低溫冷庫環(huán)境下的穿梭式貨架系統(tǒng)與倉儲傳統(tǒng)穿梭車貨架系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上會有一些改進(jìn)，很多零部件需要耐低溫的性質(zhì)。在冷庫等倉庫中使用穿梭式貨架系統(tǒng)能最大限度地提高倉庫的空間利用率，可與叉車作業(yè)配合實(shí)現(xiàn)倉儲管理的半自動化存儲作業(yè)，或與自動化堆垛機(jī)配合作業(yè)實(shí)現(xiàn)全自動立體存儲。

　　低溫冷庫環(huán)境下的穿梭車設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮的問題包含：車體及輪軸等鋼結(jié)構(gòu)零部件的選材及其結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)規(guī)避，考慮低溫環(huán)境下的電氣元件及其部件的性能影響與選型，以減少低溫環(huán)境下的設(shè)計(jì)安全隱患，以提高低溫環(huán)境下的穿梭車操作使用的穩(wěn)定可靠。分析在低溫情況下穿梭車的運(yùn)行可靠性非常迫切，難度也較大，因?yàn)槠渖婕案鞣N材料、電子元器件的選用和加工工藝的處理，產(chǎn)品的安裝、調(diào)試等問題，也缺乏低溫使用的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，需要不斷分析低溫環(huán)境下的運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)和客戶應(yīng)用體驗(yàn)報(bào)告等，探索、完善設(shè)計(jì)理論和標(biāo)準(zhǔn)可比性試驗(yàn)及其標(biāo)準(zhǔn)。

　　一、金屬材料的低溫性能改變及其設(shè)計(jì)特征
　　低溫使得鋼材及其部件的脆性斷裂傾向加大，其主要力學(xué)性能指標(biāo)，如屈服強(qiáng)度fy、極限強(qiáng)度fu、斷后伸長率δ和破壞截面的斷面收縮率ψ等隨著溫度降低而發(fā)生低溫冷脆性變化，這種“低溫冷脆現(xiàn)象”主要表現(xiàn)為脆性破壞的突然性，沒有明顯的塑性變形，而且構(gòu)件破壞時(shí)的承載能力很低，必須在鋼材的選擇、螺栓緊固件或其他標(biāo)準(zhǔn)件的選用、輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，避免或降低應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高鋼結(jié)構(gòu)體或零部件的設(shè)計(jì)安全性，確定穿梭車能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

　　穿梭車的主體車架采用優(yōu)質(zhì)鋼板整體大圓弧角折彎拼接而成，可以有效防止彎角變形應(yīng)力影響，拼接角焊接變形量小，讓焊接缺陷不成為穿梭車車體強(qiáng)度的影響主體，并選用優(yōu)質(zhì)合金焊條盡量減少焊接應(yīng)力影響或焊接缺陷，所有關(guān)鍵孔采用數(shù)控加工，保證尺寸及工藝要求，穿梭車的傳動軸、輪等結(jié)構(gòu)采用大圓弧過渡，盡量減緩應(yīng)力集中效應(yīng)，穿梭車的抬舉機(jī)構(gòu)采用凸輪連桿機(jī)構(gòu)，避免加工所形成的尖角、微缺陷裂紋等，確保穿梭車鋼結(jié)構(gòu)主體在重載情況下的低溫強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

　　在低溫環(huán)境下需要考慮熱膨脹對穿梭車中的零部件裝配公差、間隙配合及裝配預(yù)緊力等的影響，以避免裝配機(jī)構(gòu)的卡死，或者溫度應(yīng)力引起的鎖緊力變化造成部件的開裂、強(qiáng)度削減等；標(biāo)準(zhǔn)件的選配也要考慮低溫影響，在設(shè)計(jì)強(qiáng)度滿足的前提下盡量選用塑性高的材料。

　　在低溫環(huán)境下，部分電氣元件的機(jī)械部分的特性也會產(chǎn)生影響，如動作部件內(nèi)彈簧特性變化，造成本身彈性力的波動、動作阻力增大，動作時(shí)間延長，動作速度降低，甚至拒動，對于低溫工作環(huán)境的穿梭車的重要部件的選用就需要測試驗(yàn)證，或者提出低溫要求。

　　二、非金屬材料的低溫性能改變及其設(shè)計(jì)特征
　　低溫環(huán)境會造成空氣動力學(xué)性能變化，也會對穿梭車的主要部件性能產(chǎn)生影響，非金屬材料的低溫性能變化、潤滑系統(tǒng)性能的降低，加熱環(huán)境的變化與波動、甚至?xí)斐赡承┎考牡蜏厥В坏蜏丨h(huán)境也增加了對穿梭車的調(diào)試、運(yùn)行及維護(hù)難度。

　　1、PLC、控制器、電路板、電子元器件（電容、電阻、芯片等）均有工作溫度要求，低溫環(huán)境下，超出其工作溫度范圍時(shí)，可能導(dǎo)致芯片無法工作、控制性能下降、工作不穩(wěn)定等問題，并影響其使用壽命。如：PLC的工作溫度一般在0-60度左右，有一些PLC能達(dá)到零下20度，但購置成本、采購周期也會大增，對使用環(huán)境中的凝露，灰塵，鹽分等要求也更嚴(yán)苛，部件的可選用范圍也大大縮小。

　　2、低溫環(huán)境會影響一些開關(guān)、斷路器等電氣元件的彈簧機(jī)構(gòu)，傳動配合、工作響應(yīng)速度等，如低溫對斷路器的熱脫扣和熱繼電器的動作有影響。

　　3、低溫對穿梭車鋰電池也有一定的影響，在低溫環(huán)境下，可能造成對鋰電池性能的影響，如：充放電效率降低、內(nèi)阻上升、連接電阻加大、電池發(fā)熱、放電能力下降、循環(huán)壽命降低等。零下 20℃溫度狀態(tài)下電池的充電效率較低，需要建立特定的鋰電池或者穿梭車的充電區(qū)，以提高充電效率；由于電解質(zhì)溶液的阻抗、SEI 膜的阻抗、電荷轉(zhuǎn)移的阻抗均隨溫度降低而增大，鋰電池在低溫循環(huán)過程中表現(xiàn)出的較快的衰減率，所以配置在低溫穿梭車上的鋰電池性能上要優(yōu)選、容量可以大些，或考慮到使用效率的減低，增加備用電池比例，以確保穿梭車工作的有效連續(xù)性。

　　4、低溫對橡膠、塑料等材料的影響也是很大的，如一些塑料在零下40°的溫度下就成了粉末了，電纜的絕緣性和耐用性也嚴(yán)重下降，故需要選用彈性和彎曲性能比較好的優(yōu)質(zhì)電纜或者耐低溫電纜以確保穿梭車的安全使用；建議電路接線采用單線制，低溫導(dǎo)線。

　　三、空氣凝露現(xiàn)象與電氣危害
　　即空氣中的水蒸氣分壓在接近標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的狀態(tài)下，大氣露點(diǎn)溫度約零下20°C 至零下30°C左右，這時(shí)會出現(xiàn)水蒸氣凝結(jié)，而對于穿梭車電氣控制箱而言，水蒸氣凝結(jié)成水后以露珠形態(tài)散落于箱內(nèi)各處可能導(dǎo)致一系列的問題，比如絕緣強(qiáng)度降低、線路短路、信號誤差等，不但電氣系統(tǒng)可能工作不正常，導(dǎo)致系統(tǒng)故障問題，嚴(yán)重的可能會損壞元器件或設(shè)備。

　　穿梭車導(dǎo)軌上易結(jié)冰，且不均勻，極易破壞穿梭車的運(yùn)動性能，造成運(yùn)動打滑、穿梭車移位、偏位，形成安全隱患；可采用前后輪雙驅(qū)動動力分配形式來改善穿梭車的運(yùn)動性能，必要時(shí)也需增加剎車裝置或者改善車輪材料，以增加車輪與導(dǎo)軌的接觸面積和摩擦力，以增強(qiáng)穿梭車的安全可操縱性。

　　穿梭車在多個溫度區(qū)域發(fā)生移庫時(shí)，需要制定嚴(yán)格的操作管理程序，嚴(yán)防由于空氣凝露現(xiàn)象產(chǎn)生的水蒸氣凝結(jié)露珠水對電氣系統(tǒng)的影響，必須在操作區(qū)域靜置一定的時(shí)間或開啟加熱裝置一定時(shí)間后，確保凝結(jié)露珠水揮發(fā)后才能進(jìn)行正常操作使用。

　　四、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及解決措施
　　通過以上多方面的分析與思考，可以考慮從幾個方面著手解決：
　　1、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)：應(yīng)考慮低溫環(huán)境引起的結(jié)構(gòu)承載力下降的影響，應(yīng)通過計(jì)算或試驗(yàn)來驗(yàn)證設(shè)計(jì)溫度范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)的可靠性。對半延展性材料也可通過斷裂力學(xué)的方法進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)證，如聚氨酯車輪在低溫環(huán)境下確保不會出現(xiàn)不可接受的裂紋以及性能的變化，確保同軸車輪的運(yùn)動同步性。當(dāng)倉儲穿梭車荷載較大時(shí)，某些非金屬材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要試驗(yàn)驗(yàn)證，材料性能試驗(yàn)溫度應(yīng)低于或等于設(shè)計(jì)最低溫度。

　　2、防潮隔汽設(shè)計(jì)：針對低溫穿梭車的電氣控制部分獨(dú)立，并整合在一個密封箱體內(nèi)，除非箱內(nèi)溫度下降明顯否則箱內(nèi)就不會有水蒸汽凝結(jié)；當(dāng)穿梭車工作時(shí)電氣元件等會產(chǎn)生一定的熱，能提高控制箱內(nèi)氣壓，降低水蒸氣分壓，這樣箱內(nèi)空氣露點(diǎn)自然降低，箱內(nèi)不易于達(dá)到低的露點(diǎn)溫度，避免或減緩凝露想象的出現(xiàn)，PLC的電路板以及其他電器板本身也會涂覆，避免凝露發(fā)生短路等故障；建議主要電氣元件采用并聯(lián)電路，每個回路采用獨(dú)立保險(xiǎn)裝置實(shí)現(xiàn)過載、短路保護(hù)，以增加穿梭車的電氣可靠性。

　　3、加熱與溫控設(shè)計(jì)：保持箱內(nèi)溫度始終高于露點(diǎn)溫度，增加加熱器和溫控設(shè)備（控制加熱器的啟動和停止，溫度低于設(shè)定溫度或凝露溫度時(shí)加熱，但達(dá)到一定的溫度是停止加熱），能實(shí)現(xiàn)加熱增溫效果，也能達(dá)到除濕的目的。由經(jīng)驗(yàn)可知：由于穿梭車內(nèi)部元器件布置比較密集，低溫型電氣控制箱又處于密封狀態(tài)，電氣控制箱內(nèi)外的溫度會差別10℃～15℃以上，本著節(jié)約和延長鋰電池的使用效率，這個溫控器的溫度設(shè)置要低些，確保控制箱內(nèi)的溫度不超過0℃，應(yīng)盡量保留充足的溫度可調(diào)節(jié)余量。