立體倉儲揀選車的可靠性與優化研究

來源: www.tcwpwd.live 作者:linbingkun 發布時間:2013-08-12 17:12 論文字數:22314字
論文編號: sb201308111313277462 論文地區:中國 論文語言:中文 論文類型:碩士畢業論文 論文價格: 150
利用 FMECA 方法確定了該類車輛的故障頻發部位,如電氣系統、操縱系統、行走系統等;確定了車輛子系統各零部件的故障頻發模式,如元器件損壞、零部件磨損、零部件損壞等;探究了故障原
緒 論
 
1.1 選題背景及研究意義
現階段我國經濟持續穩定地發展,使得物流儲運行業迎來高速發展期。物流配送的現代化使工業搬運車輛的需求量連創新高,市場持續旺盛,形成了其長期的成長空間,近幾年我國工業車輛產銷同比增速非常可觀。其中,電動倉儲車輛的增長速度十分驚人,據中國機械工業協會工業車輛分會統計,僅 2010 年我國電動倉儲車輛銷量達 29782 臺,與 2009 年相比增加了 60%左右[1]。隨著物流運輸業的進一步高速發展,加之國家環保政策的加強和全民環保意識的增強,用戶對電動車輛的需求越來越強烈,必將造就以電力驅動的綠色能源倉儲車輛的快速增長。目前,國內土地資源稀缺導致價格飛漲,使得人們不得不走向空間要效益的發展戰略,導致了國內的集中式立體倉儲日益增多。立體倉儲(又稱立體倉庫)是采用計算機控制與人工控制相結合的巷道式倉儲搬運設備存取貨物的一種新型倉庫。
立體倉儲己經成為現代物流系統的一個重要組成部分,具有節約用地、降低儲運損耗、提高物流效率諸多優點。隨著立體倉儲的持續增多,高位揀選車輛也將迎來巨大的發展機遇。高位揀選車輛屬于倉儲車輛的范疇,是人工揀選型立體倉儲中一種不可或缺的搬運裝備,是減輕工人勞動強度、提高作業效率的重要工具。圖 1.2 所示的是德國永恒力Jungheinrich 公司開發的高位揀選車輛[2]。
目前,國內市場上起升高度 7m 以下的倉儲車輛已經慢慢普及,但 7m 以上的高檔倉儲車輛尤其是起升高度在 7m~12m 的立體倉儲高位揀選車輛,國內尚處于空白,完全依賴進口。因此,深入開展高位揀選車輛的關鍵技術研究適逢其時。如果能夠攻克技術難點,開發出 9m 以上的智能化電動高位揀選車輛,并對相關理論問題進行研究,將在一定程度上推動我國倉儲車輛及倉儲物流行業的快速發展。1.2 倉儲車輛的國內外發展現狀按照國際慣例,機動工業車輛通常被分為五類進行統計,其中倉儲車輛占兩類,一類是電動乘駕式車輛,另一類是電動步行式倉儲車輛,它們均是以蓄電池-電機為動力的工業車輛,是倉儲物流不可或缺的運載工具[3,4].
1.1.1 國內倉儲車輛的發展現狀
與內燃叉車相比,我國倉儲車輛起步晚、發展慢。直到 20 世紀 70 年代末才由原機械部起重運輸機械研究所開始研究,相繼開發出了電動托盤車和巷道堆垛機等[3]。近兩年,我國倉儲車輛發展勢頭迅猛,其中電動步行式倉儲車輛 2010 年銷售量比2009 年增長 50%以上,而電動乘駕式倉儲車輛的增幅則達 80%以上[1]。電動步行式倉儲車輛技術含量相對較低,價格較低,國內企業在這方面發展較快一些。電動乘駕式倉儲車輛由于起升高度高、價格高、技術復雜等因素,主要被外資企業所壟斷。尤其是立體倉儲高位揀選車輛由于技術相對復雜,國內目前仍處于空白,完全依賴進口。
1.1.2 國外倉儲車輛的發展現狀
國外土地資源異常緊張,致使倉儲物流業發展迅猛,直接造就了倉儲車輛的高速發展。國外對于工業車輛環保、安全及節能等方面要求嚴格,致使以蓄電池-電機為動力的物流倉儲車輛得到了快速發展。歐盟電動車輛占工業車輛總數的 75~78%,美洲電動工業車輛則占 53%以上,其中倉儲車輛占工業車輛總數的 40%左右[3]。目前,國外起升高度 7~10m 的高位揀選車輛已經比較普遍,其性能、可靠性等方面的水平較高。下面對國外立體倉儲高位揀選車輛的發展現狀做簡單介紹。1995 年,David M Jinks 設計了一種原始的揀選車輛,如圖 1.3 所示。該車的起升機構是一個二級門架系統,外門架豎直固定在車體上,內門架可在豎直方向沿外門架移動,操作臺也可沿內門架升降。其托盤夾緊裝置及貨叉等可通過操作臺的升降到達任意高度。如圖 1.4 所示,其門架系統的升降通過一個卷筒機構來實現,且可通過控制電機的轉向及轉速來實現內門架的升降及調速功能[5]。2002 年,日本輸送機株式會社開發出圖 1.5 所示的揀選車輛,其同樣采用二級門架系統實現升降。外門架固定在底盤上,內門架通過液壓缸的驅動沿外門架升降[6]。
隨后,日本輸送機株式會社對其相關產品進行改進,于 2006 年推出了新一代產品。2006 年,FUJIKAWA KAZUHIRO FUJII TAKANORI 在揀選車上安裝了光傳感器,用來檢測相關區域是否存在障礙,以便進行揀選操作。如圖 1.8 所示,當駕駛室處于高位時,光探測器發送一個輻射狀探測區來檢測駕駛室下方和前方區域是否存在障礙物。當駕駛室處于低位時,探測區域則為駕駛室上方及其前方區域[9]。2006 年, RAYMOND 公司推出了 5000 系列高位揀選車輛(如圖 1.9),其采用24V 或 36V 鉛酸電池提供動力,貨叉的最大起升高度 9906mm,且其升降速度可調,并開發了集多功能于一體的單手柄操縱系統,可實現動力轉向、自動回中眾多功能。德國 LINDE 公司生產的 LINDE V12(圖 1.10)高位揀選車輛,通過三級門架系統的提升最大起升高度可達 10.48m,且可以根據貨物的不同狀況調節貨叉的升降速度。
 
第 2 章 高位倉儲車輛的可靠性分析...................9 
2.1 引言 ............. 9 
2.2 可靠性分析方法 .................... 9 
2.3 高位倉儲車輛的故障模式、影響及危害性分析 ................ 10 
2.4 高位倉儲車輛的故障樹分析 ................. 20 
2.5 本章小結 ............... 24
第 3 章 高位揀選車輛的設計與開發...................25 
3.1 引言 ................. 25 
3.2 高位揀選車輛的機械系統結構設計 ................. 25 
3.3 關鍵零部件的結構有限元分析及優化 ............... 29 
第 4 章 高位揀選車輛的穩定性研究...............41 
4.1 引言 ................ 41 
4.2 高位揀選車輛的穩定性分析 .................. 41 
4.3 高位揀選車輛的虛擬樣機仿真分析 ............... 48
 
結 論
本文以立體倉儲高位揀選車輛為研究對象,對其機械系統、電氣控制系統及液壓系統進行了設計與開發,并對車輛的可靠性、穩定性及立體倉儲中車輛的路徑優化等問題進行了研究。本文的主要研究工作及成果概括如下:
本文對高位倉儲車輛的可靠性進行了分析。首先,利用 FMECA 方法確定了該類車輛的故障頻發部位,如電氣系統、操縱系統、行走系統等;確定了車輛子系統各零部件的故障頻發模式,如元器件損壞、零部件磨損、零部件損壞等;探究了故障原因有元器件損壞、磨損、過流、老化、使用或維護不當等。其次,運用 FTA 方法對車輛進行定性分析,進一步確定了高位倉儲車輛的薄弱環節,如加速電位計、接觸器、控制器等,為后續高位揀選車輛的設計與開發奠定基礎,且建立的車輛故障樹有助于設計人員覺察潛在故障、指導維修人員進行故障的診斷與維修等。 
 
參考文獻
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[2] 永恒力推出新型 EKS 系列揀選車[J]. 物流技術與應用,2009(3):122-123
[3] 蘇恩一. 中國倉儲叉車現狀分析與展望[J].物流工程與管理,2008,30(10):58-59
[4] 陶元芳,衛良保. 叉車構造與設計[M]. 北京:機械工業出版社,2010
[5] David M Jinks. http://sblunwen.com/ccgllw/ Telescopic mast order picker truck: UK, GB 2290281A[P]. 1995-12-20.
[6] Fujita Tsutomu. Order picker truck: Japan, 2002-308591[P]. 2002-10-23
[7] Tsuri Shigetaka. Order picker truck: Japan, 2006-151650[P]. 2006-06-15
[8] Christian D.Gibson, Greene, NY. Order picker truck: US, 6648581[P]. 2003-11-18
[9] Fujikawa Kazuhiro Fujii Takanori. Order picker truck: Japan, 2006-076727[P].2006-03-23
[10]鞏金龍. 基于可靠性強化試驗叉車的可靠性分析研究[D]. 中國農業大學,2004

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