类 连续输送机械的主要技术性能参数 1 生产率 指输送机在单位时间内输送货物的质量 用Q表示 Q 3 6 q t h 式中 q 单位长度承载构件上货物或物料的质量 kg m 输送速度 m s 2 输送速度 被运物料沿输送方向的运行速度 3 充填系数 输送机承载件被物料填满程度的系数 4 外形尺寸 输送长度 或提升高度 和倾斜角 连续输送机械的主要技术性能参数 除上述参数外 还有安全系数 制动时间 启动时间 电动机功率 轴功率 单位长度的牵引构件和物料的质量 传动点张力 最大动张力 最大静张力 预张力 张紧行程等技术性能参数 带式输送机总拉力与功率计算 1 总拉力式中总拉力 N 主阻力 N 附加阻力 N 特殊主阻力 N 特殊附加阻力 N 倾斜阻力 N 带式输送机总拉力与功率计算 1 主阻力主阻力是输送机产生的总阻力 计算如下 式中复合摩擦系数 由下表查得 输送机长度 轴间距离 m 重力加速度 m 承载辊子的旋转部分的单位长度质量 kg m 回程辊子的旋转部分的单位长度质量 kg m 输送带单位长度质量 kg m 搬运物单位长度质量 kg m 输送带的倾斜角 当倾斜角小于18 时 取cos 1 复合摩擦系数取值表 其他阻力计算 2 附加阻力包括 加速区域的搬运物的加速阻力 在加速区域的搬运物和导料侧板的阻力 输送带和带轮之间的阻力 带轮轴承阻力 3 特殊主阻力因设备的特殊性而产生的阻力 包括 辊子前倾时的阻力 加速区域外的搬运物和导料侧板间的摩擦阻力 输送带清扫器的摩擦阻力 犁式卸料器的摩擦阻力 4 特殊附加阻力由于设备特殊性产生的阻力 如输送带反转阻力 倾斜装置阻力等 以上三项阻力 在计算精度要求不是很高时 可以忽略不计 其他阻力计算 5 倾斜阻力倾斜的输送机把搬运物举起并放下时产生的阻力 用下式计算倾斜阻力 N 搬运物单位长度质量 kg m 输送机扬程 m 在计算时 特别注意上倾时H为正值 下倾时H为负值 重力加速度 m 总拉力 2 带式输送机所需动力 带式输送机所需动力计算如下 考虑到传动装置的效率 电动机输出功率计算如下 正负荷 负负荷 所需动力 kW 总阻力 N 输送带速度 m s 电动机动力 kW 传动装置机械效率 正负荷时 0 85 0 95 传动装置机械效率 负负荷时 1 0 0 95 二 带式输送机的类型和应用 1 带式输送机的类型 普通胶带输送机 特种胶带输送机 特种带式输送机 2 带式输送机的结构 会绘制 斜带分配机的结构 栏门 翻转式闸门式控制 气动电动推杆支承形式 托轮导槽压轮分配形式 自动顺序分配手动分配 三 悬挂输送机 主要内容1 悬挂输送机的用途2 悬挂输送机的特点3 悬挂输送机的类型4 普通悬挂输送机结构5 推式悬挂输送机结构6 两种悬挂设备主要区别 2 悬挂输送机的特点 1 能够形成空间线路 可根据生产工艺流程的要求组成平面或空间的封闭线路 2 能够长距离输送 其长度范围可从数十米到数百米 若采用多机驱动 则可达数千米 3 在厂房屋架上悬挂布置 能够不占用地面生产面积 因而可提高车间面积的利用率 2 悬挂输送机的特点 4 可以实现高度机械化和自动化 进行连续 有节奏的生产 5 动力消耗较小 悬挂输送机的缺点是制造成本较高 由于输送机出现故障时将影响全线生产而对其可靠性要求较高 3 悬挂输送机的类型 按照货物的运移方式 悬挂输送机可分为普通悬挂输送机和推式悬挂输送机两种 1 普通悬挂输送机中装物品的吊具和滑架固接在牵引链条上 牵引链条带动吊具和滑架一起运动 2 推式悬挂输送机 推式悬挂输送机又称积放式悬挂输送机 其装物品的载重滑架不固接在牵引链条上而是利用固接在牵引链条上的推头推动载重小车运动 4 普通悬挂输送机的结构 方钢轨 链条 小车轨 1 系统组成及线路布置 2 系统运行 输送机的牵引链条沿着构成封闭环路的架空轨道运动 牵引链条上固接有滑架 滑架上连接有装载被送物品的吊具 架空轨道沿着生产工艺路线布置 安装在厂房的建筑梁或吊装梁上 也可安装在地面支撑构件上 输送线路可根据要求由水平直线段 垂直直线段 倾斜直线段和多个转向弯曲段 水平转弯 上拱 下挠 构成空间环路 普通悬挂输送机的装载与卸载工作是在输送机运行过程中由人工或自动的方法在输送线路上的一处或多处进行 3 主要部件 牵引链条牵引链条是传递动力的重要构件 输送机要求牵引链条具有良好的双向挠性 便于在水平方向和垂直方向转向 链条组装后的节距误差小 易装拆 具有良好的耐磨性 滑架 滑架用来支承货物的吊具并使它沿架空轨道运行 或者用来支承链条重量 以免产生过大的垂度 有载段的滑架称为载重滑架 无载段的滑架称为空载滑架 每台滑架的许用有效载荷要根据线路的轮廓 运行速度 在各个垂直弯曲处的载荷以及输送机的工作条件等因素决定 吊具 吊具是悬挂输送机的承载构件 是用来放置被输送物品的装置 吊具的形状与尺寸应与货物的种类 形状 尺寸及质量相适应 应能方便地进行装载与卸载 且简单实用 坚固牢靠 装拆方便 满足工艺操作要求 能充分发挥输送机的生产率 张紧装置 悬挂输送机常用重锤式张紧装置 它能保持链条张力恒定且工作可靠 也可采用螺杆张紧形式 张紧装置与驱动装置配对使用 设置在张力较小的线路处 一般设在驱动装置绕出端前方或在重载下坡段最低点180 水平转弯处 驱动装置 驱动装置按其数目分为单驱动和多驱动 通常当线路长度不超过500m时 设置一套驱动装置 当线路很长或较复杂时 则需设置多个驱动装置 5 推式悬挂输送机的结构 1 推式悬挂输送机的结构特点 具有双层轨道上层轨道为牵引轨道 牵引链条沿此轨道运行 下层轨道为承载轨道由牵引链条上的推头推动携带工件的载货小车沿承载轨道运行 具有储存功能 载货小车可与牵引链条相分离 实现积放储存或利用小车自滑轨储存 可利用道岔完成线路的分流和合流 实现对携带不同工件的载货小车进行分类和汇合 可利用升降机构来实现输送线路中某一段承载轨道的上升或下降 可利用停止器来控制载重小车的定点停止 积放储存 积放储存最大特点是载货小车间具有自动积放功能 前小车上装有一个可上下活动的升降爪和前铲等零件 升降爪通过杠杆与前铲铰接 后小车装有一楔形尾板 牵引链条上的推头与前小车的升降爪相啮合 推动载货小车运行 积放储存 积存时依靠停止器臂板的插入将前小车上的升降爪压下 使载货小车脱离牵引链条的啮合而停止下来 后续的小车因其前铲被前一辆小车的尾板抬起 通过杠杆迫使升降爪落下 而使后续小车停下 当停止器臂板撤回时 由于前铲的重力使升降爪复位 小车重新投入运行状态 线路布置灵活 推式悬挂输送机能够把各种不同工艺速度或输送速度的独立环线通过道岔在直线段在两条牵引链条之间传递 组合成完整的系统 从而实现各工序不同的运行速度 可让某些工序在静止状态下完成 使各工艺流程和工件储存构成柔性系统 对系统中每一个运载工件可实现完全控制 工件无须进行转挂 可有效地提高生产率 载货小车的传递 压轨后推式 在传递段内 送车区牵引链的轨道比正常运行区的轨道降低一段高度 形成 压轨区 在该区段内 牵引链推杆能和后小车上的过渡爪啮合 当送车区牵引链推杆在链条绕出处与前小车上的升降爪脱离时 后小车的过渡爪已处于压轨区 被后来的推杆推动继续运行 使前小车越过接送链之间的无动力区 直至前小车处在接车链条的啮合区内 这样完成了载货小车的传递过程 6 两种悬挂设备主要区别 普通悬挂输送机推式悬挂输送机1 单轨双轨2 滑架与链条固接小车与链条分离3 单纯运输可脱离主线储存4 运行中装卸载可静止装卸载 四 辊子输送机 主要内容1 辊子输送机的用途2 辊子输送机的特点3 辊子输送机的类型4 辊子输送机的结构5 智能积放辊子输送机 1 辊子输送机的用途 辊子输送机是一种沿水平方向或较小倾角的倾斜方向运送成件物品的连续运输机 辊子输送机所运送的物品一般具有平直的底部 如板材 箱类物品 托盘 箱类容器以及具有平底的各种工件 辊子输送机在各种加工 装配 包装 储运 分配等流水生产线中得到广泛应用 2 辊子输送机的特点 1 结构简单 工作可靠 维护方便 2 布置灵活 容易分段与连接可根据需要 由直线 圆弧 水平 倾斜等区段及分流 合流等辅助装置组成开式 闭式 平面 立体等各种形式的输送线路 3 功能多样可按重力式 动力式 积放式等多种输送方式对物品进行运送和积存 可结合辅助装置实现物品在辊子输送机之间或辊子输送机与其它输送设备之间的转运 2 辊子输送机的特点 4 便于和工艺设备衔接配套衔接方式简易紧凑 可以直接作为工艺设备的物料输入和输出段 辊子间的空隙部位便于布置各种装置与设备 5 物品输送平稳 停靠精确便于输送过程中对物品进行加工 装配 检测 分拣 包装等各种工艺操作 便于对输送过程实现自动控制 3 辊子输送机的类型 辊子输送机可分为重力式 动力式和积放式三种类型 1 重力式 也称无动力式 辊子输送机重力式辊子输送机自身无驱动装置 辊子转动是被动状态 物品依靠人力 重力或外部推拉装置移动 对于轻物品可用人力推移 对于微斜向下输送的辊子输送机 直接借助于物品自身的重力分力进行输送 而对于重物品可用机械或气力推杆推移 2 动力式辊子输送机 辊子由驱动装置带动旋转 其转动呈主动状态 依靠辊子与物品接触表面的摩擦力来输送物品 可以严格控制物品的运行状态 按规定的速度精度平稳可靠地输送物品 便于实现输送过程的自动控制 3 积放式辊子输送机 除具有一般动力式辊子输送机的输送性能外 还允许在驱动装置照常运行的情况下物品在输送机上停止和积存 而运行阻力无明显的增加 3 驱动方式 电动辊筒驱动 会绘制 链条驱动 会绘制 带式驱动 会绘制 第四节自动导向搬运车系统 一 自动导向搬运车系统及其构成自动导向搬运车系统 AutomaticGuidedVehicleSystem AGVS 是一种使车辆按照给定的路线自动运行到指定场所 完成物料搬运作业的系统 系统特点服务面广 运输线路长 运输线路灵活多变 运行费用少 系统安全可靠及无人操作等 适用场合厂内运输 装配生产线 仓库 车站等 特别适用于有噪声 有污染 有放射性等有害人体健康的地方及通道狭窄 光线较暗等不适合驾驶车辆的场合 一 自动导向搬运车系统及其构成 以自动导向的无人驾驶搬运小车为运载主体 由导向系统 自动寄送系统 数据传输系统 管理系统 安全保护装置及周边设备等部分组成 二 自动导向搬运车的导向系统 根据导向原理的不同 AGV的导向可分为固定路径导向和自由路径导向两大类 导向系统 固定路径导向 自由路径导向 电磁导向 光学导向 磁块导向 识别式 反射式 单频制导向和多频制导向 超声波式 激光导向 无线遥控式 1 固定路径导向 固定路径导向方式是在AGV行驶的路径上设置导向信息媒体 如导线 磁带 色带等 由车上的导向传感器接收导向信息 如频率 磁场强度 光强度等 再将此信息经实时处理后用以控制车辆沿运行线路正确地运行 应用最多的是电磁导向和光学导向两种方式 1 电磁导向 采用电磁感应原理 是当前应用最广泛的AGV引导方式 在小车预设路径的地面下埋设引导电缆 在电缆中通过5 10kHz的低压电流 通过小车上装有一组对称的信号拾取线圈 检测磁场的强弱并转换成电压信号 当小车偏向路径右方时 右方的感应信号减弱 左方的感应信号增强 两个感应线圈的电位差就是操纵AGV转向的信号 小车的控制器根据这些信号的电位差判断与指定路径的偏离方向并随时修正 保证小车沿着预定的路径行驶 1 电磁导向 引导电缆被划分为若干段 小车调度系统采用分段控制的方法 随时根据每个小车反馈的位置信号修正控制指令 保证每段路径上只有一台小车运行 防止小车运行中因距离过近而发生事故 因要在地面开沟埋设引导电缆 路径的变动仍不方便 2 光学导向 在仓库的地面上粘贴易反光的反光带 铝带或尼龙带 小车上的发光器发出光线 经反光带反射后由受光器接收 利用地面颜色与反光带的反差 使感光元件检测出的亮度不等 由此形成信号的差值 然后将该光信号转换成电信号 控制小车的转向电机沿小车预定路径行走 2 光学导向 光学引导方式对于改变小车的预定路径很方便 只需重新粘贴反光带即可 但反光带易污染和破损 不适合油污重 粉尘多 环境不好的场合 另外环境的光线也可能影响光电元件的检测效果 3 AGV导向方式的选择 1 导向方式是否和小车的数量和AGV路径复杂的程度相符 2 导向方式是否具有足够的柔性 以适应AGV路径的改变 3 导向方式能适应环境变化所造成的干扰 如激光导向能否保证AGV总能收到反射光 光学导向的反射光带是否易受污染 电磁导向是否会产生电磁干扰 4 导向方式的可靠性是否较高 4 AGV的路径选择 常用方法 频率选择法和路径开关选择法 频率选择法主要用于电磁导向场合 在分岔点处 用数条通以不同频率的电流导向线将AGV引入相应的数条路径 当AGV驶入分岔点时 它读出地面上的识别码以确认当前的位置 再根据预定的目的地址 AGV便可以选择应跟踪的频率来完成路径选择 路径开关选择法使用单一频率的导向线并将导向路径分割成若干区段 借助于附在地面上相应区段的控制装置对该区段的导向线进行独立的通电和不通电控制 从而完成路径选择 第五节自动分拣系统及技术装备 一 分拣定义分拣是指为进行输送 配送 把很多货物按不同品种 不同地点和单位分配到所设置的场地的一种物料搬运过程 也是一种将物品从集中到分散的处理过程 二 自动分拣系统中四种物品地址识别方式 1 按键识别物品地址由人阅读 将它转换成预先设定的代表该地址的格口号码 并由键盘输入 2 光学条形码识别用光学扫描装置阅读包含地址信息的条形码 由识别装置进行识别 简称OBR 3 光学字符识别用光学扫描装置直接阅读地址编码或字符 由识别装置进行识别 简称OCR 4 射频识别物品地址信息记录在电子标签上 由射频识别的阅读器进行识别 三 自动分拣系统的主要特点 1 能连续 大批量地分拣货物 自动分拣系统采用流水线自动作业方式 不受气候 时间 人的体力等限制 可以连续运行 一般可连续运行高达100h以上 其分拣速度达每小时7000件包装商品 2 分拣误差率极低 自动分拣系统的分拣误差率主要取决于分拣信号的输入机制 如果采用人工键盘或语言识别方式输入 则误差率在3 以上 如果采用条形码扫描输入 除非条形码的印刷本身有错 否则不会出错 因此 目前自动分拣系统主要采用条形码技术来识别货物 三 自动分拣系统的主要特点 3 自动分拣系统一次性投入巨大 自动分拣系统本身需要建设短则40 50m 长则150 200m的机械传输线 还有配套的机电一体化控制系统 计算机网络及通信系统等 设备投资需要花10 20年才能收回 因此 必须有可靠的货源作保证 4 分拣作业基本实现无人化 建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少人员的使用 减轻员工的劳动强度 提高人员的使用效率 因此自动分拣系统能最大限度地减少人员的使用 基本做到无人化 四 自动分拣系统及技术装备 主要内容1 托盘式分拣机2 交叉带分拣机3 滑块分拣机 1 托盘式分拣机 直线电机驱动 该设备主机是由数个托盘小车组成的封闭输送系统 由置于轨道总成中的驱动总成进行无机械传动摩擦的驱动 带有物件的托盘小车在到达目的格口时 小车的拉杆被导入倾翻轨中 从而使小车按照预定轨迹倾翻 将物件准确的送入格口 托盘式分拣机 链条驱动 该设备主机是由数个托盘小车组成的封闭输送系统 由置于轨道总成中的链条驱动 带有物件的托盘小车在到达目的格口时 小车的拉杆被导入倾翻轨中 从而使小车按照预定轨迹倾翻 将物件准确的送入格口 2 交叉带分拣机 交叉带式分拣机是由一组小车组成的封闭输送分拣系统 由置于轨道总成中的驱动总成 直线电机或直流无刷电机 进行无机械传动摩擦的驱动 从而将载有包件的智能小车送往预先设定的目标分拣口 由于在整个过程中小车无翻转动作呈水平卸载的形式 从而保证卸包过程平稳滑顺 无冲击 3 滑块分拣机 单向 双向滑块分拣系统是由一系列多个链板通过高强度特种链条柔性连接而成的封闭环链型分拣输送系统 整机通过驱动系统带动链板作直线型平面运动 分拣动作是由链板上嵌套的滑块来完成 主机输送过程中通过分拣道岔的动作使得相应的滑块作复合运动 推动物体达到分拣的目的 该分拣输送系统采用平面直线布置 整个系统主要由以下几部分组成 链板总成 分拣道岔总成 机架总成 驱动总成 从动总成及相应附属设备 其他内容 掌握 1 分拣机理论生产效率计算 2 胶带机订货时需提供的主要技术参数 3 斜带分配机倾斜胶带支承形式 4 分拣机的主要驱动形式 5 交叉带分拣机与托盘分拣机卸载方式有何不同 6 滑块分拣机工作原理