重載機(jī)械類制品料架的設(shè)計(jì)

包嘉琪+潘文彬

摘 要：料架是材料儲(chǔ)存和處理的基本設(shè)備。鑒于重質(zhì)量產(chǎn)品的特點(diǎn)，公司改進(jìn)了集裝箱架和設(shè)備，改善了收容箱和箱體，通過多層次的庫存能力提高了2-3倍的物流效率。

關(guān)鍵詞：材料架，單元容器，材料儲(chǔ)存

引言：大型重型機(jī)電設(shè)備廣泛應(yīng)用于能源，電力，交通運(yùn)輸，港口，礦山等行業(yè)，國務(wù)院“裝備制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和振興規(guī)劃”（2009年）和“工業(yè)部”高端設(shè)備制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃“被列為重大設(shè)備發(fā)展戰(zhàn)略重點(diǎn)。大型重型機(jī)電設(shè)備也是歐美重返工業(yè)戰(zhàn)略，重返實(shí)體經(jīng)濟(jì)，重塑制造業(yè)。

設(shè)備通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)能量流向材料流轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)化和演化，需要“結(jié)構(gòu) - 功能 - 性能”的一體化設(shè)計(jì)。但目前大型重型機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)主要是基于模塊化思維，系統(tǒng)根據(jù)功能結(jié)構(gòu)分為不同單位或子系統(tǒng)，注意單位或子系統(tǒng)自身的表現(xiàn)。該系統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計(jì)和單元結(jié)構(gòu)有限元分析方法無法考慮設(shè)備中真實(shí)復(fù)雜的接口行為，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞與耦合，限制了大型重型機(jī)電設(shè)備的功能和性能。作為“機(jī)械工業(yè)（重型機(jī)械工業(yè)）綜合發(fā)展水平評(píng)估報(bào)告”（2011年），中國重型機(jī)械設(shè)備制造能力自主創(chuàng)新薄弱，嚴(yán)重阻礙了中國重型機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

隨著大型重型機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行空間，過程，能力等需求不斷突破其原有的規(guī)模和服務(wù)條件限制，如千噸起重，近萬米的鉆井，兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電，動(dòng)力實(shí)力強(qiáng)，大型部件高可靠性高負(fù)荷接觸運(yùn)動(dòng)已成為其運(yùn)行安全生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的瓶頸，迫切需要系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理論與技術(shù)。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是動(dòng)態(tài)建模，大規(guī)模計(jì)算，測(cè)試和動(dòng)態(tài)修改。然而，大型重型機(jī)電設(shè)備的大功率傳輸容易導(dǎo)致機(jī)械接口行為失真，電液 - 固耦合，大型組件靈活性等。這種多場(chǎng) - 多過程 - 多接口問題對(duì)于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)建模，精確和復(fù)雜的振動(dòng)計(jì)算和測(cè)試是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。主要困難如下：界面動(dòng)力學(xué)行為的定量描述，多場(chǎng)耦合以及剛性和靈活的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)建模，多參數(shù)動(dòng)態(tài)模擬與優(yōu)化優(yōu)化，大型組件結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試等。

為此，該項(xiàng)目突破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，從全球化，系統(tǒng)化的角度，通過大型重型機(jī)電設(shè)備的多運(yùn)動(dòng)過程，多場(chǎng)耦合，多界面奇異和其他理解現(xiàn)象，機(jī)電設(shè)備結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性和系統(tǒng)分析了負(fù)載，工作狀況，運(yùn)行環(huán)境和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，分析了大型重型動(dòng)力特性分析與仿真系統(tǒng)研究開發(fā)了機(jī)電設(shè)備。分析了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，建立了大型重型機(jī)電設(shè)備結(jié)構(gòu)性能綜合測(cè)試平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了大型重型機(jī)電設(shè)備動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)突破。

山東博特精工有限公司（以下簡(jiǎn)稱“博世精工”）是國內(nèi)生產(chǎn)廠的重點(diǎn)功能部件。主要產(chǎn)品有四類：一類是螺桿式，包括滾珠絲杠，滾子絲杠和梯形螺絲；二是主軸類，包括一般機(jī)床帶主軸，高速主軸，高速主軸和精密機(jī)械主軸單元和高速精密主軸；二，軌道，包括滾珠導(dǎo)軌和滾子導(dǎo)軌；其他四個(gè)軸產(chǎn)品。博世精工主要產(chǎn)品市場(chǎng)占有率第一，滾珠絲杠市場(chǎng)占有率位居前三甲。

1 機(jī)械類制品料架的特點(diǎn)

機(jī)械產(chǎn)品機(jī)架和液壓靜壓徑向軸承在設(shè)計(jì)，原理和性能等諸多相似之處，具有以下特點(diǎn)：

（1）摩擦阻力小。機(jī)械產(chǎn)品為純液體潤(rùn)滑，摩擦只能由油層壓力引起的粘度。潤(rùn)滑劑的粘度遠(yuǎn)低于干摩擦，半干摩擦和滾動(dòng)摩擦摩擦。結(jié)果，工件與軸承瓦塊之間的摩擦阻力小，摩擦阻力的功率消耗在低速低，傳輸效率高。

（2）使用壽命長(zhǎng)。工件和殼體由一層潤(rùn)滑油膜和接觸臺(tái)分開。表之間的摩擦不直接接觸，所以無論是長(zhǎng)期工作還是頻繁啟動(dòng)，停止，摩擦臺(tái)和無磨損，長(zhǎng)時(shí)間保證精度。

（3）速度范圍廣。機(jī)械材料框架在各種相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度下可以保持液體潤(rùn)滑和承載能力的作用，油膜剛度由相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度變化影響較小。工件是否從低速到高速停止或反轉(zhuǎn)，支持可以獲得良好的性能。

（4）抗振性能好。油層中的油層具有良好的吸振能力，使工件旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

（5）高精度工件。潤(rùn)滑油膜具有平均誤差的作用，可以減少工件，軸承不能精確地產(chǎn)生由不良影響引起的誤差。

（6）適應(yīng)性好。通過適當(dāng)選擇油室，密封油結(jié)構(gòu)邊緣和燃油流量，可以使靜壓中心架承載能力達(dá)到要求指標(biāo)。使用膠片的尺寸來控制工作條件的大小，使其可以在最合理的條件下工作，以達(dá)到高加工精度要求。

由于專業(yè)化的批量生產(chǎn)，精密加工，加工技術(shù)等諸多產(chǎn)品，在半成品系統(tǒng)更多的地方，如何提高庫存能力，并保護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量，已成為商品的寶庫遇到管理問題該廠通過不斷的探索，提出使用模塊化集裝箱集裝箱零件和機(jī)架的幾種方法，使倉庫原有的積累變得有序，提高了現(xiàn)場(chǎng)管理水平和物流效率。

2 半成品長(zhǎng)軸類零件的放置

最初，博特精工使用市場(chǎng)上的多層擱架放置軸部件。 這些貨架主要是可拆卸的，單臂最大重量約為3噸。 但由于植物的軸剝皮鋼筋每個(gè)重量超過3噸，擱板在使用一段時(shí)間后，支撐臂下垂和變形。

為了滿足存儲(chǔ)需求，博世精工技術(shù)人員決定將市場(chǎng)銷售的懸臂架進(jìn)行改造。 在查看了懸臂架的技術(shù)資料后，他們使用了I型梁作為各種鋼的支撐梁。 計(jì)算了工字梁的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)了重型貨架。

經(jīng)過近一年的使用，4支付單一貨架攜帶10噸貨物沒有出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象。 懸臂式貨架最初用于半成品，并已被用于車間。

2.1半成品主軸零件的放置

主軸部件短而重，通?？蓪?-8部件放置在一組裝載架中。 框架梁通過三個(gè)6.3通道垂直焊接焊接，四角與角鐵作為加強(qiáng)件，以防止中間彎曲，使用低碳鋼材料的焊接鉤需要全焊以防止開焊和斷裂。 為了節(jié)省空間，部分提升管采用厚壁方管，方管之間穿連接軸，材料可放置多層。 這套裝載架可以搭載叉車，也可以用起重機(jī)提升。 其設(shè)計(jì)原理和物理參見圖2。

2.2半成品螺母的放置

將螺母放在籃子（盒子）中，并將其放置在多層。 箱體的設(shè)計(jì)原理如圖1所示，由于放置較多的螺母，鋼筋底部的重量被鋼筋加固，包圍8以加強(qiáng)肋條，以確保其在起重中的安全性。

2.3成品螺絲的放置

由于成品螺絲不能碰撞，應(yīng)由短的裝配架制成，在螺絲上放置有V形方墊并分開（見圖4）裝配架可堆放，堆疊原理同上。

3 結(jié)語

隨著大型重型機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行空間，過程，能力等需求不斷突破其原有的規(guī)模和服務(wù)條件限制，如千噸起重，近萬米的鉆井，兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電，動(dòng)力實(shí)力強(qiáng)，大型部件高可靠性高負(fù)荷接觸運(yùn)動(dòng)已成為其運(yùn)行安全生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的瓶頸，迫切需要系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理論與技術(shù)。此時(shí)料架是必不可少的基本設(shè)備。公司通過改進(jìn)集裝箱架和設(shè)備，改善了收容箱和箱體，通過多層次的庫存能力提高了2-3倍的物流效率。

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[5]機(jī)械工程師 1989年05期 ISSN：1002-2333

作者簡(jiǎn)介：

包嘉琪（1996.11-）男，中國計(jì)量大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院學(xué)生，研究方向：測(cè)控技術(shù)與儀器。endprint