按照现行继续界行业标准，巷道堆垛起重机可以按照支撑方式、用途、控制方式、结构、运行轨迹等分类，但无论何种类型的堆垛机都主要由水平行走机构、起升机构、栽货台及货叉机构、机架和电气设备等基本部分组成。堆剁机的分类方式很多，主要分类形式有以下几种： ①按照有无导轨，堆剁机可分为有轨堆垛机和无轨堆垛机。有堆垛机需沿巷道内的轨道运行；无轨堆剁机又称为高架叉车。在立体仓库中运行的主要设备有轨道堆垛机、无轨道堆垛机和普通叉车。这三种设备相比较之下，有轨巷道堆垛机对巷到要求宽度小，对仓库的利用率高切作业高度高，可以进行手动、半自动、自动和远距离集中控制，但却必须配备出、入库设备。无轨巷道堆剁机由于无轨道限制可以服务于两个以上的巷道，并可完成高架区外的做业。 ②按高度不同，堆剁机可分为低层型、中层型、高层形。低层行起重机一般起升高度在5m以下，主要用于分体式高层货架仓库及简易立体仓库中，中层型堆垛机的起升高度在5-15m之间，而高层型堆垛机的起升高度在15m以上，主要用于一体式的高层货架仓库中。 ③按照驱动方式不同，堆垛机可分为上部驱动式、下部驱动式、和上下部相结合的驱动方式。 ④按照用途不同，堆垛机可分为桥式堆垛机和巷道式堆垛机。桥式堆垛机具有起重机和叉车的双重结构特点，像起重机一样，具有桥架和回转小车，同时具有固定式和可伸缩式的立柱，立柱上装有货叉或者其他取物装置。桥式堆垛机的堆垛和取货是通过取货装置在立柱上的运动实现的，但由于立柱的高度限制，桥式堆垛机主要适用于12m以下中等跨度的仓库，且航道宽度较大，适用于笨重和长大物料的搬运和堆垛，并可服务于多条航道。 巷道堆垛机沿货架仓库巷道内的轨道运行，使得作业高度提高；采用货叉伸缩机构，使货叉可以伸缩，这样就可以使巷道宽度变窄提高仓库的利用率；巷道堆垛机适用于各种高度的高层货架仓库，除以上优点之外，巷道堆垛机还要求有较高的运行速度和生产效率、配备出入仓库装置较高的制造和安装精度、多节伸缩货叉或货板、较高的电气传动调速且制动平衡、停车准确、要有安全保护装置等特点[2]。1.1.2双立柱巷道堆垛机的分类 巷道堆垛机按结构不同可分为单立柱型巷道堆垛机和双立柱型巷道堆垛机。 单立柱型巷道堆垛机的机架结构由一根立柱、上横梁和下横梁组成一个矩形框架。立柱多采用较大的H型钢或焊接制作，立柱上附加导轨。整车质量较轻，消耗材料少，因此制造成本相对较低，但结构刚度比双立柱差。由于载物台及货物对立柱的偏心作用，以及行走、制动时产生的水平惯性力的作用，使单立柱堆垛机在使用上有局限性。不适用于起重量大和水平运行速度高的堆垛机，适用于重量12t以下，起升高度在16m以下的仓库。单立柱堆垛机的起升结构普遍采用钢丝绳传动，由电机减速机驱动卷筒转动，通过钢丝绳牵引载物台沿立柱或起升钢轨作升降运动。对于钢丝绳传动，传动和布置相对容易，但定位准确性稍差。 双立柱机构的堆垛机的机架由两根立柱和上横梁、下横梁组成一个长方形框架。立柱形式有方管和圆管。方管兼作起升导轨，圆管附加起升导轨。双立柱堆垛机的最大优点就是强度和刚性都比较好，并且运行平稳。一般对于起升高度较高、起重量较大和水平运行速度较高的立体仓库堆垛机，多采用双立柱结构。双立柱堆垛机的起升机构普遍采用链条（钢丝绳）传动，由电机减速机驱动链轮（卷筒）转动，通过链条（钢丝绳）牵引载货台沿立柱或起升导轨作升降运动。由于链条传动多采用封闭链或配重装置，受空间尺寸限制，传动和布置较复杂，但定位较准确[2]。 1.2设计参数 表1.1载重量为3吨的双立柱巷道堆垛起重机的主要性能参数 序号技术项目技术指标 1主体结构形式双立柱、单深位、单货台 2货叉形式单副伸缩式存取货叉 3适合高度12m以下 4适合载荷小于3t 3最大走行速度,m/mi
n 120(自动运转时) 4水平加速度,m/s 0.4(自动运转时) 5最大升降速度,m/ mi
n 12（满载）,20（空载） 6升降加速度,m/s 0.5（自动运转时） 7最大伸叉速度20（满载）,30（空载） 8伸叉加速度,m/s 0.4自动运转 表1.1载重量为3吨的双立柱巷道堆垛起重机的主要性能参数续表 9水平走行定位精度,mm 5 10垂直升降定位精度, mm 5 11伸叉定位精度,mm 5 12行走驱动下部驱动 13升降驱动电机带动，钢丝绳牵引 14伸叉驱动电机带动链轮和链条驱动 15作业形式单一和复合循环 16供电方式低部安全滑触线 17控制操作方式手动/自动/在线 为使堆垛机能够准确、快速、安全、自动搬运货物出库，必须满足以下设计要求： （1）具备三维运动功能，能在高窄巷道中进行高升降行程作业,可以有效利用仓库空间,能适应最高层、最低层、其他层货位及站台货位的存、取货物。货叉长度及伸叉行程适应托盘深度及货架宽度方向尺寸（包括巷道宽度），使单元负载得以正确平稳地方入货位中。在存取货时，堆垛机的行走及升降运动能同时动作，且行走及升降速度匹配，缩短了作业时间，即沿巷道来回运动、载货台垂直运动、货叉沿货架方向伸缩运动能同时进行； （2）堆垛机的结构设计成熟可靠，结构具有足够的强度及刚性要求，运行稳定可靠，满足一定的定位精度，重复定位精度不能超过10mm； （3）具备安全保护措施； （4）在满足强度、刚度和可靠性的前提下，尽量减小堆垛机各部分的重量，以减小提升功率和行走时的摩擦阻力； （5）所有零部件按标准要求采用优质材料制造，以提高堆垛机整机性能；堆垛机需调整的零部件以尽量减少，以简化维护工作并延长使用寿命； （6）堆垛机起升导轨光滑，保证堆垛机运行平稳； （7）保护仓库环境，避免货物污染受损。根据以上设计要求制定双立柱巷道物流堆垛起重机的总体运动方案。 无轨堆垛机在使用过程中虽然因为没有轨道而节约了仓库的地面利用率，但却存在在存取货物时不便于控制的缺点，所以我决定针对有轨巷道堆垛机进行研和设计。在这个课题中由于采用上下两条轨道作为堆垛机滑轨已经可以保证堆垛机沿伸叉方向的平稳性，所以上下轨道我均采用单轨道作为滑轨，这样即可以节轨道占地空间又可以节约轨道与机器的制造成本。 堆垛机的起升机构多数采用链传动或钢丝绳传动，为了减小体积在这里我采用钢丝绳卷筒传动；在伸叉结构中为了保证伸平稳性的高精度采用链轮链条传动；在控制行走的部分为了达到体积与平稳性的要求采用皮带轮传动[3]。 堆垛机结构如图2.1、2.2所示 图2.1单立柱堆垛机结构简图图2.2双立柱堆垛机结构简图 2.2主要装置 2.2.1底架 是堆垛机整体支承座，由两端的行走轮支架及钢板组焊成的矩形梁构成。堆垛机运行时产生的动负荷及静负荷均由底架传至行走轮，底架具有很好的刚性。 2.2.2立柱 矩形截面，减小行走运动时的立柱震动，维持走行运行平稳。 在立柱上加工升降导向槽，支撑升降台上下运动，行走时立柱上的导向轮沿着天轨做直线运动，防止立柱左右偏摆，有足够的稳定性。 2.2.3升降载货台 为U型结构，其竖支架侧面有深沟球轴承可以在立柱内的导向槽内沿着立柱升降，升降牵引机构采用钢丝绳方式。 升降载货台水平支架上设有货叉，可左右滑动叉取货架上的货物或将货物放置到货架上，货叉为链轮链条式驱动。 2.2.4行走机构 堆垛机底部装有的四个行走轮支撑整机重量运行,使堆垛机沿天地轨方向运动。堆垛机的行走是由装在后行走轮轴上的带制动的减速电机带动的皮带轮所驱动的。所选用减速电机通过自身减速使行走更加平稳可靠。 2.2.5升降机构 以立柱内侧的导向槽为导向，升降载货台依靠夹在导向槽内的深沟球轴承起导向作用以保证上下运行。由减速电机驱动的升降钢丝绳拉动升降台上下运动。所选用电机通过减速器实现速度降低，让升降更加平稳可靠。此电机能将载货台稳定的保持在一定的高度。 升降部分包括卷筒、滑轮。 2.2.6货叉驱动机构 由减速电机驱动一个链轮链条机构，使得货叉可以伸缩取货。电机功率很小，在接触障碍时，电机堵转不会影响堆垛机和叉体的安全。所选用电机通过自身减速让升降更加平稳可靠。 货叉的伸叉速度可按空载的不同自动调整，且速度曲线柔顺平滑，让承载货物保持稳定[4]。 2.2.7堆垛机的控制装置 自动运行的堆垛机控制系统必须具有行走控制、升降控制、位置控制、速度控制、货叉控制、安全保护功能、自我诊断故障的功能等多种控制功能。 1、位置功能 位置控制就是确定堆垛机停止在作业位置的功能。 自动化立体仓库一般都采用高层货架结构，以X、Y、Z坐标表示货架的行、列、段的方向，用三维坐标表示货物的位置。为了自动确定位置，也就是为了在某一位置发出减速指令使堆垛机减速，在规定位置发出停机信号，就必须检测现在的位置。本设计中位置的检测可由在个坐标轴上按一定的间隔装设的传感器来进行检测。 2、速度控制 速度控制包括对提高作业效率有关的高速度，防止货物倒塌以及不至于使堆垛机发生冲击的加速度和减速度，以及为便于高精度定位的最终稳定微速度等的速度控制。 3、货叉控制 根据堆垛机出库和入库作业，伸缩货叉向左侧或右侧进行叉取操作的顺序控制功能. 4、安全保护装置 堆垛机的立柱高度达10米，载货台的升降速度也达到20m/mi
n,而载货台是沿堆垛机立柱的导轨上下运行的承载结构，上有货叉机构、驾驶室等。为了保证堆垛机正常工作，确保操作人员的人身和货物的安全，其上必须配备完善的安全保护装置。本设计中设置以下几种保护装置： （1）堆垛机货叉上、下限自动停止保护 在堆垛机货叉在进行升降运动时，不能超过导轨的上端和下端极限。因此可 以在上下端各设置一个限位开关来实现该功能。 （2）载货台负荷限制 在载货台超载时，发出报警信号并切断起升机构动力。当载货台被托住，钢丝绳松弛时，也会发出停止运动的报警信号并切断动力。因此可设置热继电器来作为检测装置，再安装一个蜂鸣器作为警报提示。 （3）驾驶室的安全保护 为确保驾驶室里操作人员的人身安全，驾驶室门安全与否非常重要。可设置一个限位开关来检测其功能，若发现不安全则堆垛机就会完全停止工作。 （4）速度转换装置 当堆垛机走到轨道的某一位置时应以高、中、低速的某一速度行进时，就需要通过速度装换装置来实现这一功能。本设计中可以设置一个接近开关。 （5）货叉保护装置 堆垛机在进行工作过程中，为了确保当货叉伸缩到一定位置时就回自动停止，可设置一个机械制动器来实现该功能。 （6）载货台断绳保护装置 当钢丝发生断裂时,能够自动可靠的将载货台停止，避免溜车或坠车事故的发生.因此对这种安全保护装置的设计要求是灵敏度高、作用可靠、冲击孝结构简单。本设计中采取连杆凸轮机构来实现这一功能要求。一旦钢丝绳断裂，弹簧通过连杆机构使凸轮卡在升降机构的导轨里阻止载货台坠落。正常工作时，提杆平衡载货台及其上货物的质量，弹簧处于压缩状态，凸轮与升降机构的导轨分离。