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本科学年论文(设计)
学生姓名： 汪 恺 学 号： 0902320139 专 业： 工业工程 班 级： 工业0901 指导教师： 石鑫
论文题目： 物料搬运设备的选用与设计
完成日期： 2012年 8月 31日
目 录
序 言 ........................................ 错误！未定义书签。 一、绪 论 ..................................................... 2 （一）物料搬运设备研究的重要性 ............. 错误！未定义书签。 （二）选题背景 .............................................. 2 二、物料搬运设备的主要资料 ................... 错误！未定义书签。 （一）物料搬运设备的概念 ................... 错误！未定义书签。 （二）物料搬运设备的分类 ................................... 2 三、物料搬运设备的研究现状与分析 ............. 错误！未定义书签。 （一）物料搬运设备的研究现状 ............... 错误！未定义书签。 四、实习研究 ................................. 错误！未定义书签。 （一）对于暑期实习工厂——西安井田亚迪铁心制造公司整个物料搬运设备的调查与研究 ........................... 错误！未定义书签。 （二）基于研究对于井田亚迪公司物料搬运设备选用与设计的建议 .. 错误！未定义书签。
参 考 文 献 .................................. 错误！未定义书签。
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物料搬运设备的选用与设计
内容摘要
本论文介绍了物料搬运设备的基本资料，论述了我国当今的物料搬运设备的研究现状，并结合我自己在一个制造业企业的实习工作，调查研究物料搬运设备在企业生产活动中的应用以及会出现的一些不合理或者违规现象，综合考虑物料搬运设备相关信息为实习企业提供一些优化建议。
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序言
现今，随着我国工业化进程的迅速发展，物料搬运活动越发成为影响一个企业生产成本的一项
重要活动，而物料搬运活动离不开物料搬运设备的支持。物料搬运设备是进行物料搬运活动的机器设备，在物料搬运设备的研究与应用方面我国与世界上各大工业强国有很大的差距，这种情况使我们国家在提高工业生产率、降低能耗、降低工业生产成本等方面不能有很大作为，对国民经济的发展带来很大的浪费。在新时期，我国要从工业大国发展成工业强国必须要有高度先进的物料搬运设备，学习工业发达国家的物料搬运设备的技术，并吸收发达国家的先进管理经验和标准，大力发展、扶持我国物料搬运设备的研究与制造，缩小我国的物料搬运设备与各个工业发达国家的技术、性能、能耗、价格等方面的差距，为我国新世纪工业腾飞做好基础准备工作，功在当代，利在千秋。
一、绪 论
（一）、物料搬运设备的重要性
随着我国经济的腾飞和工业化的进程，工业在国民经济中的比重越来越大，我国逐渐从农业大
国转向工业大国。任何国家在工业生产规模的扩大和自动化程度的提高过程中都会面对物料搬运费用在工业生产成本中所占比例越来越大这样一个问题。据有关资料统计,每生产1吨的产品,往往需要252吨次的装卸搬运,其成本为加工成本的15.5%。美国工业产品生产过程中装卸搬运费用占总成本的20%~30%,德国企业物料搬运费用占营业额的1/3。因此,加强对物料搬运设备及相关技术的研究,对改进物流管理、提高产品质量、降低生产成本、缩短生产周期、加速资金周转和提高整体效益有重大意义。因而我国在新时期应推动我国企业自主发展物料搬运设备，缩小与世界各工业发达国家的技术差距，是我国产品在国际市场更有竞争力。
（二）、选题背景
现代的物料搬运机械开始于19世纪。19世纪30年代前后，出现了蒸汽机驱动的起重机械和输送
机;19世纪末期，由于内燃机的应用，物料搬运机械获得迅速发展;1917年，出现了既能起升又能搬运的叉车70年代出现的计算机控制物料搬运机械系统，使物料搬运进入高度自动化作业阶段。而我国的物料搬运设备开始于建国以后，发展于改革开放以后，随着我国工业化不断进行，工业生产中对于物料搬运活动的要求愈来愈高。而我国物料搬运设备的研究会为我国工业发展进步作出卓越贡献，缩小我国工业和其他发达国家工业的差距，为我国产品赢得国际市场等。
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二、物料搬运设备的主要资料
（一）、物料搬运设备的概念
物料搬运是指在同一地域范围内进行的，以改变货物存放状态和空间位置为主要活动，具体包括装上、卸下、移动、拣选、分类、堆垛、入库、出库等活动。物料搬运设备是进行物料搬运活动中所需要使用到的一系列机器设备，是搬运活动进行的基础。
（二）、物料搬运设备的分类
物料搬运设备可概括为四大类，即搬运车辆、输送机械、起重机械（包含升降机械）和工业机器人。搬运车辆包括各式手推车、托盘搬运车、电瓶搬运车、叉车和无人搬运车等；输送机械主要包括辊子输送机、链式输送机、带式输送机和悬挂输送机等；起重机械包括一般通用起重机和立体仓库堆垛机等，升降机械包括电梯、剪式升降台以及各种垂直提升机等;工业机器人是具有一定特性的可编程机器，有一定智能，在工业中使用越来越多，成为未来物料搬运设备的主要发展方向。
一. 搬运车辆
1. 手推车
手推车是一种以人力为主，在路面上水平输送物料的搬运车。其特点是轻巧灵活、易操作、回转半径小，适于短距离搬运轻型物料。由于运输物料的种类、性质、重量、形状及走行道路条件不同，手推车的构造形式是多种多样的。应根据具体条件进行选择。
在选择和使用手推车时，首先应考虑运件的形状及性质。当搬运多品种货物时，应考虑采用通用型的手推车；当搬运单一品种货物时，则应尽量选用专用手推车，以提高作业效率。其次还要考虑输送量及运距，由于手推车是以人力为动力的搬运工具，当运距较远时，载重量不宜太大。此外，货物的体积、放置方式、通道条件及路面状况等，在选择手推车时也要加以考虑。以下为两种比较常见的手推车。
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图1 手推车(a)
图2 手推车(b)以下类似
2 . 托盘搬运车
托盘搬运车是一种轻小型搬运设备，它有两个货叉似的插腿，可插入托盘底部。插腿的前端有两个小直径的行走轮，用来支承托盘货的重量。货叉可以通过手泵油缸抬起，使托盘或货箱离开地面，然后用手拉或电动驱动使之行走。这种托盘搬运车广泛应用于收发站台的装卸或车间内各工序间不需堆垛的搬运作业。
图一般推盘搬运车
具有升降功能的托盘搬运车：
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图具有升降功能的托盘搬运车
3. 电瓶搬运车
电瓶搬运车是以蓄电池为动力的工业车辆。它用串激直流电动机驱动，广泛用于车站、码头、仓库、工厂内部等地的短距离运输。它不仅本身可以载重运输，还可用作牵引车，进行厂内运输。由于蓄电池不能经受强烈振动，故宜于在平坦的路面上的行驶。行驶速度一般为10km／h左右。
图
4. 叉车
叉车是一种用来装卸、搬运和堆码单元货物的车辆。它具有适用性强，机动灵活，效率高的
优点。不仅可以将货物叉起进行水平搬运，还可以将货物提
升进行垂直堆码。如果在货叉叉架上安装各种专用附属工具(如旋转夹具、侧移叉、推出器、倾翻叉、串杆、吊臂等)，还可以进一步扩大其使用范围。
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叉车的主要性能参数包括：额定起重量Q，载荷中心距C，叉车全高H，最大起升高度Hmax，自由起升高度H0，最小转弯半径R等。额定起重量是当载荷中心距不大于额定值时的最大允许起重量。自由起升高度是指叉车全高不变时，货叉的最大起升高度。最小转弯半径越小，叉车在直角通道上转向和直角堆垛时所需的通道宽度也越小。
叉车方便快捷，操作简易，因而在工业企业中运用非常多，这也显示出了叉车在整个物料搬运体系中的重要性。当今在各种大小工厂很容易见到各类型号的叉车来回穿梭于工厂内各工序或者物料进出库、货物出厂的环节，这也显现出叉车在物料搬运设备里所占的重要位置。
根据所用的动力，叉车可以分为内燃机式叉车和蓄电池式叉车。内燃机式叉车又可分为汽油内燃叉车和柴油内燃叉车，前者多用于1～3t的起重载荷，后者多用于3t以上的起重载荷。蓄电池式叉车一般用于2t以下的起重载荷。 根据叉车的结构特点，叉车还可分为平衡重式、前移式、插腿式和侧面叉车等。
1. 平衡重式叉车 平衡重式叉车是使用最为广泛的叉车。货叉在前轮中心线以外(图1-3)。为了克服货物产生的倾覆力矩，在叉车的尾部装有平衡重。这种叉车适用于在露天货场作业，一般采用充气轮胎，运行速度比较快，而且有较好的爬坡能力。取货和卸货时，门架可以前移，便于货叉插入，取货后门架后倾以便在运行中保持货物的稳定。 平衡重式叉车主要由发动机、底盘(包括传动系、转向系、车架等)、门架、叉架、液压系统、电气系统及平衡重等部分组成。叉车门架一般为两级门架，起升高度为2～4m。当堆垛高度很高而叉车总高受到限制时，可采用三级或多级门架。货叉的升降及门架的倾斜，均采用液压系统驱动。一般油缸的活塞杆顶起内门架1m，货叉可起升2m，即货叉起升速度为内门架速度的两倍。
2. 前移式叉车
前移式叉车(图1-4)是在车间或仓库内作业时使用最广泛的一种叉车。这种叉车采用蓄电池为动力，不会污染周围的空气。由于在库内作业，地面条件好，故一般采用实芯轮胎，车轮直径也比较小。在取货或卸货时，货叉随着门架前移到前轮以外。但运行时，门架缩回到车体内，使叉车整体是平衡的。这种叉车的蓄电池起一定的平衡作用，不需配备专门的平衡重。车体尺寸较小，转弯半径也小。在巷道内作业时，巷道宽度比平衡重式叉车小得多，从而可提高仓库面积利用率。
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3. 插腿式叉车
插腿式叉车的结构非常紧凑(图1-5)。货叉在两个支腿之间，因此无论在取货或卸货时，还是在运行过程中，都不会失去稳定性。由于尺寸小，转弯半径小，在库内作业比较方便。但是货架或货箱的底部必须留有一定高度的空间，使叉车的二个支腿插入。由于支腿的高度会影响仓库的空间利用率，必须使其尽量低，故前轮的直径也比较小，对地面平整度的要求就比较高。
4. 侧面叉车
侧面叉车主要用于长料货物的搬运。这种叉车有一个放置货物的平台，门架与货叉在车体的中央，可以横向伸出取货，然后缩回车体内将货物放在平台上即可行走。这种叉车司机的视野好，所需通道宽度也较小。
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二．输送机械
一般输送机适用于固定路线的运输，气物料移动速度一定、方向一致且有连续性，并可在输送过程中达到冷却、定型、装配等配合作业的完成。主要有：输送带，输送机两大类。
1.传送带——这是一种将物料沿固定路径移动的装置，可以通过电气，重力或手工等方式对其进行操作，特点是连续动作、循环动作、持续载荷、路线固定。常见滚轴式、皮带式、托盘式和高架失。下图是各种传送带优缺点对比。
2．输送机
输送机是一种连续搬运货物的机械，根据用途和所处理货物形状的不同，输送机可分为带式输送机、辊子输送机、链板输送机、悬挂式输送机等。 1.带式输送机
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2.棍子输送机
3.连板输送机
4.悬挂式输送机
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三．起重机械
起重机是在采用输送机之前曾被广泛使用的具有代表性的一种搬运机械。起重机械是哟中循环、简谐运动的装卸机械，主要用来 垂直升降货物或兼作货物的水平移送，以满足货物的装卸、转载等作业要求。是一种将货物提升、降低或传输的装置，特点是简写动作、重复循环、短时载荷、升降运动。常见高架吊车、堆垛机。
它的基本工作过程是：吊抓货物→提升→回转或水平移动→卸载→返回或留置一旁。 （1）简单起重机械：一般制作升降运送或一个直线方向的运动，只需要具备一个运动机构，而且大多数是手动的，如绞车、葫芦等。如下图。
（2）通用起重机械：除需要一个使物体升降的起升机构外，还有使物体品做水平方向的直线运动或旋转运动的机构。属于这类的起重机械主要包括：通用桥式起重机、门式起重机、固定旋转式起重机和行动旋转式起重机等。
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3）特种起重机械：具有两个以上起重机构的多动作起重机械，专用于某些专业（性的工作，构造比较复杂。如冶金专用起重机、建筑专用起重机（其中包括俗称塔吊的起重机）和港口专用起重机等，各种大型起重专用设备。这些特种设备都有比较限定的使用场地，一般的物料搬运不涉及这些设备，但是这些设备在整个生产活动中有很大的作用，一般此类设备都价格昂贵，工作范围较其他起重设备大很多，设备体积巨大，专配复杂，除建筑部门可循环拆卸使用的起重机械外一般都是装配一次完成付诸使用，不再拆卸。这些起重机械的正常保养、使用、修理都需要很专业人员来完成。
（4）升降机械：升降机械包括电梯、剪式升降台以及各种垂直提升机等。主要用来在垂直方向上提升或向下运送体积大、难以吊装的物料，操作简易，效率比较高。 四．工业机器人
工业机器人是具有人的某些特征的可编程机器,它的外形并不像人,但能承担某些工作,具有很大的灵活性。工业机器人可以在条件恶劣或危险的环境下工作,能不知疲倦地从事繁重的、重复性的工作,并能搬运较笨重的物品。例如,重复性搬运往往使人感到厌烦和疲劳,容易造成误操作,而机器人干这种工作比人更持久,更有效,也更可靠。但是工业机器人的造价非常高，而且所应用的计算机编程语言一般工人难以掌握，生产企业应该根据自我需求合理选用。
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上图就是两架的工业机器人，从其外形就可以发现工业机器人的设计运用了仿生学，类似人的关节构造可以在生产中以类似人的工作方式进行快捷、无差错工作，充分解决了人在工作中的工作不会时刻在状态的问题。比人也有更大的生产率，是当今工业机器人代替工人的主要原因，以及工业机器人研究的主要依据。
三、物料搬运设备的研究现状分析
现代的物料搬运机械开始于19世纪。19世纪30年代前后，出现了蒸汽机驱动的起重机械和输送机;19世纪末期，由于内燃机的应用，物料搬运机械获得迅速发展;1917年，出现了既能起升又能搬运的叉车;70年代出现的计算机控制物料搬运机械系统，使物料搬运进入高度自动化作业阶段。
我国的工业化起步较晚，加上晚清末年到民国的混乱格局使物料搬运设备在我国很难的得到发展，直到中华人民共和国建国后物料搬运设备和技术才开始在我国发展与传播。随着中国经济的快速发展和工业化的前进,物料搬运设备在生产过程中获得了越来越广泛的应用。同时,物料搬运设备和技术也在不断更新,正朝着实用化和轻型化、专用化和通用化、自动化和智能化、成套化和系统化以及“绿色化”的方向发展。在工业生产规模的扩大和自动化程度的提高过程中,物料搬运费用在工业生产成本中所占比例越来越大。
七十年代末以来,我国生产线中的物料搬运设备有了较快的发展,各种设备数量大幅增长,技术性能日趋提高。随着计算机网络技术在生产线物流活动中的应用,物料搬运技术不断提升与发展,先进的物料搬运设备与系统不断涌现;我国现在已具备开发研制大型搬运设备和自动化物流系统的能力。
但是我国的物料搬运设备的研究过程中也存在很大的问题，因为近年来,物流业的高速发展使先进的物料搬运设备得到了越来越广泛的应用,但无论从行业发展还是应用角度来看,我国物料搬运设备的发展还不能完全满足现阶段全新物流任务的要求,具体说来我国当今物料搬运设备的研究现状主要有以下几个方面:
1 我国尚处于物料搬运设备发展的起步阶段,既缺少行业标准,又没有行业组织,致使各种物料搬运设备标准不统一,相互衔接配套差。
2 物料搬运设备供应商数量众多,但大部分企业规模偏小,实力较弱,尤其是技术研发投入不足,
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导致产品质量与技术水平难以快速提升。
3 应用企业只重视单一设备的质量与选型,没有通盘考虑整个物料搬运系统如何达到最优化。 4 绝大多数企业仍将价格作为选择物料搬运设备的首要因素,而忽视了对产品内在品质与安全指标的考察。
5 部分企业对物料搬运设备的作用缺乏足够的认识,在系统规划、设计时带有盲目性,造成设备使用上的不便或资源的浪费。
6 物料搬运设备的管理并没有被广泛纳入物流管理的内容,搬运设备的使用率不高,设备闲置时间较长。
基于这样的发展现状物料搬运设备与技术的发展呈现出以下几个发展趋势： 1. 实用化和轻型化
由于物料搬运设备是在通用的场合使用,因此应易操作,易维护,具有耐久性、无故障性和良好的经济性,以及较高的安全性、可靠性和环保性。这类设备批量较大、用途广;考虑到系统综合效益,可降低其外形高度,简化结构,降低造价,同时也可减少设备的运行成本。 2 专用化和通用化
随着物流的多样化,物料搬运设备的品种越来越多且不断更新。物流活动的系统性、一致性、经济性、机动性,要求一些设备向专门化方向发展,一些物料搬运设备向通用化、标准化方向发展。 物科搬运设备专门化是提高物流效率的基础,主要体现在两个方面:一是物料搬运设备专门化,即以物流工具为主体的物流对象专门化;二是物料搬运技术专门化,其中比较典型的是管道运输。而通用化的搬运工具为物流系统运作的高效率提供了基本保证。通用化设备还可以实现物流作业的快速转换,可极大提高物流作业效率。 3 自动化和智能化
将机械技术和电子技术相结合,将先进的电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术用到机械的驱动和控制系统,实现物料搬运设备的自动化和智能化将是今后的发展方向。例如,大型高效起重机的新一代电 气控制装置将发展为全自动数字化控制系统,可使起重机具有更高的柔性,以提高单机综合自动化水平。此外,卫星通信技术及计算机、网络等多项高新技术结合起来的物料搬运技术正在逐渐被应用。 4 成套化和系统化
只有当组成物流系统的设备成套、匹配时,物流系统才是最有效、最经济的。在物料搬运设备单机自动化的基础上,通过计算机把各种物流设备组成一个集成系统,通过中央控制室的控制,与物流系统协调配合,形成不同机种的最佳匹配和组合,将会使其取长补短,发挥最佳效用。为此,成套化和系统化的物料搬运设备具有广阔发展前景,以后将重点发展的有工厂生产搬运自动化系统、货物配送集散系统、集装箱装卸搬运系统、货物自动分拣与搬运系统等。 5 绿色化
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“绿色”就是要达到环保要求,这涉及到两个方面:一是与牵引动力的发展以及制造、辅助材料等有关,二是与使用有关。对于牵引力的发展,一要提高牵引动力,二要有效利用能源,减少污染排放,使用清洁能源及新型动力。对于使用因素,包括对各种物料搬运设备的维护,合理调度,恰当使用等。
在未来，我们国家的物料搬运设备的发展应该吸收国外发达国家的知识经验，借鉴国外物料搬运设备的优点和技术，结合我国物流发展的实际情况和所面临的问题采取长远战略思维以满足我们国家物流产业的发展进步，为提高工业生产率做到技术和设备准备。
四、关于西安井田亚迪铁芯制造公司的物料搬运设备的调查结果与对企业选用物料搬运设备的建议
（一）对于暑期实习工厂——西安井田亚迪铁心制造公司整个物料搬运设备的调查与研究
2012年8月9日，我和几个同学在专业老师苏玉珠老师的推荐下，来到了位于西安市北郊经开区泾渭工业园的西安井田亚迪铁芯制造公司进行为期一个月的暑期实习。西安井田亚迪铁芯制造公司是一家规模中等的工业企业，有一间约1200平米的车间和30多名正式员工。其主要生产工作是将从武汉钢铁公司和太原钢铁公司外购来的无取向硅钢片运用裁剪、冲压、压铸、焊接等工艺制作成各种规格的电机铁芯。我们的实习就是分配到生产车间的各个岗位与公司员工一起工作，我分配到的岗位是对原料进行裁剪的班组。这个班组的主要工作是将外购来的钢卷运用纵剪机组裁剪成下道工序需要的不等宽度的小卷钢料，再选择是否使用横剪机组切成下道工序所需要的各种型号的块料。裁剪工作结束后，将各种卷料和块料送交冲压生产线，然后还需将废料堆放到废料堆积区。而冲压生产线生产结束送交成品生产部进行最后的处理和组装，成品部最后将产品交与库房。
在该生产车间的实习中，我根据自己所选择的论文题目，对其产线上的物料搬运设备进行了调查和研究。在井田亚迪铁芯制造公司的车间里所有的物料搬运设备是：桥式起重机（4台）、液压手推车（2辆）、合力牌柴油机式叉车（1辆）。
该企业这样选择自己的物料搬运设备是基于其生产特点的，因为井田亚迪可以归到重工业企业，外购的硅钢原料每卷的重量都在3t～6t，经纵剪机组和横剪机组裁减后的卷料和块料（每1000块堆放在一个托盘上）的单位重量都在2t左右，因此该企业选择了比较通用的桥式起重机来进行生产中的物料输送、内燃机式叉车来灵活输送桥式起重机之间的衔接和到达桥式起重机无法到达的区域，送货还有对方成品。而手推车在企业中只是用来做一些零散的轻便的活动，例如倾倒垃圾、少量废料丢弃、领取包装纸箱、领取配件等。
该企业中桥式起重机的应用没有太大的错误，四台起重机分属四大工作区域，相互不影响，但是叉车的使用相当混乱，按照企业原则，叉车只能由专业司机驾驶，但是在该企业中叉车的使用很
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混乱，特别是当叉车专业司机休假时各班组都会有人随意使用叉车，没有特定的替补司机。同时因为只有一辆叉车而且大的工序间都需要叉车来衔接的缘故，当叉车用于一项工作时，其他某一项或者多项工作必须要叉车进行操作时会产生冲突而导致某一项或者多项工作停歇等候叉车。某一次因为叉车送货出场的工作量很大导致了我本人所在的横剪机组等候长达近30分钟，而每次横剪机组完成一单位（1000块板料）只需要不到20分钟的时间，而且这样大量工作使得叉车司机很难得到充足的休息，长时间会是司机注意力下降，这样有可能会带来事故。
（二）、基于研究对于井田亚迪公司物料搬运设备选用与设计的建议
从以上的调查和研究中，我主要提出了一个对井田亚迪公司的建议是：井田亚迪公司应该再购入一辆内燃机式叉车和原有叉车一同工作，分担工作，一辆应用于各工序间的衔接运输，一辆用于成品的入库、出场和废料堆放工作。分开工作，并培训每个机组一个工人学习叉车驾驶或者招聘具有叉车驾驶资格的多技能工人，当叉车司机不再岗时可以抽调人员替代。这样以来该公司车间的叉车使用不再混乱，各工序间衔接会更流畅。
参考文献：
（1）、韩昉 《设施规划与物流分析》陕西科技大学 （2）王俊峰 《物料搬运设备》 华中科技大学
（3）张杰《物料搬运设备的发展与应用》 物流技术与装备 2009-11-27
建议：
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