基于拓撲優化的堆垛機輕量化研究

周 煒 劉友朋 岳森峰 張煜哲 張 辰

北京起重運輸機械設計研究院有限公司 北京 100007

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自動化立體倉庫在智能制造物流供應鏈和自動化倉儲領域廣泛應用，有軌巷道堆垛機（以下簡稱堆垛機）作為自動化立體倉庫的核心設備，其作業效率和作業穩定性影響著整個自動化立體倉庫的運轉效率。目前，歐洲物流倉儲設備供應商如德馬泰克、米亞斯等普遍使用單立柱堆垛機，日本物流倉儲設備供應商大福、村田等則普遍使用雙立柱堆垛機，而我國以北京起重運輸機械設計研究院有限公司、北自科技有限公司等為代表的物流倉儲供應商普遍選用單立柱堆垛機，僅在超重載、多工位的情況下選用雙立柱堆垛機。

單立柱堆垛機主要由運行機構、立柱結構、載貨臺和起升機構等組成，起升機構和載貨臺安裝在立柱結構上，立柱結構安裝在運行機構下橫梁上。立柱結構作為堆垛機主要的承載結構，一方面具有重要的支承作用，需要保證足夠的強度和剛度，國家標準GB/T 3811－2008《起重機設計規范》中規定立柱結構的最大撓度不超過長度的1/1 000。然而，由于堆垛機需要快速精準定位，一般設計中會保證其最大撓度不超過長度的1/500，甚至更低。另一方面，為了保證堆垛機的強度和剛度，一般使用大量結構件進行焊接，這使得立柱結構笨重，不利于啟停和控制。為此，本文以常見的高度單立柱堆垛機立柱結構為研究對象，基于拓撲優化在保證應有強度和剛度的情況下對其進行輕量化研究。……