传统的袋装水泥装车方式大都是半自动码垛,依赖人工进行最后的码垛装车,这种装车过程产生大量的粉尘,损害工人的健康,其生产效率也低,所以袋装水泥自动装车机的研发对水泥行业生产技术升级与发展具有重要意义。本文根据国内车型和袋装水泥规格多样化的现状,以及水泥编织袋强度低等因素,为满足任意车型装载任意尺寸袋装水泥包的自动装车问题,提出了抽屉式自动装车机的设计方案,并对水泥包姿态转换机构工作过程进行了仿真分析。1.水泥包落放到车厢内,需要“定位移动—姿态变换—进包操作—落放移动—回位移动”几个环节,耗时多,装车效率低。本文基于“码垛”装车设计思路,提出抽屉式落包平台设计方案,采用多包水泥在落包板平台进行纵横交错排布编组后一次性落放到车厢内的结构方案,提高了装车效率,实现了目前国际最快每小时装3000包水泥的装车速度。落包平台的结构及参数设计在充分的分析了落包编组、车厢宽度、进包通道以及密集性等要求后做了进一步优化设计,对不同车型及水泥包的适应性非常好。落包平台采用上置式导轨和驱动,落包板设计成抽屉式移动结构,减小落包高度,保证了落包的平稳性。已加工的样机试验结果与最初的设计指标基本一致。2.为实现落包平台上编组好的多包水泥平稳的落入到车厢内指定位置,本文设计了落包移动机构,落包平台上的水泥包以平台的左前点或右前点定位排布编组,落包移动机构驱动落包平台沿车厢长度方向由前向后平稳移动使水泥包依次平稳的落入到车厢指定位置。为缓解高速重载运行时的惯性冲击,驱动机构选择交流伺服系统,便于控制建模。为保证机构的可靠性,对承载的导轨即框架体进行了强度和刚度仿真分析。已加工的样机试验表明各项指标与最初的设计指标基本一致。3.为解决任意车型与任意尺寸袋装水泥组合自动装车问题,本文创新提出沿车厢宽度方向2次落放水泥包编组而完成码垛一层的结构方案。在落包移动机构的上方设计了带动落包移动机构沿车厢宽度方向移动的横向移动机构,实现落包平台上落包编组在车厢宽度方向左边或右边的2次精确落包定位,左右2次落包编组的准确拼接实现码垛一层任务。由自动装车机的“码垛类型规划”环节规划出最大限度的充满车厢宽度而实现密集、稳固装车要求的左右2次纵横交错排布的落包编组方案,因横向移动机构的设计使得“码垛类型规划”得以实现。横向移动机构的设计为任意车型与任意尺寸袋装水泥组合智能化装车提供了可行性。已加工的样机试验表明,横向移动机构的位置控制精度优于±4mm,完全满足使用要求。4.为保证码垛装车密集性和稳固性,垛中的水泥包必须是纵横交叠错位排布,正常传送带上的水泥包为纵向输送,因此需要横包编组时,水泥包在进入落包平台前必须进行姿态变换。本文设计了由顺包杆、挡包板和输送带机构组成的姿态变换机构,由气缸驱动顺包杆控制水泥包在输送带上的行进路径,挡包板使水泥包能够旋转90度而实现纵包向横包的变换。姿态变换机构的设计使得沿车厢宽度方向能够有若干纵横混合的水泥包最大限度的密集布置满车厢,垛的层内以及层间纵横交叠错位排布使码垛具有较高的稳固性。5.基于已设计的水泥包姿态变换机构,为防止水泥包从输送带上滑落,水泥包与带之间必须有足够的摩擦系数,为了研究摩擦系数与水泥包姿态变换之间的关系,本文利用弹簧阻尼模型建立水泥包在输送带上移动或转动的动力学模型,运用ADMAS软件进行仿真分析,研究了摩擦系数对水泥包姿态变换所产生的影响。6.针对已设计加工的自动装车机样机,本文基于触摸屏设计了用户和操作者人机界面以及控制系统开发调试界面,采用了软件功能模块化设计方法,利用网络通信连接,建立了实时监控功能模块、实时监控窗口界面、机器调试功能模块、机器调试窗口界面,为自动装载机的整体研发提供了便利。