立库运行设备的避振与缓冲

郝隆誉

摘要：自动化立体仓库内用车辆在加减速过程中，承载货物会产生被动位移，从而导致货物倾倒，采用缓冲装置可有效避免事故的发生。

关键词：运行设备、避振、缓冲、弹簧、磁力

自动化立体仓库内用车辆，无论是堆垛机，还是穿梭车、电动车，都存在运行过程中由于加减速、起动、制动造成的承载货物的被动位移，由于运动状态的改变，惯性位移和滞后会导致承载货物倾倒，尤其是重心高、小件码垛物品最容易坍塌。随着运行设备速度的提高与自动化立体仓库应用领域的拓宽，有必要研究解决立库用运行设备的避振与缓冲问题。

避振与缓冲结构的作用

为保证车辆运行的平稳与乘坐舒适性，一般车辆车架与车轴连接均采用弹性悬架系统，包括弹性元件、减振器和传力装置等三部分。这三部分分别起缓冲、减振和力的传递作用，主要是缓冲路面冲击反弹造成的车体振动。弹性悬架结构有金属螺旋弹簧、金属(非金属)板弹簧、扭杆弹簧、液压阻尼避振器等。

对于自动化立体库内使用的车辆。由于库内地面平整且无垂直落差，由主动体变速导致所载被动体位移，以及由转弯离心力造成所载物体的位移，基本都为水平方向位移，无需考虑垂直方向的振动。因此，立库运行设备均采用刚性悬架，但所载货物被动水平位移必须得到缓冲，否则会导致货物的摆动甚至倾覆。如此看来，运行设备配备避振与缓冲装置是具有实用价值的。

避振与缓冲装置的结构

自动化立体库内运行设备避振与缓冲装置有多种结构。

1弹性材料弹性变形缓冲

基本工作机理是通过弹性变形，从而缓冲惯性位移，稳定货物。

(1)金属螺旋弹簧

在单边装置压缩与拉伸弹簧组合构件，实现双向缓冲，如图1所示。

(2)金属(非金属)板弹簧

采用板弹簧对称分布形式，具有双向缓冲空间，由于弹簧的对称均匀分布，浮动盘会自动复位居中，如图2所示。

2磁力场空间缓冲

基本工作机理是利用永久磁体材料相同极性相斥性能，通过磁场力空间缓冲惯性位移，稳定货物。

(1)采用磁体对称分布形式，具有双向缓冲空间，由于磁体的对称分布，浮动盘会自动复位居中，如图3所示。

(2)为缓冲离心力产生的被动位移，采用全方位缓冲结构，主要适用于环形穿梭车。采用磁体圆周分布形式(也可使用螺旋弹簧)，具有全方位缓冲空间，由于磁体(螺旋弹簧)的圆周均匀分布，浮动盘会自动复位居中，如图4所示。

在图1中，螺旋弹簧缓冲机构由底座、缓冲弹簧、浮动盘、辊柱、道轨组成。缓冲弹簧由压簧、拉簧成对组成，浮动盘通过辊柱装在道轨上，道轨固定在底座上，缓冲弹簧一端与底座连接，另一端与浮动盘连接，当车体加速时，货物滞后，拉簧受力，通过拉伸距离缓冲惯性位移，反之亦然。底部为滚珠连接，反应灵敏，使缓冲平稳、快捷、灵活。

在图2中，板弹簧缓冲机构由底座、浮动盘、道轨、滚珠、导向柱、缓冲板弹簧组成。缓冲板弹簧对称分布，静止、匀速状态时，浮动盘自动复位居中，当车体加减速时，货物压缩板簧，通过板簧自由弧高空间，缓冲惯性位移，底部为滚珠连接，反应灵敏，使缓冲平稳、快捷、灵活。

在图3中，磁力缓冲装置由底座、永久磁铁、浮动盘、滚珠组成。底座与浮动盘之间采用滚珠连接，底座、浮动盘两端固定永久磁铁且对称分布，静止、匀速状态时，浮动盘自动复位居中，浮动盘上的永久磁铁水平位置低于底座。以产生向下的磁分力，使浮动盘稳定于底座上。当车体加减速时，通过磁场空间距离，缓冲货物惯性位移，底部为滚珠连接，反应灵敏，使缓冲平稳、快捷、灵活。

在图4中，全方位磁铁缓冲装置由底座、永久磁铁、滚珠、浮动盘组成。浮动盘通过滚珠安装在底座上，挡块阻止浮动盘转动。底座、浮动盘圆周均布磁铁，浮动盘上的永久磁铁水平位置低于底座，以产生向下的磁分力，使浮动盘稳定于底座上，由于磁场圆周分布，静止、匀速状态时浮动盘自动复位居中，当车体加减速时。磁场空间缓冲货物惯性位移，底部为滚珠连接，反应灵敏，使浮动盘平稳、快捷、灵活。

以上装置均为独立集成结构。可作为配套件安装在车架上，实现避振与缓冲功能，无论哪一种类型，无需加静载荷预应力，加之所需缓冲行程小，所以结构紧凑，制造工艺简单，成本低廉，具有实用价值。