3.2. Расчет прочности и устойчивости

3.2.1. Прочность и устойчивость металлоконструкций колонн и ходовой балки, а также верхней балки двухколонных кранов-штабелеров проверяется для расчетного случая торможения крана-штабелера при наезде на конечные упоры с замедлением 4 м/с². При этом учитываются силы тяжести масс конструкции с коэффициентом перегрузки 1,05, груза с коэффициентом 1,1 и соответствующие им горизонтальные силы инерции при динамическом коэффициенте 1,8. Грузоподъемник с грузом располагается в крайнем верхнем положении, если кран-штабелер снабжен только нижними буферами (т.е. расположенными на уровне наземного рельсового пути). Если же кран-штабелер снабжен также и верхними буферами, то расчет динамических напряжений в металлоконструкции выполняется методом математического моделирования совместно с выбором оптимальных характеристик буферов (п. 4.1.2).

При проверке прочности устанавливаемых на ходовой балке рельсовых подхватов (п. 5.2) коэффициент условий работы материала и соединений принимается равным 0,5.

3.2.2. Прочность и устойчивость металлоконструкций колонн, грузоподъемника и телескопических захватов проверяется на статическое действие силы тяжести груза массой 1,25 от номинальной на наибольшем вылете захватов и сил тяжести масс конструкций с коэффициентом 1,05. При этом для расчета колонн грузоподъемник устанавливается в нижнее рабочее положение.

При подъеме груза двумя отдельными захватами расчетная нагрузка на один захват принимается равной 0,6, а на второй 0,4 от полной нагрузки на захватах.

При подъеме длинномерного груза на трех и более захватах расчетная нагрузка на захватах при расчете рамы грузоподъемника распределяется равномерно между всеми захватами. При расчете прочности конструкции захвата и его крепления к раме грузоподъемника, полученная указанным способом нагрузка на один захват умножается на коэффициент неравномерности 1,4 при трех захватах; 1,3 - при четырех захватах и 1,2 - при пяти захватах по длине груза.

3.2.3. Прочность и устойчивость металлоконструкций колонн, грузоподъемника и телескопических захватов проверяется на действие нагрузки по п. 2.4.3. При этом для расчета колонн грузоподъемник устанавливается в среднее положение по высоте.

3.2.4. Прочность грузоподъемника, останавливаемого ловителями при превышении допускаемой скорости опускания, проверяется на статическое действие четырехкратной силы тяжести улавливаемых масс, включая массу груза в их номинальном значении. Положение захватов - среднее.

3.2.5. Прочность подхватов кабины или элементов ее крепления к собственным кареткам, снабженным ловителями, проверяется на статическое действие четырехкратной силы тяжести масс кабины и оператора в их номинальном значении. При этом коэффициент условий работы материала и соединений принимается равным 0,5.

3.2.6. Прочность направляющих одноколонных кранов-штабелеров, снабженных грузоподъемником по п. 3.2.4, проверяется на действие усилий роликов каретки грузоподъемника при нагрузках по п. 3.2.4.

3.3. Расчет выносливости

3.3.1. При расчете выносливости металлоконструкций масса груза принимается равной 0,8 от номинальной; масса конструкций учитывается с коэффициентом 1,05.

3.3.2. При расчете колонн, ходовой балки, а также верхней балки двухколонных кранов-штабелеров, наибольшие и наименьшие по абсолютной величине напряжения в рассчитываемом элементе определяются анализом расчетов простого цикла работы крана-штабелера (перемещение к заданной ячейке, взятие груза, перемещение с грузом в исходную позицию, выдача груза на загрузочное устройство). При этом учитываются горизонтальные инерционные усилия при разгоне и торможении крана-штабелера с расчетным ускорением (замедлением) и коэффициентом динамичности 1,8 при крайнем верхнем положении грузоподъемника с грузом. Инерционные усилия при подъеме груза и выдвижении захватов не учитываются.

3.3.3. При расчете грузоподъемника и телескопических захватов наибольшие и наименьшие по абсолютной величине напряжения в рассчитываемом элементе определяются анализом расчета цикла работы механизмов подъема и выдвижения. При этом учитываются инерционные усилия при подъеме, принимаемые равными 0,1 от соответствующих сил тяжести. Инерционные усилия при выдвижении захватов не учитываются.

Распределение нагрузки между телескопическими захватами при их числе два и более принимается равномерными.

3.3.4. Необходимый для расчета выносливости стальных конструкций коэффициент α принимается равным 0,77 для элементов 1-й и 2-й групп по СНиП II-23-81 и 0,74 - для прочих элементов.

3.4. Требования к жесткости

3.4.1. Для одноколонных кранов-штабелеров исполнения СА полная величина ƒ упругого статического горизонтального (вдоль пути) перемещения невыдвинутого телескопического захвата с грузом массой 1,25 от номинальной в крайнем верхнем положении грузоподъемника по отношению к позиции ненагруженного захвата в нижнем рабочем положении не должна превышать 16 мм; доля этой величины, обусловленная только упомянутым грузом (т.е. без учета сил тяжести грузоподъемника и кабины), не должна превышать 8 мм (черт. 2).

3.4.2. Для кранов-штабелеров исполнений СА и САД полная величина упругого статического вертикального перемещения конца выдвинутого телескопического захвата с грузом массой 1,25 от номинальной в крайнем верхнем положении грузоподъемника по отношению к позиции невыдвинутого ненагруженного захвата в том же положении грузоподъемника не должна превышать 20 мм (черт. 3).

3.5. Расчет затухания колебаний

3.5.1. Для кранов-штабелеров исполнения СА при остановке крана-штабелера с номинальным грузом (грузоподъемник в верхнем положении) амплитуда горизонтальных (вдоль пути) колебаний груза в момент включения выдвижения захватов не должна превышать 2 мм. Расчетное значение логарифмического декремента колебаний принимается равным 0,2. Методика расчета затухания колебаний приведена в приложении 2.

Черт. 2

Черт. 3

4. РАСЧЕТ УСТРОЙСТВ БЕЗОПАСНОСТИ

4.1. Буферное устройство

4.1.1. Буферное устройство, устанавливаемое на кране-штабелере для ограничения перемещения крана-штабелера в конце пути и поглощения его кинетической энергии, рассчитывается на торможение крана-штабелера с замедлением 4 м/с² с включенным приводом передвижения при начальной скорости передвижения, равной наибольшей расчетной скорости. Учитываемые в расчете массы крана-штабелера и груза принимаются по их номинальным значениям.

4.1.2. Если буферное устройство состоит из нижних и верхних буферов, устанавливаемых соответственно на уровне наземного и надземного рельсовых крановых путей, то силовые характеристики буферов должны быть подобраны таким образом, чтобы в процессе аварийного торможения достигалось наименьшее возможное значение амплитуды напряжений изгиба колонн для всей совокупности возможных положений по высоте грузоподъемника с грузом и без груза.

Тормозное воздействие в группе одинаковых верхних или нижних буферов считается равномерно распределенным между буферами группы.

4.1.3. Возвратное устройство буфера должно обеспечивать автоматическую установку буфера в исходное положение после обратного отката крана-штабелера. При этом наименьшее усилие возвратного устройства должно находиться в пределах 1,1-1,2 от необходимого усилия возврата.

4.1.4. Если тормозное усилие буфера монотонно изменяется в процессе торможения, то замедление 4 м/с² должно соответствовать наибольшему значению тормозного усилия.

4.1.5. Если тормозное усилие буфера представляет собой периодически изменяющуюся функцию, то требование п. 4.1.4 должно соблюдаться для сглаженной осредненной функции. При этом относительная амплитуда пульсаций усилия на первых 90 % хода буфера не должна превышать 20 %.

4.1.6. Методика расчета рекомендуемой конструкции гидравлического буфера приведена в приложении 3.

4.2. Ограничитель грузоподъемности

4.2.1. Расчетное усилие срабатывания ограничителя грузоподъемности, включенного в ветвь грузового каната или цепи, принимается равным статическому усилию в этой ветви, когда на грузоподъемнике помещен груз массой 1,25 от номинальной грузоподъемности крана-штабелера. Массы элементов конструкции учитываются по их номинальным значениям.

4.2.2. Напряжения растяжения, сжатия и изгиба элементов ограничителя грузоподъемности, соответствующие расчетному усилию срабатывания, должны иметь не менее чем двукратный запас по отношению к пределу текучести материала.

4.3. Ограничитель скорости

4.3.1. Расчетная скорость срабатывания ограничителя скорости должна соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.053.

4.3.2. Усилие, создаваемое ограничителем скорости, должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.053.

4.3.3. Расчетный запас прочности тягового органа ограничителя скорости должен соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.053. При этом расчетное усилие в тяговом органе принимается как наибольшее в процессе срабатывания ограничителя скорости и ловителей.

4.4. Ловители

4.4.1. Расчетное замедление, создаваемое ловителями при аварийном торможении кабины с оператором, должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.053.

4.4.2. Прочность ловителей и их крепления проверяется на статическое действие четырехкратной силы тяжести улавливаемых масс, принимаемых по их номинальным значениям. При этом должен быть обеспечен не менее чем трехкратный запас прочности по отношению к разрушающей нагрузке.

5. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ

5.1. Расчетное давление на каждое из неприводных ходовых колес крана-штабелера с грузом и без груза в режимах разгона и торможения должно быть не менее 20 % соответствующего статического давления на колесо.

При этом массы крана-штабелера и груза принимаются в своем номинальном значении, грузоподъемник устанавливается в крайнее верхнее положение; горизонтальные инерционные силы, соответствующие расчетному ускорению (замедлению), вводятся в расчет с динамическим коэффициентом 1,8.

Для кранов-штабелеров с гибким токоподводом следует дополнительно учесть воздействие усилий от токоподвода (п. 2.2.2), если эти усилия вызывают разгрузку неприводного колеса.

5.2. Устойчивость крана-штабелера при наезде на конечные упоры обеспечивается рельсовыми подхватами (п. 3.2.1).

6. РАСЧЕТ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

6.1. Правильность позиционирования телескопических захватов крана-штабелера при загрузке и разгрузке стеллажа и загрузочных устройств в автоматическом и полуавтоматическом режимах обеспечена в направлениях вдоль и по высоте стеллажа при условии соблюдения норм жесткости (п. 3.4) и затухания колебаний (п. 3.5), а также при соблюдении значений допусков на изготовление и монтаж крана-штабелера и стеллажа и зазоров в ячейке стеллажа, значения которых приведены в приложении 1.

6.2. Правильность позиционирования в направлении выдвижения телескопических захватов проверяется по формуле

Δ₁ - Δ₂ - Δ₃ > 0, (1)

где Δ₁ - номинальный зазор между тарой и стеллажом в глубину ячейки, мм;

Δ₂ - наиболее неблагоприятная сумма допусков и зазоров крана-штабелера, стеллажа и тары в направлении выдвижения захватов, мм (см. приложение 1);

Δ₃ - поперечный горизонтальный прогиб колонн крана-штабелера при выдвижении захватов с номинальным грузом на высоте 0,21 от высоты крана-штабелера, отсчитываемой от уровня головки наземного рельсового кранового пути, мм.

Значение (Δ₃) определяется по формуле

Δ₃ = 32QlH²/(EJn), (2)

где Q - сила тяжести номинального груза и приведенных к его центру масс выдвижных частей телескопических захватов в крайнем выдвинутом положении, Н;

l - номинальное выдвижение телескопических захватов, м;

Н - высота крана-штабелера от уровня головки наземного рельсового кранового пути до верхних направляющих боковых роликов, м;

E - модуль упругости материала колонны, Па;

J - момент инерции сечения колонны при ее изгибе в направлении выдвижения захватов, м⁴;

n - число колонн крана-штабелера.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

ЗНАЧЕНИЯ ДОПУСКОВ, ЗАЗОРОВ И УКЛОНОВ ДЛЯ РАСЧЕТА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

1. Значения допусков, зазоров и уклонов при изготовлении и монтаже кранов-штабелеров приведены в табл. 3.

Таблица 3

мм