自動(dòng)裝車(chē)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究.pdf

1、傳統(tǒng)的袋裝水泥裝車(chē)方式大都是半自動(dòng)碼垛，依賴(lài)人工進(jìn)行最后的碼垛裝車(chē)，這種裝車(chē)過(guò)程產(chǎn)生大量的粉塵，損害工人的健康，其生產(chǎn)效率也低，所以袋裝水泥自動(dòng)裝車(chē)機(jī)的研發(fā)對(duì)水泥行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)升級(jí)與發(fā)展具有重要意義。
　　本文根據(jù)國(guó)內(nèi)車(chē)型和袋裝水泥規(guī)格多樣化的現(xiàn)狀，以及水泥編織袋強(qiáng)度低等因素，為滿(mǎn)足任意車(chē)型裝載任意尺寸袋裝水泥包的自動(dòng)裝車(chē)問(wèn)題，提出了抽屜式自動(dòng)裝車(chē)機(jī)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)水泥包姿態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)工作過(guò)程進(jìn)行了仿真分析。
　　1.水泥包落放

2、到車(chē)廂內(nèi)，需要“定位移動(dòng)—姿態(tài)變換—進(jìn)包操作—落放移動(dòng)—回位移動(dòng)”幾個(gè)環(huán)節(jié)，耗時(shí)多，裝車(chē)效率低。本文基于“碼垛”裝車(chē)設(shè)計(jì)思路，提出抽屜式落包平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，采用多包水泥在落包板平臺(tái)進(jìn)行縱橫交錯(cuò)排布編組后一次性落放到車(chē)廂內(nèi)的結(jié)構(gòu)方案，提高了裝車(chē)效率，實(shí)現(xiàn)了目前國(guó)際最快每小時(shí)裝3000包水泥的裝車(chē)速度。落包平臺(tái)的結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)在充分的分析了落包編組、車(chē)廂寬度、進(jìn)包通道以及密集性等要求后做了進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)不同車(chē)型及水泥包的適應(yīng)性非常好。落包

3、平臺(tái)采用上置式導(dǎo)軌和驅(qū)動(dòng)，落包板設(shè)計(jì)成抽屜式移動(dòng)結(jié)構(gòu)，減小落包高度，保證了落包的平穩(wěn)性。已加工的樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果與最初的設(shè)計(jì)指標(biāo)基本一致。
　　2.為實(shí)現(xiàn)落包平臺(tái)上編組好的多包水泥平穩(wěn)的落入到車(chē)廂內(nèi)指定位置，本文設(shè)計(jì)了落包移動(dòng)機(jī)構(gòu)，落包平臺(tái)上的水泥包以平臺(tái)的左前點(diǎn)或右前點(diǎn)定位排布編組，落包移動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)落包平臺(tái)沿車(chē)廂長(zhǎng)度方向由前向后平穩(wěn)移動(dòng)使水泥包依次平穩(wěn)的落入到車(chē)廂指定位置。為緩解高速重載運(yùn)行時(shí)的慣性沖擊，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇交流伺服系統(tǒng)，便

4、于控制建模。為保證機(jī)構(gòu)的可靠性，對(duì)承載的導(dǎo)軌即框架體進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度仿真分析。已加工的樣機(jī)試驗(yàn)表明各項(xiàng)指標(biāo)與最初的設(shè)計(jì)指標(biāo)基本一致。
　　3.為解決任意車(chē)型與任意尺寸袋裝水泥組合自動(dòng)裝車(chē)問(wèn)題，本文創(chuàng)新提出沿車(chē)廂寬度方向2次落放水泥包編組而完成碼垛一層的結(jié)構(gòu)方案。在落包移動(dòng)機(jī)構(gòu)的上方設(shè)計(jì)了帶動(dòng)落包移動(dòng)機(jī)構(gòu)沿車(chē)廂寬度方向移動(dòng)的橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)落包平臺(tái)上落包編組在車(chē)廂寬度方向左邊或右邊的2次精確落包定位，左右2次落包編組的準(zhǔn)確拼接實(shí)現(xiàn)

5、碼垛一層任務(wù)。由自動(dòng)裝車(chē)機(jī)的“碼垛類(lèi)型規(guī)劃”環(huán)節(jié)規(guī)劃出最大限度的充滿(mǎn)車(chē)廂寬度而實(shí)現(xiàn)密集、穩(wěn)固裝車(chē)要求的左右2次縱橫交錯(cuò)排布的落包編組方案，因橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得“碼垛類(lèi)型規(guī)劃”得以實(shí)現(xiàn)。橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)為任意車(chē)型與任意尺寸袋裝水泥組合智能化裝車(chē)提供了可行性。已加工的樣機(jī)試驗(yàn)表明，橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置控制精度優(yōu)于±4mm，完全滿(mǎn)足使用要求。
　　4.為保證碼垛裝車(chē)密集性和穩(wěn)固性，垛中的水泥包必須是縱橫交疊錯(cuò)位排布，正常傳送帶上的水

6、泥包為縱向輸送，因此需要橫包編組時(shí)，水泥包在進(jìn)入落包平臺(tái)前必須進(jìn)行姿態(tài)變換。本文設(shè)計(jì)了由順包桿、擋包板和輸送帶機(jī)構(gòu)組成的姿態(tài)變換機(jī)構(gòu)，由氣缸驅(qū)動(dòng)順包桿控制水泥包在輸送帶上的行進(jìn)路徑，擋包板使水泥包能夠旋轉(zhuǎn)90度而實(shí)現(xiàn)縱包向橫包的變換。姿態(tài)變換機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得沿車(chē)廂寬度方向能夠有若干縱橫混合的水泥包最大限度的密集布置滿(mǎn)車(chē)廂，垛的層內(nèi)以及層間縱橫交疊錯(cuò)位排布使碼垛具有較高的穩(wěn)固性。
　　5.基于已設(shè)計(jì)的水泥包姿態(tài)變換機(jī)構(gòu)，為防止水泥包從

7、輸送帶上滑落，水泥包與帶之間必須有足夠的摩擦系數(shù)，為了研究摩擦系數(shù)與水泥包姿態(tài)變換之間的關(guān)系，本文利用彈簧阻尼模型建立水泥包在輸送帶上移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型，運(yùn)用ADMAS軟件進(jìn)行仿真分析，研究了摩擦系數(shù)對(duì)水泥包姿態(tài)變換所產(chǎn)生的影響。
　　6.針對(duì)已設(shè)計(jì)加工的自動(dòng)裝車(chē)機(jī)樣機(jī)，本文基于觸摸屏設(shè)計(jì)了用戶(hù)和操作者人機(jī)界面以及控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)調(diào)試界面，采用了軟件功能模塊化設(shè)計(jì)方法，利用網(wǎng)絡(luò)通信連接，建立了實(shí)時(shí)監(jiān)控功能模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控窗口界面、機(jī)