對位提升裝卸機(jī)在煙草行業(yè)中的設(shè)計及應(yīng)用

隨著智能物流裝備自動化行業(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。采用對位提升裝卸機(jī)，可以大幅節(jié)省裝卸車時間與人力，從而縮短運(yùn)輸車輛在物流中心的等待與滯留時間，隨著《中國制造2025》的提出，近年來在中國市場的需求開始大幅上升。本文主要介紹了對位提升裝卸機(jī)在煙草行業(yè)中的設(shè)計及應(yīng)用。

一、設(shè)備的設(shè)計和應(yīng)用

1.設(shè)備的主要設(shè)計依據(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

對位提升裝卸機(jī)主要由8個部件組成，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，實現(xiàn)上下舉升，降低起升動力；

（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現(xiàn)左右水平移動；

（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）實現(xiàn)水平和大于90°翻轉(zhuǎn)；

（6）當(dāng)運(yùn)輸貨車在月臺上倒車之后，對位提升裝卸機(jī)先通過左右和上下運(yùn)動調(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，通過運(yùn)輸貨車自身輸送線把物品送到對位提升裝卸機(jī)上，輸送到位后翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)大于90°后，通過對位提升裝卸機(jī)上的上下舉升和水平橫移對準(zhǔn)到倉庫內(nèi)的輸送線，從而實現(xiàn)輸送系統(tǒng)輸送物品到倉庫內(nèi)，實現(xiàn)卸貨過程；反之，實現(xiàn)裝貨過程。

3.提升電機(jī)的計算和選型

根據(jù)軟件設(shè)計的各個機(jī)構(gòu)重量預(yù)估和本設(shè)計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)計余量）kg]－1200kg（配重塊質(zhì)量）=200kg。

電機(jī)靜起升載荷

滑臺組件重量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)械傳動效率

減速電機(jī)效率η1=0.94；

滑輪組效率η2=0.98；

滾動軸承效率η3=0.98；

卷筒效率η3=0.92；

總機(jī)械傳動效率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)驗和性價比、并查諾德減速電機(jī)選型手冊，選用傘齒輪減速電機(jī)（帶抱閘帶手動釋放桿），電機(jī)型號：SK9052.1LX-132 LH/4。

對位提升裝卸機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

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

額定起重量≤1400kg；

煙箱尺寸：

1100(長)×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)煙草項目和煙葉復(fù)烤廠的半成品和成品進(jìn)出庫，都有對位提升裝卸的需求。下面簡單介紹對位提升裝卸機(jī)在煙絲庫、輔料庫和成品庫裝卸平臺上的應(yīng)用。

本設(shè)備采用行業(yè)首創(chuàng)的技術(shù)實現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動鏈輪和鏈條，一端和載貨臺連接,一端和配重塊連接，做上下升降動作，并通過載貨臺上的電機(jī)驅(qū)動齒輪齒條實現(xiàn)左右移動和卡車車廂對位，再由載貨臺前端的翻轉(zhuǎn)鏈條機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)一定的角度和卡車車廂內(nèi)輸送線水平對接。

目前，行業(yè)內(nèi)采用比較多的是實現(xiàn)上下升降動作，本設(shè)計在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加左右移動和翻轉(zhuǎn)動作，從而對位提升機(jī)和自動倉儲系統(tǒng)可以無縫對接，實現(xiàn)從倉庫內(nèi)部到貨物出庫裝車運(yùn)輸?shù)娜詣踊鳂I(yè)。

圖6是運(yùn)用場景3D模型簡圖，圖7是項目運(yùn)用的對位提升裝卸機(jī)圖。

2.對位提升裝卸機(jī)在其他行業(yè)的運(yùn)用

目前對位提升裝卸機(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)用場景3D模型簡圖

圖5 項目運(yùn)用的對位提升裝卸機(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)輸和儲存的冷損失。采用對位提升裝卸機(jī)可以縮短裝卸環(huán)節(jié)的時間，同時減少人工接觸貨物的機(jī)會，以避免冷損失的風(fēng)險。許多大的冷庫運(yùn)營商，均已經(jīng)使用物流自動化設(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施裝貨和卸貨過程。從卡車停放到駛離，整個過程僅需數(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，為了減少勞動力，分揀機(jī)已經(jīng)在這個行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，但是手工裝卸仍然耗費大量的人力，過多的叉車也會給工作環(huán)境帶來安全隱患。通過采用對位提升裝卸設(shè)備，包裹可以自動從分揀線直接裝到卡車?yán)铮ㄜ嚴(yán)锏陌梢宰詣友b卸，可以最大限度地利用分揀機(jī)的高效率，減少了平臺占用和人工的使用。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)

快速消費品行業(yè)的成功依賴于先進(jìn)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，其特點是按需發(fā)貨。通過實施貨車自動裝卸設(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)確地滿足消費需求。因此，快消品行業(yè)越來越多的企業(yè)應(yīng)用對位提升裝卸機(jī)來提升自身的競爭力。

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

進(jìn)貨時，卡車到達(dá)后，駕駛員會收到IT系統(tǒng)發(fā)出的門號和開啟密碼。卡車完成對接后，驅(qū)動器將電源和通信電纜連接到月臺，駕駛員輸入密碼，驗證該卡車是否停靠在正確的月臺位置。驗證完畢后，倉庫門自動開啟，卡車?yán)锏耐斜P貨物自動卸載到穿梭車的裝卸系統(tǒng)，穿梭車側(cè)向移動，貨物從裝卸系統(tǒng)移動到緩存系統(tǒng)，AGV將貨物自動搬運(yùn)到倉庫內(nèi)。

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

三、結(jié)語

對位提升裝卸機(jī)能節(jié)省人力和相關(guān)成本，因為裝卸過程自動化，減少了人力及叉車采購及維護(hù)成本。由于貨物流動更加集中，倉庫緩存區(qū)域面積減少，倉庫有效利用上得到提升。運(yùn)輸貨車裝卸時間顯著縮短，車隊利用率能大大提高，運(yùn)輸車和司機(jī)的投入可以減少，實現(xiàn)成本節(jié)約。

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