本章要点
本章主要介绍物流自动化系统中的核心组成部分，物流机械技术与设备。
分别介绍了输送机械设备、装卸机械设备、仓储机械设备、集装化机械设备和流通加工机械设备的种类、用途、结构、技术参数、选用和维护等相关内容。
物流机械设备的种类比较多，本章着重介绍比较常见的一些物流机械技术和设备，重点介绍和物流自动化系统集成相关的结构性能知识。
2.1 物流机械概述
物料（包括原材料、燃料、动力、工具、半成品、零配件、成品等）的实体流动过程是物流运作的主要内容，在物流自动化系统中，对物料实体进行移动的功能主要是由物流机械设备完成的。对于装卸、运输、仓储、分拣、包装等各种不同的物流自动化系统，都配有不同的物流机械设备与部件，用于完成相应的具体作业功能。因此，物流机械设备是物流运作的技术基础，是物流自动化系统的具体实施工作单元，在物流自动化系统中具有不可替代的基础作用。
1.物流机械设备的种类
物流机械设备门类多、品种复杂、型号规格多、功能各异，有简单的作业部件和单机设备，也有复杂的成套设备和生产线，分类方法比较复杂。一般来说，可以根据物流机械设备用于完成物流作业的类型，将物流机械设备区分为装卸输送机械设备、运输机械设备、仓储机械设备、集装化机械设备、流通加工机械设备等几类。
（1）装卸输送机械设备
装卸输送机械设备是指用于搬移、升降、装卸和短距离运输货物或物料的机械。它是物流系统中使用频率最高、使用数量最大的一类机械设备。它不仅用于完成船舶与车辆货物的装卸，而且用于完成仓库和堆场货物的堆码、拆垛、运输等，还用于生产线的物料流动及短距离输送。装卸输送机械是实现装卸搬运机械化作业的物质技术基础，是实现装卸输送合理化、效率化、省力化的重要手段。装卸输送设备按照其用途和结构特征，可以分为装卸起重设备、连续输送设备、装卸搬运车辆和专用装卸机械等。
（2）运输机械设备
运输机械设备是指用于较长距离运输货物的设备，一般包括公路运输车辆、铁路运输车辆、船舶、航空运输设备、管道运输设备等。随着技术的不断发展，货物运输领域可供选择的机械设备越来越多，但不同的运输设备的运输速度和运输成本差异很大。在选择运输方式和运输设备时，需要根据货物特性、时间要求和成本约束等因素综合考虑。
在运用运输机械和设备中，关键的问题是提高运输设备的使用效率，最大限度地利用运输设备的装载吨位和装载容积。提高运输设备的使用效率可以利用有限的运输能力完成更多的货物运输，节约运费开支，其主要的方法有紧装密载、轻重搭配、扩大装载空间、双程负重运输、集装化运输、合装整车运输等。
（3）仓储机械设备
仓储机械设备是指在仓库进行生产、辅助生产作业以及保证仓库作业安全所必需的各种机械设备的总称。仓储机械设备是仓库进行保管维护、搬运装卸、计量检验、安全消防和输电、用电等各项作业的劳动手段。仓储机械设备按其用途一般可以分为储存设备、仓库装卸设备、计量设备、仓库保管和检验设备、维修设备、安全消防设备等。
（4）集装化机械设备
集装化机械设备是指用集装单元化的形式进行储存、运输、装卸搬运作业的物流设备与器具。它是集装单元系统的主要组成部分，主要有集装箱、托盘、滑板等。运用集装化设备能把散杂货物组合成有一定重量或容积单位的整体，并使货物的外形定型化，有利于组织联运、加速货物周转、保证货物安全，便于实现装卸、运输的机械化和自动化，提高运输设备的装载效率。
（5）包装和流通加工机械设备
包装机械设备是指用于完成全部或部分包装过程的物流设备。包装过程包括充填、裹包、封口等主要包装工序及清洗、干燥、杀菌、堆码、拆卸、打印、贴标、计量等辅助包装工序。包装机械设备是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证，在物流运作中起到相当重要的作用。包装机械设备可以分为充填机械、灌装机械、裹包机械、封口机械、贴标机械、清洗机械、干燥机械、杀菌机械、捆扎机械、集装机械等。
流通加工机械设备是指进一步完成流通加工任务的专用机械设备。流通加工是指物品从生产地到使用地的过程中，根据需要施加包装、分割计量、分拣、刷标志、贴标签、组装等简单作业的总称。流通加工是流通过程中的一种重要形式，是弥补生产过程加工程度的不足，更有效地满足用户多样化的需要、更好地衔接产需、促进销售的一种高效、辅助性的加工活动。流通加工机械设备除了一般的包装设备以外，还包括混凝土搅拌设备、钢材剪切加工设备、锯床等特种设备。
2.物流机械设备选择的原则
在物流自动化系统设计中，物流机械设备的选用不是越先进越好，而是必须根据系统设计的目标，综合考虑各种因素来科学合理地配置和选择。一般来说，物流自动化系统对机械设备的选择必须符合以下的一般原则。
（1）合理化原则
在进行物流自动化系统设计时，应该从整个系统的角度来考虑，把机械设备视为整个物流自动化系统的一个子系统，根据系统的总体设计目标，综合各种因素，选择合适的物流设备。每一类物流机械设备都有其基本功能，在选用设备时，要进行科学规划，认真研究选用设备的固有特点，扬长避短，制订出切实可行的配置方案，以求获得最好的效果。
（2）标准化原则
在物流自动化系统中，应该尽量采用标准化的物流设备或部件，一是可以提高物流运作中的灵活性和互换性，二是可以降低设备和器具的购置和管理费用，以提高物流自动化系统的整体效率。
（3）配套原则
在物流自动化系统中，不仅要注意机械设备单机的选择，更重要的是整个系统各环节的衔接和合理匹配。要保证各种物流机械设备在动力、功率、尺寸、性能、容量等各方面互相配套，也要保证物流机械设备能满足与人工操作相衔接的需要。
（4）适应性原则
在物流自动化系统中，物流机械设备的选择应该能够适应各种不同的外部环境、物流任务和实际应用的需要，应满足气候、法律法规、人体工程学、管理要求等方面的需求。
（5）经济性原则
物流自动化的主要目标就是提高效率，降低成本。因此，在物流自动化系统设计的过程中也要注意经济性要求，一方面不能盲目选用高成本的先进技术，另一方面也要考虑整个系统的运行成本和维护成本。
2.2 输送机械设备
2.2.1 输送机械设备概述
输送机械一般是指沿一定的输送线路连续输送物料的机械设备，一般用于零散物料的短距离运输以及生产线的在制品流动。
物料的短距离运输是许多物流环节衔接过程中的必要步骤，特别是装卸搬运过程中的主要步骤，是物料在不同的运输状态间进行转换的桥梁。正是输送机械把物料运动的各个阶段连接成连续的“流”，在整个物流运作过程中扮演了重要角色。因此，改善输送作业时加速车船周转，发挥港、站、库的效用，加快货物送达，减少流动资金占用，简化包装，降低货物破损率，减少货物破损的重要手段，对物流效益的提高具有十分显着的作用。
在生产物流（特别是生产流水线）中，输送机械起着人与工位、工位与工位、加工与储存、加工与装配之间的衔接作用，具有物料的暂存和缓冲功能。通过对输送设备的合理运用，能使各工序间的衔接更加紧密，提高生产效率。输送机械设备是生产过程中必不可少的调节手段。
在现代化货物或物料搬运系统中，输送机械担当着重要的作用。它不但是组成机械化、连续化、自动化流水作业运输线中不可或缺的组成部分，还是自动化仓库、配送中心、大型货场的生命线。
1.输送机械设备的优缺点
输送机械设备的优点在于：
①可以连续不断地搬运货物，即装货、输送、卸货均连续进行，不必因空载回程而引起运输过程的间断，也不必因经常启动制动而无法保持较高的运输速度，从而实现很高的生产效率。
②由于连续输送设备的动作比较单一，控制比较简单，造价低廉，重量较轻，结构紧凑，不需要太复杂的制造工艺和控制模型。
③载荷均匀，运行稳定，可以控制运行速度，特别适用于生产流水线的物料运输。
输送机械设备的缺点在于：
①必须沿固定的线路输送货物，当输送路线需要经常变化时，重新布置的成本较高，造成整个物流系统或生产线的柔性不足。
②输送的产品的特性比较单一，只适用于重量不大的散货或件货的运送，不适用于重量很大的单件产品的运送。
③输送机械一般不能自行取货，因而需要一定的供料设备。
2.输送机械的分类方式
输送机械的形式、构造和工作原理是多种多样的。按照它们安装方式的不同来区分，可以分为固定式输送机械和移动式输送机械；按照它们的传动特点可以分为有挠性牵动构件输送机械和无挠性牵动构件输送机械；按照它们的结构形式可以分为辊式、链式、轮式、胶带式、滑板式及悬挂式。
有挠性牵引件的输送机械主要使用皮带等挠性牵引件来传输动力，包括带式输送机、板式输送机、刮板输送机、埋刮板输送机、斗式提升机、悬挂式输送机等。无挠性牵引件的输送机械依靠工作机构直接推动物料移动，主要有螺旋输送机、辊道式输送机、振动输送机等。
3.输送机械的技术参数
在选用输送机械时，要考虑的主要技术参数有生产率、输送速度、充填系数、输送长度和提升高度等。
（1）生产率
生产率是指输送机械在单位时间内输送货物的重量，它是反映输送机械工作性能的主要指标，它的大小取决于输送机承载件上每米长度所载物料的重量和工作速度。所以输送机械的生产率可以由以下公式来计算：
Q＝q·v（2.1）
式中，Q——生产率；
q——每米长度承载的物料重量；
v——工作速度。
（2）输送速度
输送速度是指输送物料的运行速度。与输送速度有关的术语包括带速、链速和主轴转速等。其中带速是指输送带或牵引带在被输送货物前进方向的运行速度，链速是指牵引链在被输送货物前进方向的运行速度，主轴转速是指传动滚筒转轴或传动链轮轴的速度。
（3）充填系数
充填系数是表征输送机械的承载件被散货或件货填满程度的系数。
（4）输送长度
输送长度是输送机械装货点和卸货点之间的展开距离。
（5）提升高度
提升高度是物料在垂直方向上获得提升的高度。
除此之外，输送机械的性能技术参数还有安全系数、制动时间、启动时间、电机功率、轴功率、单位长度牵引构件的质量传入点张力、最大动张力、最大静张力、预张力、拉紧行程等。
2.2.2 输送机械的主要装置
一般输送机械主要由承载装置、驱动装置、制动装置、张紧装置和装卸装置几部分组成。
1.承载装置
承载装置是输送机械中最关键的部分。承载装置的主要功能一是承载运送货物，二是传输牵引力，是直接与物料接触和对物料进行操作的机械部件。
常见输送机械使用的承载装置主要有输送带和支承托辊、链条（链板、刮板）、辊道、螺旋、悬挂挂钩、提升料斗等，可以使用于不同性质的物料的输送。
（1）输送带和支承托辊
输送带是用来承载货物和传递牵引力的最常见的承载部件，主要由橡胶带或塑料带作为原料。材料要求强度高、抗磨耐用、挠性好、伸长率小、便于安装维修。其中普通橡胶带的使用最广泛。这类橡胶带一般使用棉织物或化纤织物挂胶后的胶布层作为带芯材料，用橡胶作为覆盖材料，适用于工作环境在－15℃～＋40℃之间，物料温度不超过50℃的情况。国产通用带式输送机的常用带宽有6种规格：500毫米、650毫米、800毫米、1000毫米、1200毫米和1400毫米。
橡胶输送带的张力由带芯胶布衬垫层承受，带的强度取决于带的宽度和带芯衬垫层数。为了使输送带有足够的横向刚度，防止它在支承托辊之间向两侧过分塌下，应根据带宽选用一定的衬垫层数。
橡胶输送带的特点是成槽性好，伸长率小，对于驱动滚筒的摩擦系数较大，强度和允许带速较大，适用面比较广泛。
目前也有采用塑料代替橡胶，用作输送带的材料。塑料材质的优势在于制造工艺简单、质量好、价格低廉。塑料材质的输送带有多层芯和整芯两种。多层芯塑料带和普通橡胶带的结构大致相同，整芯塑料带以维尼纶——棉混纺织物为整体带芯，用聚氯乙烯塑料作覆盖物。
橡胶覆盖层的作用是保护衬垫免受机械损坏、磨损以及外部介质的侵蚀，可按被运输物料的性质和块度来选定覆盖橡胶的厚度。
橡胶带的连接形式可以采用机械接头或硫化接头。机械接头是用一排钢制卡子连接输送带的两端，结构比较简单，制作和维护比较方便。但由于钢制卡子对输送带有一定的损伤，接头处的强度仅为胶带的35%～40%，带芯外露比较容易受到腐蚀。这种连接方式适用于输送距离不大、物料重量较轻、无腐蚀、对维护时间要求较高的场合。硫化接头是将输送带头部的胶布层和覆盖层切割成对称的阶梯，涂以胶浆，加热加压而成。
