堆垛機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷研究

李東升

摘 ? 要：近年來，立體倉庫系統(tǒng)已成為大型生產(chǎn)銷售企業(yè)廣泛使用的倉儲物流系統(tǒng)，自動化立體倉庫就是一種多層存放貨物的高架倉儲系統(tǒng)，其主要由倉庫管理系統(tǒng)、倉庫控制系統(tǒng)以及倉庫運輸系統(tǒng)構(gòu)成。其中堆垛機(jī)就是倉庫運輸系統(tǒng)中最為核心的機(jī)械設(shè)備之一，其運行的穩(wěn)定性和安全性對立體倉庫的管理和發(fā)展有著舉足輕重的作用，因此相關(guān)人員應(yīng)該對堆垛機(jī)的運行狀態(tài)和常見故障予以足夠的重視?；诖?，本文就堆垛機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷做了簡要的研究并對該技術(shù)的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：堆垛機(jī) ?狀態(tài)監(jiān)測 ?故障診斷 ?研究

中圖分類號：TH246 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0066-02

堆垛機(jī)是一項較為復(fù)雜精密的設(shè)備儀器，一旦在運行狀態(tài)下發(fā)生故障，都可能導(dǎo)致設(shè)備受損，影響整條生產(chǎn)線的正常運行，甚至可能危及到操作人員的人身安全，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此對堆垛機(jī)的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并對可能產(chǎn)生的故障問題進(jìn)行診斷分析，在設(shè)備發(fā)生故障前做出預(yù)警，及時提醒技術(shù)人員和操作人員做出必要的處理，對于確保堆垛機(jī)正常運行，進(jìn)而提高立體倉庫的整體工作效率具有極其重要的意義。

1 ?堆垛機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計

堆垛機(jī)的主要組成結(jié)構(gòu)包括金屬框架、行走結(jié)構(gòu)、貨物升降結(jié)構(gòu)、控制柜和載貨臺等，為保證堆垛機(jī)能夠正常安全運行，機(jī)械設(shè)備人員在進(jìn)行設(shè)備設(shè)計時應(yīng)對其安全性做出充分的考慮。在整個設(shè)備體系中，最關(guān)鍵的部分就是堆垛機(jī)的金屬框架，金屬框架如果設(shè)計的科學(xué)合理且質(zhì)量符合相關(guān)要求，那么在運行過程中就能夠承擔(dān)設(shè)備自身重量和貨物的荷載。立柱是金屬架中主要承擔(dān)重量的部分，因此在設(shè)計金屬架立柱時應(yīng)該對其剛度和強(qiáng)度進(jìn)行精密計算和嚴(yán)格核對。另外，由于堆垛機(jī)的受力情況隨著水平速度的變化而相應(yīng)發(fā)生改變，在正常運行時，堆垛機(jī)受到貨物慣性的作用，通常會在立柱的頂端出現(xiàn)最明顯的受力變化，立柱極易在外力的作用下發(fā)生形變，這種受力情況和形變情況隨著載貨臺高度的增加而不斷增大，因此設(shè)計人員還應(yīng)該將這部分因素充分考慮在內(nèi)。按照相關(guān)設(shè)計規(guī)定，堆垛機(jī)的制造材料應(yīng)選用Q235A碳素鋼，且從金屬框架截面方面分析，堆垛機(jī)采用的是規(guī)則箱截面，在對堆垛機(jī)劃分時可以采用自由網(wǎng)格方式劃分，這樣堆垛機(jī)的有限元可以控制在20000左右。如果堆垛機(jī)的載貨臺位置相對較高，堆垛機(jī)的境況就相對較危險，對于雙立柱堆垛機(jī)來說，在運行過程中，兩根立柱的受力情況必然存在差異，因此變形情況也會有所不同。根據(jù)經(jīng)驗和計算得出，在重物荷載作用下，立柱上端和橫梁部分是最容易出現(xiàn)變形的，因此這時只需要將這些部分的最大變形量控制在可承受范圍內(nèi)即可。

2 ?堆垛機(jī)運行故障分析

堆垛機(jī)在自動立體倉庫中主要負(fù)責(zé)倉庫內(nèi)貨物的擺放以及運輸貨物出入庫，對企業(yè)貨物的生產(chǎn)、儲存、銷售有重要的作用，一旦堆垛機(jī)出現(xiàn)故障會對企業(yè)正常運行造成嚴(yán)重的影響。因此對堆垛機(jī)常見的故障進(jìn)行研究并定期進(jìn)行日常維護(hù)極具意義。

2.1 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)故障分析

驅(qū)動電機(jī)、減速機(jī)、導(dǎo)向輪以及下橫梁是構(gòu)成堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)。通常來說，堆垛機(jī)的運行是在貨架范圍內(nèi)，依靠堆垛機(jī)導(dǎo)向輪的引導(dǎo)沿著既定的軌道進(jìn)行運動。一部堆垛機(jī)由四個安裝在橫梁兩端的導(dǎo)向輪組成，其主要的作用是對堆垛機(jī)的水平運動方向進(jìn)行控制，保證堆垛機(jī)能夠嚴(yán)格依照軌道進(jìn)行運動。經(jīng)過長時間的運行，行走機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)向輪極易發(fā)生松動，如果堆垛機(jī)運行速度過快，或是運行時振動過于劇烈，還容易發(fā)生導(dǎo)向輪脫落現(xiàn)象，導(dǎo)向輪松動和脫落都是導(dǎo)致堆垛機(jī)出現(xiàn)跑偏啃軌的主要原因。為了避免這一故障，相關(guān)維修養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)該定期對堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，尤其檢查導(dǎo)向輪的運行情況，發(fā)現(xiàn)有松動現(xiàn)象及時處理，進(jìn)而保證堆垛機(jī)的正常運行。

2.2 堆垛機(jī)提升機(jī)構(gòu)故障

堆垛機(jī)載貨臺在提升機(jī)構(gòu)的動力作用下能夠?qū)崿F(xiàn)在垂直方向上的上升或者下降，就當(dāng)前來說，較為常見的提升方式包括鏈條提升、鋼絲繩卷筒提升以及鋼絲繩拽引輪提升等。在運行過程中，載貨臺上升或者下降時，如果鏈條之間摩擦力過大，會產(chǎn)生較大的噪聲，如果載貨負(fù)載過重，鋼絲可能發(fā)生斷裂，另外如果升降不夠穩(wěn)定，還可能引起貨物的劇烈晃動，對貨物質(zhì)量和完好度造成嚴(yán)重影響。針對這一問題，技術(shù)人員應(yīng)該定期在提升鏈條處添加潤滑劑并檢查鋼絲的質(zhì)量和韌度，最后在操作堆垛機(jī)時應(yīng)盡量保持載貨臺的平穩(wěn)定。

2.3 堆垛機(jī)叉貨機(jī)故障

在進(jìn)行叉貨過程中常見的故障包括叉貨位置不夠準(zhǔn)確、設(shè)備貨叉軸承損傷等，導(dǎo)致這些現(xiàn)象的主要原因是叉貨機(jī)傳送鏈條過于老舊，貨叉軸承缺乏密封性以及運輸貨物重要超重等。堆垛機(jī)叉貨步驟出現(xiàn)故障極易導(dǎo)致貨物運輸存取不夠精確，擺放位置出現(xiàn)差錯，最終影響貨物存取完成效率。

2.4 堆垛機(jī)噪聲故障

噪聲故障是堆垛機(jī)對人體造成的最直接的危害之一，過大的噪聲不僅有損于人體的聽覺器官，還會對人的神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等產(chǎn)生影響。堆垛機(jī)的絕大多數(shù)組成設(shè)備在運行過程中都會產(chǎn)生大面積的摩擦和撞擊引發(fā)巨大的噪聲，因此在使用過程中應(yīng)該盡量對驅(qū)動電機(jī)振動加以控制、減少降低運行機(jī)構(gòu)導(dǎo)向輪和輪軌之間的摩擦以及載貨臺與立柱之間的摩擦等。

2.5 堆垛機(jī)電機(jī)故障

堆垛機(jī)的電機(jī)在工作中也極易出現(xiàn)故障，例如運行過程中由于電源供電質(zhì)量不符合要求、工作環(huán)境溫度過高或者通風(fēng)條件不好導(dǎo)致的電機(jī)溫度過高冒煙;電機(jī)滾動軸承溫度高于95度或者滑動軸承溫度高于80度;電機(jī)軸承缺少潤滑劑，電機(jī)中的轉(zhuǎn)子、導(dǎo)條斷裂或者轉(zhuǎn)子鐵心松動等引起的電機(jī)運行噪聲過大;電機(jī)運行過程中傳送帶不平穩(wěn)導(dǎo)致電機(jī)進(jìn)行傳送時振動幅度過大等。

3 ?堆垛機(jī)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的發(fā)展

通過以上對堆垛機(jī)常見的故障分析我們能夠確定，對堆垛機(jī)的檢測與診斷是伴隨著整個生產(chǎn)運輸過程始終的，總結(jié)起來主要包括三個階段。

3.1 事后維修

事后維修主要發(fā)生在堆垛機(jī)研發(fā)出現(xiàn)的初級階段，這一階段人們對堆垛機(jī)性能的認(rèn)知水平還較有限，各種技術(shù)水平不夠嫻熟，因此在這一階段，堆垛機(jī)使用時需要人工進(jìn)行監(jiān)測，一旦設(shè)備出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，例如出現(xiàn)異常振動、溫度升高等現(xiàn)象，就需要組織技術(shù)人員進(jìn)行檢查和分析，盡快找到機(jī)器問題所在并及時維修。

3.2 定期檢測維護(hù)

隨著科技的不斷進(jìn)步，堆垛機(jī)的使用頻率和應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，越來越多的企業(yè)逐漸運用專業(yè)儀器對堆垛機(jī)的關(guān)鍵部位定期進(jìn)行檢測，通過將檢測數(shù)據(jù)與固定參數(shù)相比對，及時發(fā)現(xiàn)堆垛機(jī)可能存在的問題。這種定期的檢測和維護(hù)在一定程度上降低了堆垛機(jī)出現(xiàn)大規(guī)模故障的概率，提升了堆垛機(jī)的使用安全性。但是它也存在一定的弊端，應(yīng)該承認(rèn)這種檢測方式缺少針對性，導(dǎo)致堆垛機(jī)經(jīng)常被過度維修，浪費了大量的人力物力。

3.3 堆垛機(jī)的實時監(jiān)測診斷

隨著電子計算機(jī)及時的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)逐漸應(yīng)用到了對機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測維修過程中。專業(yè)技術(shù)人員可以在堆垛機(jī)的關(guān)鍵部位安裝傳感器，通過計算機(jī)控制將傳感器上的數(shù)據(jù)傳遞到監(jiān)控室，通過對數(shù)據(jù)的比對分析出堆垛機(jī)是否正常運行。這種方式一方面解決了有時候維修中較差的實效性問題，又解決了定期檢測維護(hù)過程中的過度維修問題，無疑是未來堆垛機(jī)監(jiān)測發(fā)展的重要方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 廖倫彪，楊豐，張寶，等.故障樹分析法和模糊集理論在堆垛機(jī)故障診斷中的應(yīng)用[J].煙草科技，2014（7）：17-20.

[2] 廖理.倉儲機(jī)電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].蘭州交通大學(xué)，2015.

[3] 饒金海，洪騰，李森，等.自動化立體倉庫用堆垛機(jī)的幾種換軌方式及應(yīng)用案例[J].制造業(yè)自動化，2018（10）：119-121，127.