對(duì)位提升裝卸機(jī)在煙草行業(yè)中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

隨著智能物流裝備自動(dòng)化行業(yè)的迅速發(fā)展,傳統(tǒng)的人工叉車裝卸方式已成為影響作業(yè)效率與物流成本的瓶頸之一。采用對(duì)位提升裝卸機(jī)，可以大幅節(jié)省裝卸車時(shí)間與人力，從而縮短運(yùn)輸車輛在物流中心的等待與滯留時(shí)間，隨著《中國(guó)制造2025》的提出，近年來在中國(guó)市場(chǎng)的需求開始大幅上升。本文主要介紹了對(duì)位提升裝卸機(jī)在煙草行業(yè)中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

一、設(shè)備的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

1.設(shè)備的主要設(shè)計(jì)依據(jù)

煙絲庫使用的煙絲箱由內(nèi)膽、外膽、保溫層和箱蓋等組成。煙絲箱最大外形尺寸（含箱蓋）：1100×1026×1050(mm)；煙絲箱加蓋后內(nèi)腔有效容積≥1.0m3，機(jī)械手夾抱、翻轉(zhuǎn)用橫梁高度45mm，橫梁外平面距箱體側(cè)板水平距離36mm，橫梁下平面距煙絲箱底平面445mm，橫梁豎向承載能力≥700kg。

煙絲箱主要結(jié)構(gòu)三維示意圖，如圖1。煙絲箱基本尺寸和重量圖，如圖2。

2.對(duì)位提升裝卸機(jī)的主要結(jié)構(gòu)描述

圖1 煙絲箱主要結(jié)構(gòu)三維示意圖

圖2 煙絲箱基本尺寸和重量圖

對(duì)位提升裝卸機(jī)主要由8個(gè)部件組成，如圖3所示，1為左立柱組件，2為右立柱組件，3為提升組件，4為鏈條，5為輸送系統(tǒng)，6為滑臺(tái)組件，7為框架組件，8為翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

（1）安裝圖中，左立柱組件1和右立柱組件2，均固定在地面；

（2）組件3,包括電機(jī)橫梁座、電機(jī)、聯(lián)軸器、軸和鏈輪等提升組件；

（3）配重塊提升組件4，在提升箱體物料時(shí)，實(shí)現(xiàn)上下舉升，降低起升動(dòng)力；

（4）組件5輸送系統(tǒng)和組件7框架組件，通過安裝在輸送系統(tǒng)底部的驅(qū)動(dòng)裝置（主要包括電機(jī)、聯(lián)軸器、軸和齒輪等）和安裝在框架上的齒條實(shí)現(xiàn)左右水平移動(dòng)；

（5）組件8翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，安裝在輸送系統(tǒng)上，通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（主要包括電機(jī)、齒輪、連桿、安裝座等）實(shí)現(xiàn)水平和大于90°翻轉(zhuǎn)；

（6）當(dāng)運(yùn)輸貨車在月臺(tái)上倒車之后，對(duì)位提升裝卸機(jī)先通過左右和上下運(yùn)動(dòng)調(diào)整和運(yùn)輸貨車內(nèi)輸送線的水平和高度，當(dāng)位置相對(duì)一致后，輸送系統(tǒng)前的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)到運(yùn)輸貨車上的輸送線固定平臺(tái)，通過運(yùn)輸貨車自身輸送線把物品送到對(duì)位提升裝卸機(jī)上，輸送到位后翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)大于90°后，通過對(duì)位提升裝卸機(jī)上的上下舉升和水平橫移對(duì)準(zhǔn)到倉(cāng)庫內(nèi)的輸送線，從而實(shí)現(xiàn)輸送系統(tǒng)輸送物品到倉(cāng)庫內(nèi)，實(shí)現(xiàn)卸貨過程；反之，實(shí)現(xiàn)裝貨過程。

3.提升電機(jī)的計(jì)算和選型

根據(jù)軟件設(shè)計(jì)的各個(gè)機(jī)構(gòu)重量預(yù)估和本設(shè)計(jì)采用的是杠桿原理在鏈條中的應(yīng)用，通過受力分析可以得出：G0=1400kg[貨物重量300×4＋200（設(shè)計(jì)余量）kg]－1200kg（配重塊質(zhì)量）=200kg。

電機(jī)靜起升載荷

滑臺(tái)組件重量G1=850kg；

輸送系統(tǒng)重量G2=700kg；

鏈條重量G3=50kg；

電機(jī)提升力：Q靜=G0+G1+G2+G3=200+850+700+50=1800kg

電機(jī)起升載荷

起升載荷系數(shù)F取1.1；

圖3 對(duì)位提升裝卸機(jī)結(jié)構(gòu)圖

電機(jī)起升載荷Q=F × Q 靜=1.1×1800=1980kg

機(jī)械傳動(dòng)效率

減速電機(jī)效率η1=0.94；

滑輪組效率η2=0.98；

滾動(dòng)軸承效率η3=0.98；

卷筒效率η3=0.92；

總機(jī)械傳動(dòng)效率η=η1×η2×η3×η4=0.94×0.98×0.98×0.92≈0.83

電機(jī)功率

起升速度V=26.4m/min（根據(jù)已知效率得出）；

1980×26.4/6120×0.83≈10.3kw

電機(jī)轉(zhuǎn)速

鏈條線速度V線=V=26.4m/min；

起升鏈輪直徑（已知）0.21m；

26.4/0.21=40r/min；

電機(jī)轉(zhuǎn)速n=n卷=40r/min

提升轉(zhuǎn)矩

鋼絲繩拉力T=Q×（9.81+a）=（9.81+0.3）×1980=20017.8N；

20017.8×0.21/2≈2102Nm

綜上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和性價(jià)比、并查諾德減速電機(jī)選型手冊(cè)，選用傘齒輪減速電機(jī)（帶抱閘帶手動(dòng)釋放桿），電機(jī)型號(hào)：SK9052.1LX-132 LH/4。

對(duì)位提升裝卸機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

針對(duì)洛陽卷煙廠煙絲庫設(shè)計(jì)的對(duì)位提升裝卸機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)如下：

額定起重量≤1400kg；

煙箱尺寸：

1100(長(zhǎng))×1100(寬)×1000(高)(mm)；

起升速度23m/min；加速度0.2m/s2；

輸送速度15m/min；加速度0.2m/s2；

運(yùn)行噪音≤72分貝。

二、對(duì)位提升裝卸機(jī)的行業(yè)應(yīng)用情況

1.設(shè)備在煙草行業(yè)的應(yīng)用

在煙草行業(yè)中，工業(yè)煙草項(xiàng)目中煙絲庫煙絲箱的進(jìn)出庫、輔料庫的輔料入庫、成品庫成品煙的出庫，以及商業(yè)煙草項(xiàng)目和煙葉復(fù)烤廠的半成品和成品進(jìn)出庫，都有對(duì)位提升裝卸的需求。下面簡(jiǎn)單介紹對(duì)位提升裝卸機(jī)在煙絲庫、輔料庫和成品庫裝卸平臺(tái)上的應(yīng)用。

本設(shè)備采用行業(yè)首創(chuàng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪和鏈條，一端和載貨臺(tái)連接,一端和配重塊連接，做上下升降動(dòng)作，并通過載貨臺(tái)上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪齒條實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)和卡車車廂對(duì)位，再由載貨臺(tái)前端的翻轉(zhuǎn)鏈條機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)一定的角度和卡車車廂內(nèi)輸送線水平對(duì)接。

目前，行業(yè)內(nèi)采用比較多的是實(shí)現(xiàn)上下升降動(dòng)作，本設(shè)計(jì)在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加左右移動(dòng)和翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，從而對(duì)位提升機(jī)和自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)可以無縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)從倉(cāng)庫內(nèi)部到貨物出庫裝車運(yùn)輸?shù)娜詣?dòng)化作業(yè)。

圖6是運(yùn)用場(chǎng)景3D模型簡(jiǎn)圖，圖7是項(xiàng)目運(yùn)用的對(duì)位提升裝卸機(jī)圖。

2.對(duì)位提升裝卸機(jī)在其他行業(yè)的運(yùn)用

目前對(duì)位提升裝卸機(jī)不僅僅在煙草物流中運(yùn)用，在汽車行業(yè)零部件裝卸貨、快消品行業(yè)出入庫、冷鏈和郵政出入庫等行業(yè)也有著廣泛的應(yīng)用。

（1）冷鏈行業(yè)

圖4 運(yùn)用場(chǎng)景3D模型簡(jiǎn)圖

圖5 項(xiàng)目運(yùn)用的對(duì)位提升裝卸機(jī)圖

冷鏈物流的核心需求是保持產(chǎn)品新鮮，因此必須減少冷藏運(yùn)輸和儲(chǔ)存的冷損失。采用對(duì)位提升裝卸機(jī)可以縮短裝卸環(huán)節(jié)的時(shí)間，同時(shí)減少人工接觸貨物的機(jī)會(huì)，以避免冷損失的風(fēng)險(xiǎn)。許多大的冷庫運(yùn)營(yíng)商，均已經(jīng)使用物流自動(dòng)化設(shè)備來裝卸貨保證裝卸方便快捷。

駕駛員到達(dá)后可以通過控制箱實(shí)施裝貨和卸貨過程。從卡車停放到駛離，整個(gè)過程僅需數(shù)分鐘。與傳統(tǒng)解決方案相比，該解決方案保證了冷鏈的完整性，同時(shí)最大限度地減少了人們接觸冷凍貨物的次數(shù)，降低了貨物損壞、丟失或錯(cuò)誤的可能性。該系統(tǒng)直接連接到WMS，所有進(jìn)出庫貨物都得到有效控制。裝卸效率的提高和人工成本的降低。

（2）郵政快遞行業(yè)

郵政快遞行業(yè)必須快速正確地處理多品種、大批量包裹，為了減少勞動(dòng)力，分揀機(jī)已經(jīng)在這個(gè)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，但是手工裝卸仍然耗費(fèi)大量的人力，過多的叉車也會(huì)給工作環(huán)境帶來安全隱患。通過采用對(duì)位提升裝卸設(shè)備，包裹可以自動(dòng)從分揀線直接裝到卡車?yán)?，卡車?yán)锏陌梢宰詣?dòng)裝卸，可以最大限度地利用分揀機(jī)的高效率，減少了平臺(tái)占用和人工的使用。與傳統(tǒng)裝卸方式相比，裝卸效率大大增加，每輛卡車在數(shù)分鐘內(nèi)可以完全自動(dòng)卸載，可以最大程度利用其產(chǎn)能。

（3）快消品行業(yè)

快速消費(fèi)品行業(yè)的成功依賴于先進(jìn)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，其特點(diǎn)是按需發(fā)貨。通過實(shí)施貨車自動(dòng)裝卸設(shè)備，可以加快在生產(chǎn)設(shè)施和配送中心、配送中心和零售店之間貨運(yùn)班車的周轉(zhuǎn)速度，快速準(zhǔn)確地滿足消費(fèi)需求。因此，快消品行業(yè)越來越多的企業(yè)應(yīng)用對(duì)位提升裝卸機(jī)來提升自身的競(jìng)爭(zhēng)力。

如，喜力啤酒在荷蘭Hertogenbosch配送中心配備了8個(gè)自動(dòng)卡車裝載系統(tǒng)，每個(gè)自動(dòng)裝載系統(tǒng)包括兩個(gè)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)系統(tǒng)，安裝在穿梭車上，穿梭車與3個(gè)緩存輸送機(jī)相連，貨物可以自動(dòng)在緩存輸送機(jī)和裝卸系統(tǒng)之間移動(dòng)。

進(jìn)貨時(shí)，卡車到達(dá)后，駕駛員會(huì)收到IT系統(tǒng)發(fā)出的門號(hào)和開啟密碼。卡車完成對(duì)接后，驅(qū)動(dòng)器將電源和通信電纜連接到月臺(tái)，駕駛員輸入密碼，驗(yàn)證該卡車是否?？吭谡_的月臺(tái)位置。驗(yàn)證完畢后，倉(cāng)庫門自動(dòng)開啟，卡車?yán)锏耐斜P貨物自動(dòng)卸載到穿梭車的裝卸系統(tǒng)，穿梭車側(cè)向移動(dòng)，貨物從裝卸系統(tǒng)移動(dòng)到緩存系統(tǒng)，AGV將貨物自動(dòng)搬運(yùn)到倉(cāng)庫內(nèi)。

出貨時(shí)，緩存系統(tǒng)上的托盤貨物自動(dòng)移動(dòng)到穿梭車上的裝卸系統(tǒng)，然后再移動(dòng)到卡車內(nèi)，裝貨完成后，卡車駛離，倉(cāng)庫門自動(dòng)關(guān)上。

三、結(jié)語

對(duì)位提升裝卸機(jī)能節(jié)省人力和相關(guān)成本，因?yàn)檠b卸過程自動(dòng)化，減少了人力及叉車采購(gòu)及維護(hù)成本。由于貨物流動(dòng)更加集中，倉(cāng)庫緩存區(qū)域面積減少，倉(cāng)庫有效利用上得到提升。運(yùn)輸貨車裝卸時(shí)間顯著縮短，車隊(duì)利用率能大大提高，運(yùn)輸車和司機(jī)的投入可以減少，實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。

目前許多企業(yè)更多地關(guān)注生產(chǎn)自動(dòng)化和倉(cāng)庫自動(dòng)化，對(duì)裝卸自動(dòng)化關(guān)注度不夠，隨著生產(chǎn)和倉(cāng)庫自動(dòng)化的快速落地，裝卸成為影響供應(yīng)鏈效率與成本的最大瓶頸，因此對(duì)位提升裝卸機(jī)將會(huì)在不同行業(yè)被越來越多的企業(yè)應(yīng)用。