Механизация переработки грузов на складах тарно-штучных грузов решается различными способами, из которых можно выделить следующие основные схемы:
1) стеллажное или штабельное хранение грузов и их переработка с помощью напольных погрузчиков и штабелеров;
2) стеллажное хранение грузов и переработка мостовыми или стеллажными кранами-штабелерами;
3) хранение грузов на подвижных складах с использованием ленточных, роликовых или подвесных конвейеров и специальных систем.

Установлено, что в наибольшей степени предъявленным требованиям отвечают краны-штабелеры. Благодаря увеличенной высоте складирования и лучшему использованию складского объема, чем при других способах хранения груза, капитальные затраты на строительство складов в этом случае меньше, чем при других способах механизации складских работ.

Краны-штабелеры отличаются высокой производительностью, которая обеспечивается достаточно большими скоростями передвижения, удобством установки и взятия грузов из стеллажей. Напольные машины имеют меньшую производительность на складских работах, так как для установки и извлечения грузов этими машинами требуется производить значительно больше маневров, чем кранами-штабелерами. Благодаря высокой производительности кранов-штабелеров и автоматизации их управления количество обслуживающего персонала и затраты труда на переработку грузов снижаются. Очередность переработки грузов при стеллажном хранении достигается благодаря правильно организованной системе учета. По способу упаковки и хранения грузы можно разделить на несколько групп (сюда не входят жидкие, насыпные и навалочные грузы, а также стройматериалы):

I. Мелкие изделия, метизы, запчасти, заготовки, хранящиеся россыпью или в упаковке в специальной складской таре. Как правило, для хранения таких грузов применяется металлическая тара, приспособленная для установки в стеллажи и штабеля с помощью вилочных захватов. Грузоподъемность ящиков обычно не превышает 1000 кг, однако при хранении литья, поковок или металлических заготовок иных видов грузоподъемность тары может быть больше (2 и даже 3,2 т).

II. Мелкие и средние изделия, упакованные в заводскую тару, — ящики, коробки, банки, фляги и т. п., и уложенные в пакеты на плоских или стоечных поддонах, приспособленных как для транспортирования, так и для хранения в стеллажах. К этим грузам относятся различные изделия, выпускаемые машиностроительной и химической промышленностями, а также товары народного потребления и продукты пищевой промышленности. Грузоподъемность пакетов обычно составляет 1000, реже 2000 кг.

III. Изделия, хранящиеся по одному или по несколько штук на стандартных или специальных поддонах или в обрешетке. Сюда относятся изделия машиностроения: электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, редукторы, изделия бытового назначения (холодильники, стиральные машины и т. п.), a i штампы, модели, приспособления.

IV. Длинномерные материалы: прокат черного и цве металла, трубы, стройматериалы, изделия химической и ре технической промышленностей. Длинномерные материалы спортируют и хранят связками, в заводской упаковке или i циальных складских поддонах. Грузоподъемность одного п достигает 15 т.

V. Крупногабаритные изделия бестарного хранения. К относят изделия и материалы, которые невозможно или неэ мично хранить в таре или на поддонах. Грузы этой группы в разнообразны, разнообразны и способы их хранения. Так, р ные материалы (бумагу, металлическую ленту, резиноте? ские изделия) хранят в штабелях и на стеллажах. Для ук рулонов используют мостовые краны-штабелеры, обору; ные штыревыми, вилочными захватами или боковыми мами.

Наибольший удельный вес в общем грузообороте тарно-ных грузов занимают грузы I и II групп. Эти грузы перерг вают мостовые краны-штабелеры, оборудованные вилочны» хватами, а также стеллажные краны-штабелеры.

Грузы III группы транспортируют на поддонах или в cnei ной таре, приспособленной для работы с вилочными захв; Для их погрузки и разгрузки чаще всего используют мое краны-штабелеры, что не исключает возможности приме для этой цели стеллажных кранов-штабелеров при больших оборотах или в условиях ограниченных складских плот когда необходимость увеличения емкости склада является р щим требованием при выборе складского оборудования. П нее обстоятельство особенно часто возникает на машиностро ных заводах, где крупногабаритные заготовки, полуфабр и изделия хранят на промежуточных складах в стеллажах, обслуживаемых стеллажными кранами-штабелерами.

Рис. 1. Примеры применения стеллажных кранов-штабелеров

Для переработки грузов IV группы краны-штабелеры используют преимущественно в случаях, когда материалы хранят в закрытых помещениях: на складах труб, проката цветных металлов и качественных сталей, листового металла. Обязательным условием применения кранов-штабелеров является хорошее состояние пакетов и их однотипная упаковка (или увязка). Выбор типа крана-штабелера определятся в основном грузооборотом склада. При сравнительно небольших грузооборотах используют мостовые универсальные или специализированные краны-штабелеры, на крупных складах металла применяют стеллажные краны-штабелеры.

Грузы V группы, как правило, перерабатывают мостовыми кранами-штабелерами, оборудованными специальными грузозахватными устройствами, ассортимент которых достаточно разнообразен. При этом широко используют жесткие грузозахватные устройства и захваты-кантователи. На рис. 2 показан мостовой кран-штабелер, установленный на складе рулонной бумаги. Грузозахватный орган крана-штабелера выполнен в виде цилиндрического ложемента, диаметр которого соответствует размеру рулона. При необходимости хранить подобные материалы и изделия в высотных стеллажах, обслуживаемых стеллажными кранами-штабелерами, грузы укладывают в поддоны или обрешетку (при этом грузы «переходят» в III группу).

Рис. 2. Мостовой кран-штабелер на складе синтетических рулонных матеоиалов

Выбор кранов-штабелеров, их типов и параметров неразрывно связан с другими вопросами проектирования складов и прежде всего с определением высоты и размеров последних. Схемы меха низации складов и номенклатура складского оборудования поз воляют при одних и тех же исходных условиях создавать различ ные варианты, отличающиеся организацией, технологией, обору дованием, размерами и, что самое важное, технико-экономическим) показателями. Проведенный ЦКБА анализ вариантов склад; запчастей с годовым грузооборотом 125 тыс. т, разработанные с применением современной технологии и оборудования, отличаю щихся один от другого высотой помещения и типами кранов штабелеров, показал, что разница в капиталовложениях и эксплуа тационных расходах может достигать 10—15% при минимально! стоимости склада около 3,0 млн. руб. Приведенный пример иллю стрирует необходимость при проектировании складов и выбор оборудования в оптимальном решении, обеспечивающем высоки! экономические показатели. Экономичность принятых решени! можно оценить коэффициентом использования площадей и объе мов, удельной нагрузкой на 1 м2 площади или на 1 м3 объем и т. д. Однако эти критерии оценивают лишь некоторые сторонь проекта. Основным показателем, определяющим эффективное™ выбранного варианта склада, является величина приведенньи расходов, приходящаяся на 1 т емкости или грузооборота (приведенные расходы складываются из капитальных затрат, отнесенных к сроку окупаемости, и эксплуатационных расходов).

Анализ структуры приведенных расходов показывает, что наибольший удельный вес в общем комплексе участков складов имеют отделения хранения грузов, на долю которых приходится 70—80% всех затрат. Из этого следует, что оптимальный вариант склада следует искать прежде всего при разработке проекта отделения хранения груза, определяющего компоновку и архитектуру всего склада. Это тем более важно, что в отделении хранения используют оборудование (краны-штабелеры, стеллажи, тару) относительно ограниченной номенклатуры, выполняющее независимо от назначения склада однородные операции по установке грузов в стеллажи и выдаче их из стеллажей. Поэтому имеются все предпосылки находить оптимальный вариант склада при проектировании методами линейного программирования.

Исследования показали, что при небольших грузооборотах более низкая себестоимость переработки грузов достигается при использовании мостовых кранов-штабелеров, управляемых с пола (в складах высотой до 7,2 м) и из кабины (в складах высотой до-12,6 м). При относительно больших емкостях и грузооборотах на складах высотой до 12,6 м мостовые и стеллажные краны-штабелеры имеют примерно одинаковые технико-экономические показатели. Капитальные затраты на единицу емкости склада, (на 1 т грузооборота) ниже при применении сталлажных кранов-штабелеров благодаря лучшему использованию складских объемов. Эксплуатационные расходы, наоборот, при работе стеллажных кранов-штабелеров выше, так как возрастает количество обслуживающего персонала. Таким образом на универсальных складах могут применяться не только мостовые, но и стеллажные краны-штабелеры, когда необходимо уменьшить площади и снизить капитальные затраты, а также, когда заказы мелких изделий необходимо комплектовать непосредственно в кабине крана-штабелера, так как мостовые краны-штабелеры для этих целей обычно не применяются. На рис. 3 показан универсальный склад, оснащенный мостовыми и стеллажными кранами-штабелерами производства кмз.

Рис. 3. Универсальный склад, оснащенный кранами-штабелерами, выпускаемыми Кадиевским машиностроительным заводом

На крупных специализированных складах, где чаще всего перерабатывают грузы первой и второй групп, стеллажные краны-штабелеры являются основным видом оборудования. Они позволяют увеличить высоту складов до 16,2 м и более. В отдельных, случаях строят склады высотой до 40 м. Увеличение высоты складирования грузов позволяет значительно снизить затраты на строительство складских зданий. Это объясняется тем, что с увеличением высоты зданий их объем возрастает быстрее, чем дополнительная стоимость строительных конструкций. Кроме того,, уменьшаются площади складов, снижаются затраты на подготовку площадок, фундаментов под оборудование, сантехнику. Ввиду сокращения транспортных линий и коммуникаций уменьшается также стоимость технологического оборудования. На рис. 4 показана зависимость удельных экономических показателей отделений хранения грузов на складах машиностроительных предприятий от высоты складов. Из графиков видно, что-с увеличением высоты склада от 6 до 16,2 м стоимостные показатели уменьшаются почти вдвое.

При применении стеллажных кранов-штабелеров появляется еще одна возможность снижения стоимости строительства, так. как стеллажи можно использовать в качестве опоры для стен и перекрытия здания склада. При достаточно большой высоте полезная нагрузка на стеллаж в несколько раз превышает дополнительную нагрузку от массы перекрытия. Поэтому при использовании стеллажей в качестве опоры конструкции здания их масса практически не увеличивается. С другой стороны, благодаря уменьшению пролетов между опорами значительно снижаются масса перекрытия и его стоимость. При этом из-за отсутствия специальных строительных конструкций, поддерживающих крышку здания, стены выполняют из легких панелей и крепят к стеллажам. Примером такого решения является склад комплектующих изделий, построенный в Берлине в 1971 г. Склад состоит из трех основных частей: зоны приема и выдачи товаров (на рис. 98 не показана), склада нормальных поддонов, оборудованного 32 стеллажными кранами-штабелерами грузоподъемностью 1,2 т, и склада негабаритных товаров, оборудованного мостовыми кранами-штабелерами подвесного типа грузоподъемностью 2 т. Первая и третья зоны размещены в зданиях, изготовленных из сборных железобетонных конструкций высотой соответственно 6 и 10,8 м. Склад нормальных поддонов, имеющий высоту 15,45 м, состоит из стеллажей, на которые опирается крыша и крепятся облегченные панели стен. Площадь склада около 28 тыс. м2.

Рис. 4. Зависимость удельных экономических показателей отделений хранения грузов от высоты помещений при использовании кранов-штабелеров:
1 — мостовых; 2 — стеллажных; К, Э, П — капитальные, эксплуатационные и приведенные расходы

Опыт строительства склада позволил провести экономические исследования по выявлению оптимальной вксоты аналогичных складов на основе сравнения вариантов складов с одинаковой емкостью и технологией, но с разными высотами и соответственно с разными размерами площадей застройки. Исследования показали, что при увеличении высоты здания снижаются затраты на строительные работы и на оборудование, но повышается удельная стоимость стеллажей, так как при увеличении высоты возрастает нагрузка, а значит, сечение и масса элементов металлоконструкции. При высоте 21,6 м суммарная стоимость строительства является минимальной. Приведенное исследование является одним из первых в этой области и не дает исчерпывающего решения для различных случаев проектирования складов, однако указывает направление в поиске оптимальных вариантов.

Рис. 5. Зависимость капитальных затрат К на одну ячейку стеллажа при строительстве складов, в которых стеллажи служат опорами для ^крыши и стен здания, от высоты стеллажа Н:
1 — строительные работы; 2 — оборудование; 3 — ме« таллоконструкции; 4 — общие капитальные затраты

Отметим дополнительные факторы, влияющие на выбор высоты складов. При строительстве крупных складов в черте города, в условиях ограниченных площадей, экономичны склады высотой до 25 м. Если размеры площадей, отведенных под строительство складов, не лимитируются и склады удалены от поставщиков оборудования (кранов, стеллажей), следует ограничиться высотой 16,2 м. При этом элементы стеллажей, полностью изготовленных в заводских условиях, могут транспортироваться по автомобильным и железным дорогам, что позволяет улучшить условия и повысить точность их монтажа. При большей высоте приходится стеллажи стыковать по высоте, что ведет к усложнению монтажа.

С учетом изложенного можно рекомендовать при строительстве крупных специализированных складов, перерабатывающих грузы I и II групп, применять стеллажные краны-штабелеры и использовать стеллажи в качестве опоры складских зданий при высоте последних 16,2 м (и выше в обоснованных конкретных случаях). При строительстве крупных универсальных складов, где грузы I и II групп имеют достаточно большой удельный вес, можно придерживаться тех же принципов при проектировании участка склада для их хранения, а грузы III, IV и V групп (если они имеются) размещать в здании обычного типа высотой 10,8 или 12,6 м, сблокированном с первым.

—

Склады являются неотъемлемой частью предприятий всех без исключения отраслей народного хозяйства: промышленности, сельского хозяйства, материально-технического снабжения, торговли. Среди складируемых грузов различных видов: сыпучих, жидких, тарно-штуч-ных, длинномерных, крупногабаритных (строительные конструкции и детали), значительный объем занимают так называемые тарно-штучные и длинномерные грузы.

К тарно-штучным грузам относятся любые виды материалов и изделий, в том числе сыпучих и жидких, упакованных в мелкую тару и хранимых в ящичной таре или в пакетах на поддонах, а также единичные изделия.

К длинномерным грузам относятся: прокат черного и цветного металла, строительные детали и материалы, длина которых многократно превышает размер поперечного сечения.

По способу упаковки и хранения тарно-штучные и длинномерные грузы можно разделить на несколько групп.

I группа — мелкие изделия, метизы, запчасти, заготовки, хранящиеся россыпью или в упаковке в специальной складской таре. Приспособлены для установки в стеллажи и штабели с помощью вилочных или телескопических захватов. Грузоподъемность ящиков обычно не превышает 1,0 т, однако при хранении литья, поковок или металлических заготовок иных видов грузоподъемность тары может быть больше — 2 и 3,2 т.

И группа — мелкие и средние изделия, упакованные в заводскую тару (ящики, коробки, банки, фляги и т. п.) и уложенные в пакеты на плоских или стоечных поддонах, приспособленных как для транспортирования, так и для хранения в стеллажах, К этим грузам относятся различные изделия, выпускаемые машиностроительной и химической промышленностью, а также товары народного потребления и продукты пищевой промышленности. Грузоподъемность пакетов обычно составляет 1,0, реже — 2,0 т.

III группа — изделия, хранящиеся по одному или по несколько штук на стандартных или специальных поддонах или в обрешетке. Это изделия машиностроения: электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, редукторы, изделия бытового назначения (холодильники, стиральные машины и т. п.), а также штампы, модели, приспособления.

IV группа — длинномерные материалы: прокат черного и цветного металла, трубы, стройматериалы, изделия химической и резинотехнической промышленностей. Длинномерные материалы транспортируют и хранят связками, в заводской упаковке или в специальных складских поддонах. Грузоподъемность одного пакета достигает 15 т.

Эти грузы на складах перерабатывают в настоящее время, как правило, с помощью кранов штабелеров, что позволило: снизить капитальные затраты на строительство складов в результате лучшего использования площадей и вместимости складов, увеличения высоты складирования до 10—15 м и более, применения эффективных строительных конструкций с опорой зданий на стеллажи;

увеличить производительность труда обслуживающего персонала, снизить себестоимость переработки грузов вследствие увеличения производительности оборудования, степени механизации и автоматизации производственного процесса складирования грузов;

улучшить организацию и технологию переработки груза на складах в результате обеспечения одинаково удобного доступа ко всем грузам, хранящимся на складах, сокращения времени укладки грузов на хранение и выдачи их потребителям.

Широкая номенклатура применяемых на складах кранов штабелеров обусловлена следующими факторами: вместимостью и грузооборотом склада; грузоподъемностью складских единиц; характеристикой грузов по способу упаковки и хранения; наличием площадей для строительства склада или готовых помещений; возможностью строительных и монтажных организаций в данном промышленном районе и т. д.