Рис. 1. Схемы кранов-штабелеров:
а — мостового; б — стеллажного

К числу недостатков кранов-штабелеров следует отнести работу их лишь в зоне подкрановых путей. Однако при стеллажном способе складирования грузов этот недостаток не имеет значения, так как каждый кран-штабелер обслуживает чаще всего два стеллажа, перемещаясь вдоль их фронта.

Кран-штабелер представляет собой грузоподъемную машину циклического действия, передвигающуюся по рельсовым путям и оборудованную вертикальной колонной, по которой перемещается грузовой захват или специальная платформа. Краны-штабелеры делятся на два типа: мостовые и стеллажные. У мостовых кранов-штабелеров колонна крепится к тележке, перемещающейся по мосту; у стеллажных кранов колонна смонтирована на тележке и перемещается по подкрановым путям.

На рис. 1 приведены схемы кранов-штабелеров. У мостового крана-штабелера мост с тележкой, на которой закреплена поворотная колонна с захватом для груза перемещается по рельсовому пути, смонтированному, например, на стеллажах или на несущих конструкциях здания.

у стеллажного крана-штабелера тележка перемещается по рельсовому пути в проходе между двумя рядами стеллажей. Тележка несет колонну с направляющими для подъемной платформы с захватом для груза.

Мостовые краны-штабелеры в зависимости от конструктивных особенностей классифицируются по различным признакам.

По устройству ходовой части краны-штабелеры подразделяются на перемещающиеся по подкрановым путям опорного и подвесного типов. У опорных кранов подкрановые пути могут укладываться на подкрановые балки или непосредственно на стеллажи. Пролет подвесных кранов не превышает 12 м при грузоподъемности не свыше 5 т.

Рис. 2. Схемы мостовых кранов-штабелеров:
а — опорного, управляемого из кабины; б — опирающегося на стеллажи с управлением с пола; в — подвесного, управляемого с пола

По типу расположения тележки краны-штабелеры подразделяются на краны с тележкой, передвигающейся или по верхнему, или по нижнему поясу моста.

На кранах подвесного типа тележка передвигается только по нижнему поясу; на кранах опорного типа — по верхнему или по нижнему поясу. При перемещении тележки по верхнему поясу увеличивается высота укладки грузов, но тележка не может переходить из пролета в пролет, что особенно важно для многопролетных складов готовой продукции.

При перемещении тележки по нижнему поясу несколько уменьшается высота складирования груза, затрудняется доступ к механизмам тележки, но уменьшается ширина крана.

В настоящее время применяют краны-штабелеры с тележками, передвигающимися как по верхнему, так и по нижнему поясу.

По устройству колонны различают краны с колонной нормальной длины, укороченной и телескопической колонной. Чаще применяют краны-штабелеры с телескопической колонной— с одной, двумя, тремя или четырьмя выдвижными секциями. Краны с такими колоннами свободно проходят над штабелями грузов, над загроможденными проходами. Эти краны используются для укладывания грузов на стеллажи или в штабеля и для погрузки грузов в транспортные средства. Колонна имеет механизм поворота, установленный на тележке. Механизм подъема груза чаще всего осуществляется грузовой лебедкой.

По способу управлений краны-штабелеры разделяют на управляемые с пола или из кабины. Кабина крепится к нижней телескопической части колонны или имеет независимый механизм подъема. Краны с кабиной высокопроизводительны вследствие высоких рабочих скоростей механизмов. Кабина изготовляется из стеклопластика, оборудована вентиляцией и обогревом при работе в складах с температурой воздуха ±5 °С.

При пролете крана до 13,5 м мост его выполняется двухбалочной конструкции. При большем пролете мост имеет конструкцию в виде фермы.

Стеллажные краны-штабелеры обслуживают один или два стеллажа, расположенные по обе стороны одного прохода. Стеллажный кран движется по рельсовым путям, расположенным вдоль этого прохода, и без дополнительных устройств не может перемещаться из одного прохода в другой.

Стеллажные краны-штабелеры легче и проще по устройству, чем мостовые, у них меньше число рабочих движений. Стеллажные краны-штабелеры разделяют на подвесные, передвигающиеся по подвесному пути, укрепленному на стеллажах; опирающиеся на напольный рельс; опорные на стеллаж, передвигающиеся по двум рельсам, укрепленным на стеллажах.

Стеллажные краны-штабелеры позволяют осуществлять складирование грузов на большую высоту (до 30 м). Если принять, что при обслуживании напольными погрузчиками объем склада используется на 100%, то при стеллажном хранении грузов на складах, обслуживаемых мостовыми кранами-штабелерами, складское помещение используется на 165%, а при обслуживании стеллажными кранами-штабелерами— на 180— 250%. Наибольшее распространение в будущем найдут стеллажные краны-штабелеры с автоматическим управлением. Скорость передвижения кранов возрастет до 200 м/мин. Пред.-полагается использовать стеллажные краны-штабелеры для механизации складирования контейнеров грузоподъемностью до 30 т.

Нагрузки, передаваемые кранами-штабелерами на подвесные пути, существенно превышают нагрузки, создаваемые обычными подвесными кранами. Исходя из этого, грузоподъемность подвесных кранов-штабелеров ограничивают 1 т. При малой высоте подъема груза (до 5—6 м) устанавливают краны грузоподъемностью 3,5—5 т.

В каждом случае при установке кранов-штабелеров требуется провести проверочный расчет подвесных путей, перекрытий и их креплений. Для этого необходимо знать давление на крановые пути, которое определяется с учетом массы моста, тетежки с грузом, расположенной в крайнем положении. В расчет вводят горизонтальную приведенную нагрузку, действующую на нижний конец колонны в направлении движения крана и равную 50% от номинальной грузоподъемности.

Рис. 3. Схемы стеллажных кранов-штабелеров:
а — подвесного; б — опирающегося на напольный рельс; в — опирающегося на стеллаж; 1 — ходовая часть; 2 — выдвижной поворотный захват; 3 — горизонтальные ролики; 4 — механизм подъема; 5 — шкаф с электроаппаратурой; 6 — выдвижной телескопический захват; 7 — стол

Приведенная горизонтальная сила 0,5 QH эквивалентна по вызывающим напряжениям и деформациям динамической силе, появляющейся при наезде нижней части крана-штабелера на препятствие на установочной скорости.

На действие каких-либо других нагрузок крановые пути не рассчитывают:

Рис. 4. Схемы к расчету давления катков мостовых кранов-штабелеров на крановые пути:
а — опорных; б — подвесных

В зависимости от вида укладываемых грузов каретка снабжается различными грузозахватными или грузоподхватными устройствами. Для укладки в стеллажи или штабеля кип целлюлозы, рулонов бумаги и картона устанавливают специальные захваты. Для укладки рулонов без пробок в гильзе применяют штыревой захват. Часто грузы укладывают на поддоны. Тогда на каретке устанавливают вилочные подхваты иногда раздвигающиеся от электрического привода.

Рис. 5. Грузозахватные устройства кранов-штабелеров:
а — вилочный захват; б — штыревой захват для рулонов; в — двухштыревой подхват Для рулонов (подводится под рулон); г — торцевой захват для рулонов; д — стрела; е — захват с механизмом наклона вил

Загрузка крана-штабелера с вилочным захватом осуществляется автопогрузчиками с конвейеров, тележек и т. п.

За последние годы число рабочих движений в кранах-штабелерах стали увеличивать. Обычно штабелеры ицеют четыре движения: подъем каретки с грузом, поворот груза, перемещение тележки и крана. Иногда пятым является независимое перемещение кабины по.колонне. Последние конструкции штабе-леров, применяемых в целлюлозно-бумажном производстве, снабжаются сталкивателем груза с вил на стеллажи (при транспортировании кип целлюлозы, пачек бумаги, картонных ящиков с тетрадями, бобинами и пр.).

При проектировании и строительстве складов затраты на стеллажи составляют до 60—80% стоимости оборудования, поэтому при разработке стеллажей особое внимание обращается на снижение их стоимости и массы. Рациональная сварная конструкция отдельных стеллажей с горизонтальными связями позволила снизить их массу до 30—40 кг на одну ячейку грузоподъемностью 1 т.

Рис. 6. Схема установки подвесного крана-штабелера на складе и погрузки готовой продукции в транспортные средства:
1 — неподвижные рельсы для тележки; 2 — тележка с вилочным подхватом; 3 —передвижной мост штабелера; 4 — подкрановые рельсы; 5 — автомашина под погрузкой; 6 — пандус

В целлюлозно-бумажном производстве подвесные краны-штабелеры широко используют для укладки готовой продукции на-складе и погрузки ее на автотранспорт. В этом случае один штабелер обслуживает пролет склада. Для погрузки продукции в автомашину штабелер сходит с моста на неподвижные рельсы, под которыми автомашина устанавливается на погрузку.

На выбор способа укладки груза на складе (штабельный или стеллажный) при использовании кранов-штабелеров основное влияние оказывает форма груза, его размеры, масса, сопротивление радиальному сжатию и др. Рулоны небольших размеров (бумага конденсаторная, кабельная, некоторые виды санитарно-бытовой бумаги) укладываются на стеллажи на поддонах. На каждом поддоне размещают от 4 до 25 рулонов, в зависимости от их размера. Рулоны массовых видов бумаги и картона укладывают в штабеля. Кипы целлюлозы чаще всего .ранят в штабелях, реже — на стеллажах. При упаковке листовой бумаги в деревянные щиты применяют штабельную укладку, а при упаковке пачек лишь в оберточную бумагу или картон — стеллажную или штабельную. Коробки, ящики, грузы неправильной формы (в складах механических цехов) складируют только на стеллажах.

На рис. 7 приведены схемы наиболее распространенных стеллажных складов для хранения готовой продукции на целлюлозно-бумажных предприятиях.

Универсальный склад обслуживается одним мостовым краном-штабелером грузоподъемностью до 2 т. Пролет моста крана достигает 20 м. Здание выполнено из сборного железобетона. Груз в ячейки стеллажей складируется на высоту 4—6 м. Для увеличения производительности крана-штабелера грузы укладываются в стеллажи на поддонах. Рассматриваемая схема складских работ рекомендуется для предприятий со средним грузооборотом и с часто меняющимся ассортиментом выпускаемой продукции.

В другом складе использованы краны-штабелеры опорного типа с укладкой покрановых путей непосредственно на стеллажи. Каждый кран обслуживает два стеллажа.

Силосный стеллажный склад рассчитан на размещение больших запасов готовой продукции. Стеллажи одновременно служат опорной конструкцией для крыши. Стены жестко соединены со стеллажами. Высота штабелирования грузов массой до 100 кг на верхних ярусах и до 200 кг на нижних ярусах стеллажей достигает 20 м. В каждом проходе размещается по одному крану-штабелеру подвесного типа. Иногда в складе размещают два-три крана-штабелера, которые перемещаются из пролета в пролет траверсной тележкой, подкрановые пути которой расположены в торцевых частях склада перпендикулярно подкрановым путям кранов-штабелеров.

В последнее время проводят опыты по укладке рулонов бумаги на наклонных стеллажах, по которым рулоны перекатываются от одного конца стеллажа к другому. Для замедления движения рулонов при перекатывании на стеллажах могут быть установлены стопорные устройства в виде выдвижных упоров с дистанционным управлением. Весь склад обслуживают два крана-штабелера. Погружают рулоны с одного конца стеллажа длиной до 25 м, разгружают и погружают в транспортные средства — с другой стороны. При высоте склада 8 м и диаметре рулонов до 1 м возможно пятиярусное их хранение.

Рис. 7. Типы стеллажных складов, оборудованных кранами-штабелерами:
а — универсальный склад с мостовым краном-штабелером; б — склад с несколькими стеллажными кранами-штабелерами, подкрановые пути которых уложены на стеллажи; в — склад силосного типа, оборудованный стеллажными кранами-штабелерами

Конструктивные особенности стеллажных кранов-штабелеров позволяют осуществлять автоматизацию их управления с большим экономическим эффектом. Однородность грузов и однородность операций позволяет снизить число команд до, двух: взять или положить груз.

Предусматривается установка системы автоматического поиска ячеек стеллажа по вертикали и горизонтали. С помощью клавиш на пульте управления устанавливают координаты требуемой ячейки, а на раме крана-штабелера и вдоль подвесного

Рис. 8. Схема стеллажного склада с наклонными стеллажами для рулонов бумаги и картона пути установлены линейки, положение которых соответствует горизонтальным и вертикальным рядам стеллажей. Линейки изготовлены из магнитного сплава и взаимодействуют с индуктивными датчиками на кране-штабелере. При подходе к ячейке кран-штабелер автоматически уменьшает скорость и останавливается точно против требуемой ячейки.

Рис. 9. Линия загрузки стеллажных кранов-штабелеров:
1, 3 — подающие роликовые конвейеры; 2— место контроля грузов; 4 — поворотная секция приводного роликового конвейера; 5 — контроль размеров пакетов грузов; 6 — распределительный роликовый конвейер; 7 — перегрузочное устройство; 8 — стационарная площадка для установки грузов

Наиболее эффективны складские системы с группой кранов-штабелеров, объединенные единой транспортной линией. Как правило, подача грузов к кранам-штабелерам и вывоз грузов из отделения хранения в экспедицию отправки осуществляются двумя раздельными транспортными линиями непрерывного действия, расположенными с одного торца стеллажей, но на разных уровнях, или с противоположных торцов стеллажей.

Линия загрузки стеллажных кранов-штабелеров состоит из конвейеров, по которым транспортируются пакеты грузов на поддонах. Оператор проверяет грузы и приводит в систему автоматического управления информацию, включающую код операции по установке груза и координаты его местонахождения. Далее с помощью фотоэлементов автоматически проверяются размеры пакета грузов, а на весах — его масса. Если его технические требования удовлетворяют поточной линии, груз транспортируется вдоль ряда кранов-штабелеров до заданного крана, где перегрузочное устройство снимает его с конвейера и устанавливает на загрузочную площадку. Стеллажный кран-штабелер забирает груз и устанавливает его в требуемую ячейку стеллажа. Аналогично работают краны на выдаче грузов.

На случай выхода-из строя системы автоматического управления, краны-штабелеры снабжаются кабиной.

Обычно краны-штабелеры имеют грузоподъемность 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 3,2 и 5 м. Изготовляют их и другой грузоподъемности.