重载机械类制品料架的设计

包嘉琪+潘文彬

摘 要：料架是材料储存和处理的基本设备。鉴于重质量产品的特点，公司改进了集装箱架和设备，改善了收容箱和箱体，通过多层次的库存能力提高了2-3倍的物流效率。

关键词：材料架，单元容器，材料储存

引言：大型重型机电设备广泛应用于能源，电力，交通运输，港口，矿山等行业，国务院“装备制造业结构调整和振兴规划”（2009年）和“工业部”高端设备制造业“十二五”发展规划“被列为重大设备发展战略重点。大型重型机电设备也是欧美重返工业战略，重返实体经济，重塑制造业。

设备通过机械运动实现能量流向材料流转移，转化和演化，需要“结构 - 功能 - 性能”的一体化设计。但目前大型重型机电设备的设计主要是基于模块化思维，系统根据功能结构分为不同单位或子系统，注意单位或子系统自身的表现。该系统静态设计和单元结构有限元分析方法无法考虑设备中真实复杂的接口行为，系统运动和动力传递与耦合，限制了大型重型机电设备的功能和性能。作为“机械工业（重型机械工业）综合发展水平评估报告”（2011年），中国重型机械设备制造能力自主创新薄弱，严重阻碍了中国重型机械行业的发展。

随着大型重型机电设备的运行空间，过程，能力等需求不断突破其原有的规模和服务条件限制，如千吨起重，近万米的钻井，兆瓦级风力发电，动力实力强，大型部件高可靠性高负荷接触运动已成为其运行安全生产经济的瓶颈，迫切需要系统动态设计理论与技术。动态设计的关键是动态建模，大规模计算，测试和动态修改。然而，大型重型机电设备的大功率传输容易导致机械接口行为失真，电液 - 固耦合，大型组件灵活性等。这种多场 - 多过程 - 多接口问题对于系统的动态建模，精确和复杂的振动计算和测试是一个很大的挑战。主要困难如下：界面动力学行为的定量描述，多场耦合以及刚性和灵活的结构动态建模，多参数动态模拟与优化优化，大型组件结构动态性能测试等。

为此，该项目突破了传统设计理念，从全球化，系统化的角度，通过大型重型机电设备的多运动过程，多场耦合，多界面奇异和其他理解现象，机电设备结构动态特性和系统分析了负载，工作状况，运行环境和系统结构参数之间的动态关系，分析了大型重型动力特性分析与仿真系统研究开发了机电设备。分析了系统的动态特性，建立了大型重型机电设备结构性能综合测试平台，实现了大型重型机电设备动态设计关键技术突破。

山东博特精工有限公司（以下简称“博世精工”）是国内生产厂的重点功能部件。主要产品有四类：一类是螺杆式，包括滚珠丝杠，滚子丝杠和梯形螺丝；二是主轴类，包括一般机床带主轴，高速主轴，高速主轴和精密机械主轴单元和高速精密主轴；二，轨道，包括滚珠导轨和滚子导轨；其他四个轴产品。博世精工主要产品市场占有率第一，滚珠丝杠市场占有率位居前三甲。

1 机械类制品料架的特点

机械产品机架和液压静压径向轴承在设计，原理和性能等诸多相似之处，具有以下特点：

（1）摩擦阻力小。机械产品为纯液体润滑，摩擦只能由油层压力引起的粘度。润滑剂的粘度远低于干摩擦，半干摩擦和滚动摩擦摩擦。结果，工件与轴承瓦块之间的摩擦阻力小，摩擦阻力的功率消耗在低速低，传输效率高。

（2）使用寿命长。工件和壳体由一层润滑油膜和接触台分开。表之间的摩擦不直接接触，所以无论是长期工作还是频繁启动，停止，摩擦台和无磨损，长时间保证精度。

（3）速度范围广。机械材料框架在各种相对运动速度下可以保持液体润滑和承载能力的作用，油膜刚度由相对运动速度变化影响较小。工件是否从低速到高速停止或反转，支持可以获得良好的性能。

（4）抗振性能好。油层中的油层具有良好的吸振能力，使工件旋转平稳。

（5）高精度工件。润滑油膜具有平均误差的作用，可以减少工件，轴承不能精确地产生由不良影响引起的误差。

（6）適应性好。通过适当选择油室，密封油结构边缘和燃油流量，可以使静压中心架承载能力达到要求指标。使用胶片的尺寸来控制工作条件的大小，使其可以在最合理的条件下工作，以达到高加工精度要求。

由于专业化的批量生产，精密加工，加工技术等诸多产品，在半成品系统更多的地方，如何提高库存能力，并保护产品质量，已成为商品的宝库遇到管理问题该厂通过不断的探索，提出使用模块化集装箱集装箱零件和机架的几种方法，使仓库原有的积累变得有序，提高了现场管理水平和物流效率。

2 半成品长轴类零件的放置

最初，博特精工使用市场上的多层搁架放置轴部件。 这些货架主要是可拆卸的，单臂最大重量约为3吨。 但由于植物的轴剥皮钢筋每个重量超过3吨，搁板在使用一段时间后，支撑臂下垂和变形。

为了满足存储需求，博世精工技术人员决定将市场销售的悬臂架进行改造。 在查看了悬臂架的技术资料后，他们使用了I型梁作为各种钢的支撑梁。 计算了工字梁的强度，设计了重型货架。

经过近一年的使用，4支付单一货架携带10吨货物没有出现扭曲现象。 悬臂式货架最初用于半成品，并已被用于车间。

2.1半成品主轴零件的放置

主轴部件短而重，通常可将7-8部件放置在一组装载架中。 框架梁通过三个6.3通道垂直焊接焊接，四角与角铁作为加强件，以防止中间弯曲，使用低碳钢材料的焊接钩需要全焊以防止开焊和断裂。 为了节省空间，部分提升管采用厚壁方管，方管之间穿连接轴，材料可放置多层。 这套装载架可以搭载叉车，也可以用起重机提升。 其设计原理和物理参见图2。

2.2半成品螺母的放置

将螺母放在篮子（盒子）中，并将其放置在多层。 箱体的设计原理如图1所示，由于放置较多的螺母，钢筋底部的重量被钢筋加固，包围8以加强肋条，以确保其在起重中的安全性。

2.3成品螺丝的放置

由于成品螺丝不能碰撞，应由短的装配架制成，在螺丝上放置有V形方垫并分开（见图4）装配架可堆放，堆叠原理同上。

3 结语

随着大型重型机电设备的运行空间，过程，能力等需求不断突破其原有的规模和服务条件限制，如千吨起重，近万米的钻井，兆瓦级风力发电，动力实力强，大型部件高可靠性高负荷接触运动已成为其运行安全生产经济的瓶颈，迫切需要系统动态设计理论与技术。此时料架是必不可少的基本设备。公司通过改进集装箱架和设备，改善了收容箱和箱体，通过多层次的库存能力提高了2-3倍的物流效率。

参考文献：

[1]机床设计手册组.机床设计手册第三册第二章“液体静压导轨”[M].北京：机械工业出版社.1986.

[2]唐金松.简明机械设计手册[M].上海：上海科学技术出版社第三版，2009.

[3]闻邦椿.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社2010.

[4]机电新产品导报（数控机床市场） 2006年10期 ISSN：1003-0093

[5]机械工程师 1989年05期 ISSN：1002-2333

作者简介：

包嘉琪（1996.11-）男，中国计量大学现代科技学院学生，研究方向：测控技术与仪器。endprint