对位提升装卸机在烟草行业中的设计及应用

随着智能物流装备自动化行业的迅速发展,传统的人工叉车装卸方式已成为影响作业效率与物流成本的瓶颈之一。采用对位提升装卸机，可以大幅节省装卸车时间与人力，从而缩短运输车辆在物流中心的等待与滞留时间，随着《中国制造2025》的提出，近年来在中国市场的需求开始大幅上升。本文主要介绍了对位提升装卸机在烟草行业中的设计及应用。

一、设备的设计和应用

1.设备的主要设计依据

烟丝库使用的烟丝箱由内胆、外胆、保温层和箱盖等组成。烟丝箱最大外形尺寸（含箱盖）：1100×1026×1050(mm)；烟丝箱加盖后内腔有效容积≥1.0m³，机械手夹抱、翻转用横梁高度45mm，横梁外平面距箱体侧板水平距离36mm，横梁下平面距烟丝箱底平面445mm，横梁竖向承载能力≥700kg。

烟丝箱主要结构三维示意图，如图1。烟丝箱基本尺寸和重量图，如图2。

2.对位提升装卸机的主要结构描述

图1 烟丝箱主要结构三维示意图

图2 烟丝箱基本尺寸和重量图

对位提升装卸机主要由8个部件组成，如图3所示，1为左立柱组件，2为右立柱组件，3为提升组件，4为链条，5为输送系统，6为滑台组件，7为框架组件，8为翻转机构。

（1）安装图中，左立柱组件1和右立柱组件2，均固定在地面；

（2）组件3,包括电机横梁座、电机、联轴器、轴和链轮等提升组件；

（3）配重块提升组件4，在提升箱体物料时，实现上下举升，降低起升动力；

（4）组件5输送系统和组件7框架组件，通过安装在输送系统底部的驱动装置（主要包括电机、联轴器、轴和齿轮等）和安装在框架上的齿条实现左右水平移动；

（5）组件8翻转机构，安装在输送系统上，通过翻转机构（主要包括电机、齿轮、连杆、安装座等）实现水平和大于90°翻转；

（6）当运输货车在月台上倒车之后，对位提升装卸机先通过左右和上下运动调整和运输货车内输送线的水平和高度，当位置相对一致后，输送系统前的翻转机构翻转到运输货车上的输送线固定平台，通过运输货车自身输送线把物品送到对位提升装卸机上，输送到位后翻转机构翻转大于90°后，通过对位提升装卸机上的上下举升和水平横移对准到仓库内的输送线，从而实现输送系统输送物品到仓库内，实现卸货过程；反之，实现装货过程。

3.提升电机的计算和选型

根据软件设计的各个机构重量预估和本设计采用的是杠杆原理在链条中的应用，通过受力分析可以得出：G0=1400kg[货物重量300×4＋200（设计余量）kg]－1200kg（配重块质量）=200kg。

电机静起升载荷

滑台组件重量G1=850kg；

输送系统重量G2=700kg；

链条重量G3=50kg；

电机提升力：Q静=G0+G1+G2+G3=200+850+700+50=1800kg

电机起升载荷

起升载荷系数F取1.1；

图3 对位提升装卸机结构图

电机起升载荷Q=F × Q 静=1.1×1800=1980kg

机械传动效率

减速电机效率η1=0.94；

滑轮组效率η2=0.98；

滚动轴承效率η3=0.98；

卷筒效率η3=0.92；

总机械传动效率η=η1×η2×η3×η4=0.94×0.98×0.98×0.92≈0.83

电机功率

起升速度V=26.4m/min（根据已知效率得出）；

1980×26.4/6120×0.83≈10.3kw

电机转速

链条线速度V线=V=26.4m/min；

起升链轮直径（已知）0.21m；

26.4/0.21=40r/min；

电机转速n=n卷=40r/min

提升转矩

钢丝绳拉力T=Q×（9.81+a）=（9.81+0.3）×1980=20017.8N；

20017.8×0.21/2≈2102Nm

综上，根据经验和性价比、并查诺德减速电机选型手册，选用伞齿轮减速电机（带抱闸带手动释放杆），电机型号：SK9052.1LX-132 LH/4。

对位提升装卸机的主要技术参数

针对洛阳卷烟厂烟丝库设计的对位提升装卸机，主要技术参数如下：

额定起重量≤1400kg；

烟箱尺寸：

1100(长)×1100(宽)×1000(高)(mm)；

起升速度23m/min；加速度0.2m/s²；

输送速度15m/min；加速度0.2m/s²；

运行噪音≤72分贝。

二、对位提升装卸机的行业应用情况

1.设备在烟草行业的应用

在烟草行业中，工业烟草项目中烟丝库烟丝箱的进出库、辅料库的辅料入库、成品库成品烟的出库，以及商业烟草项目和烟叶复烤厂的半成品和成品进出库，都有对位提升装卸的需求。下面简单介绍对位提升装卸机在烟丝库、辅料库和成品库装卸平台上的应用。

本设备采用行业首创的技术实现电机驱动链轮和链条，一端和载货台连接,一端和配重块连接，做上下升降动作，并通过载货台上的电机驱动齿轮齿条实现左右移动和卡车车厢对位，再由载货台前端的翻转链条机构翻转一定的角度和卡车车厢内输送线水平对接。

目前，行业内采用比较多的是实现上下升降动作，本设计在原有技术的基础上，增加左右移动和翻转动作，从而对位提升机和自动仓储系统可以无缝对接，实现从仓库内部到货物出库装车运输的全自动化作业。

图6是运用场景3D模型简图，图7是项目运用的对位提升装卸机图。

2.对位提升装卸机在其他行业的运用

目前对位提升装卸机不仅仅在烟草物流中运用，在汽车行业零部件装卸货、快消品行业出入库、冷链和邮政出入库等行业也有着广泛的应用。

（1）冷链行业

图4 运用场景3D模型简图

图5 项目运用的对位提升装卸机图

冷链物流的核心需求是保持产品新鲜，因此必须减少冷藏运输和储存的冷损失。采用对位提升装卸机可以缩短装卸环节的时间，同时减少人工接触货物的机会，以避免冷损失的风险。许多大的冷库运营商，均已经使用物流自动化设备来装卸货保证装卸方便快捷。

驾驶员到达后可以通过控制箱实施装货和卸货过程。从卡车停放到驶离，整个过程仅需数分钟。与传统解决方案相比，该解决方案保证了冷链的完整性，同时最大限度地减少了人们接触冷冻货物的次数，降低了货物损坏、丢失或错误的可能性。该系统直接连接到WMS，所有进出库货物都得到有效控制。装卸效率的提高和人工成本的降低。

（2）邮政快递行业

邮政快递行业必须快速正确地处理多品种、大批量包裹，为了减少劳动力，分拣机已经在这个行业得到广泛应用，但是手工装卸仍然耗费大量的人力，过多的叉车也会给工作环境带来安全隐患。通过采用对位提升装卸设备，包裹可以自动从分拣线直接装到卡车里，卡车里的包裹可以自动装卸，可以最大限度地利用分拣机的高效率，减少了平台占用和人工的使用。与传统装卸方式相比，装卸效率大大增加，每辆卡车在数分钟内可以完全自动卸载，可以最大程度利用其产能。

（3）快消品行业

快速消费品行业的成功依赖于先进的供应链系统，其特点是按需发货。通过实施货车自动装卸设备，可以加快在生产设施和配送中心、配送中心和零售店之间货运班车的周转速度，快速准确地满足消费需求。因此，快消品行业越来越多的企业应用对位提升装卸机来提升自身的竞争力。

如，喜力啤酒在荷兰Hertogenbosch配送中心配备了8个自动卡车装载系统，每个自动装载系统包括两个链式输送机系统，安装在穿梭车上，穿梭车与3个缓存输送机相连，货物可以自动在缓存输送机和装卸系统之间移动。

进货时，卡车到达后，驾驶员会收到IT系统发出的门号和开启密码。卡车完成对接后，驱动器将电源和通信电缆连接到月台，驾驶员输入密码，验证该卡车是否停靠在正确的月台位置。验证完毕后，仓库门自动开启，卡车里的托盘货物自动卸载到穿梭车的装卸系统，穿梭车侧向移动，货物从装卸系统移动到缓存系统，AGV将货物自动搬运到仓库内。

出货时，缓存系统上的托盘货物自动移动到穿梭车上的装卸系统，然后再移动到卡车内，装货完成后，卡车驶离，仓库门自动关上。

三、结语

对位提升装卸机能节省人力和相关成本，因为装卸过程自动化，减少了人力及叉车采购及维护成本。由于货物流动更加集中，仓库缓存区域面积减少，仓库有效利用上得到提升。运输货车装卸时间显著缩短，车队利用率能大大提高，运输车和司机的投入可以减少，实现成本节约。

目前许多企业更多地关注生产自动化和仓库自动化，对装卸自动化关注度不够，随着生产和仓库自动化的快速落地，装卸成为影响供应链效率与成本的最大瓶颈，因此对位提升装卸机将会在不同行业被越来越多的企业应用。