Переход к абсолютному времени для элементов, рассчитываемых на полный срок службы крана-штабелера, производится по данным табл. 4.3 (общее время работы). Для прочих элементов время уменьшается в 2 раза или более (см. выше).

Для нахождения полного числа циклов нагружения какого-либо элемента механизма необходимо общее время работы разделить на длительность одного цикла. Для вращающихся элементов — валов, шестерен, подшипников и т. п. — циклом является один оборот (особенности есть только в планетарных редукторах); при этом частоту вращения следует брать для установившегося режима движения. Полученное таким образом число циклов для механизма передвижения крана-штабелера исполнения ОП умножается на коэффициент 0,8, для механизма передвижения крана-штабелера исполнения ОК. — на коэффициент 0,7, для механизма передвижения грузовой тележки — на коэффициент 0,8. Это позволяет учесть уменьшенное число циклов в режимах разгона и торможения.

Например, для вала механизма передвижения тележки крана-штабелера исполнения ОП, вращающегося с частотой 1000 об/мин и рассчитываемого на полный срок службы, получим полное расчетное число циклов 1000 X X 60.3200.0,8 – 1,54.108.

По оси ординат циклограмм отложена относительная нагрузка. Абсолютная наибольшая ордината нагрузки для механизмов передвижения крана-штабелера и грузовой тележки, а также для механизма вращения колонны кранов-штабелеров исполнения ОП соответствует моменту при разгоне с расчетным ускорением. Абсолютная наибольшая ордината нагрузки для механизма подъема грузозахватного органа, а также для механизма вращения колонны кранов-штабелеров исполнения ОК соответствует моменту при установившемся движении. Последнее объясняется относительной кратковременностью неустановившихся режимов движения указанных механизмов (менее 0,03 от общего числа циклов).

При установлении характеристик режима работы рассматривали мостовые краны-штабелеры всех исполнений и типоразмеров по ГОСТ 16553—82. Для каждого пролета определяли возможное число стеллажей при размере тары 600, 800 или 1200 мм вглубь стеллажа в зависимости от исполнения, с учетом необходимых проходов; затем в зависимости от скоростей механизмов крана-штабелера и высоты подъема вычисляли предельную длину стеллажей для различных значений срока хранения (10, 20, 30 или 60 дней).

Рис. 2. Расчетная схема опорного одноколонного мостовою крана-штабелера:
СК — ось колонны; 0/70 — ось поворотной опоры; ОПК — ось приводных колес грузовой тележки; ОГК — ось грузового каната; УГКР — уровень головки кранового рельса; УГТР — уровень головки тележечного рельса; УП — уровень пола; ПК — плоскость фланца колонны; ПИОТ — плоскость нижнего обреза телескопической рамы; Я — разность между УГКР и УП; Нп — высота подъема грузоподъемного органа; #1 «- разность между УГТР и УГКР; Нг — разность между УГТР и ПФК; Н* — разность между ПНОТ и УП; — пролет моста; Вк — база ходовых колес моста; Ат — колея грузовой тележки; В1 — база ходовых колес грузовой гележки; А1 — расстояние между ОПК и 0/70; Л2 — расстояние между ОГК а ОК; V — координата ОПК

Изменчивость массы грузов оценивалась по гистограмме, приведенной на рис. 4.2 и полученной по результатам обследования действующих складов; средняя масса груза по этой гистограмме составляет 0,6 от номинальной. Из полученного множества возможных циклов работы мостовых кранов-штабелеров выбраны циклы с наиболее напряженным режимом работы для каждого из исполнений.

Для расчета стандартных одноколонных мостовых кранов-штабелеров рекомендуется использовать схему, представленную на рис. 2. Аналогичные схемы для других конструктивных типов мостовых кранов-штабелеров нетрудно разработать, используя приведенные здесь рекомендации.

В кране-штабелере выделяется семь укрупненных конструктивных узлов со следующей закрепленной за этими узлами индексацией: грузовая тележка с расположенными на ней механизмами; колонна (или две колонны у кранов-штабелеров ОКД); телескопическая рама; грузоподъемник (в сборе); кабина (масса кабины плюс масса оператора); пролетные балки (обе в сборе, с установленным на них электрооборудованием); концевые балки (обе, в сборе с ходовыми колесами и механизмами передвижения).

Отдельным элементом является транспортируемый груз, номинальная масса которого обозначена через <3.

Для каждого из упомянутых узлов предварительно определяют номинальные массы (см. выше) и координаты центров масс (х,; у?,). Как показала практика, использование единой абсолютной системы координатных осей неудобно, поскольку тележку приходится рассматривать в различных положениях по длине пролета, а колонну с телескопической рамой, грузоподъемником, кабиной и грузом — в четырех различных угловых положениях относительно грузовой тележки. Поэтому для отсчета горизонтальных координат (хг-; г/;) в качестве осей используют ось колонны, ось поворотной опоры, ось приводных колес грузовой тележки, а также вертикальную плоскость симметрии моста, параллельную осям пролетных балок.

Для отсчета вертикальных координат (гг) также рассматривают несколько различных уровней: уровень головки кранового рельса, уровень головки тележечного рельса, уровень пола, а также плоскость фланца колонны и плоскость нижнего обреза телескопической рамы.

При такой системе отсчета в состав исходных данных приходится дополнительно вводить величины, выражающие расстояния между упомянутыми осями и плоскостями отсчета. Однако эти величины являются естественными конструктивными параметрами крана-штабелера и его опорных конструкций, всегда обозначаемыми на чертежах (например, высота уровня головки кранового рельса над уровнем пола, и т. д.).

В числе прочих геометрических параметров в состав исходных данных включают пролет и базу моста, колею и. базу грузовой тележки, высоту подъема грузозахватного органа, наименьший подход приводной оси грузовой те-• лежки, диаметры грузового барабана и блоков. Описание состава остальных исходных данных для расчета механизмов и металлоконструкций см. «Расчет стеллажных кранов-штабелеров». Порядок и методика расчетов мостовых и стеллажных кранов-штабелеров во многом схожи между собой. Поэтому далее будут даны только различия указанных методик.

При определении сопротивления передвижению крана-штабелера учитывается уклон пути, равный 0,001. Для стеллажных кранов-штабелеров этот малый уклон не учитывался; здесь, однако, принято во внимание, что масса мостового крана-штабелера существенно больше, чем стеллажного той же грузоподъемности. Коэффициент увеличения сопротивления для ходовых колес с ребордами принимается равным 1,5.

При определении коэффициента запаса сцепления приводных колес крана-штабелера принимают, что грузовая тележка установлена в середине пролета, грузоподъемник — в крайнем нижнем положении, а колонна разворачивается таким образом, чтобы статическое давление на ходовые колеса крана-штабелера было наименьшим.

Наибольшее усилие на ходовое колесо крана-штабелера в режимах разгона и торможения определяется при крайнем нижнем положении грузоподъемника с грузом и крайнем положении грузовой тележки в пролете; колонна разворачивается грузозахватом в сторону ближайшей концевой балки. Инерционные силы, соответствующие расчетному ускорению (замедлению), вводят в расчет без динамического коэффициента, а их направление назначают соответствующим догрузке ходового колеса, наиболее нагруженного в статическом состоянии крана-штабелера. Найденное значение усилия применяют для расчета контактных напряжений.

Обеспечение устойчивости мостового крана-штабелера не требует специальной проверки, поскольку колонна и расположенные на ней узлы находятся ниже уровня рельсовых крановых путей. Устойчивость грузовой тележки обеспечивается рельсовыми подхватами или ловителями.

» Сопротивление передвижению грузовой тележки определяется как сила, необходимая для преодоления уклона пути, равного 0,002, а также силы трения качения ходовых колес и подшипников, умноженной на коэффициент 1,1 для безребордных колес с боковыми роликами или на коэффициент 2,0 для колес с ребордами. Коэффициенты трения принимают такими же, как и для ходовых колес крана-штабелера.

Коэффициент запаса сцепления приводных колес грузовой тележки с грузом и без груза в режимах разгона и торможения должен быть не менее 1,1. При этом принимают номинальные значения масс, грузоподъемник — в крайнем нижнем положении; колонна разворачивается таким образом, чтобы давление на приводные колеса было наименьшим. Горизонтальные инерционные силы, соответствующие расчетному ускорению (замедлению) тележки, вводят в расчет без динамического коэффициента, и их направление назначают соответствующим разгрузке приводных колес тележки. Коэффициент сцепления колеса с рельсом принимают равным 0,2.

Наибольшие усилия на ходовые колеса грузовой тележки определяют в режимах разгона и торможения крана-штабелера и грузовой тележки (в отдельности). Наибольшее из полученных значений применяют для расчета контактных напряжений. При этом считают, что грузоподъемник с грузом массой 1,1 номинальной находится в крайнем нижнем положении, колонна разворачивается таким образом, чтобы давление на рассматриваемое колесо было наибольшим. Горизонтальные инерционные силы вводят в расчет без динамического коэффициента, а их направление назначают соответствующим догрузке колеса.

Момент сопротивления вращению поворотной опоры определяется с учетом осевой силы и статического момента от сил тяжести конструкций с коэффициентом 1,05 и груза с коэффициентом 1,1. Горизонтальные силы инерции не учитываются. Для роликовых поворотных опор расчетный коэффициент трения принимается равным 0,01.

Из заданной упорядоченной номенклатуры электродвигателей выбирают наименьший, у которого номинальный момент не менее указанного момента сопротивления вращению, приведенного к валу электродвигателя с учетом передаточного числа и КПД механизма вращения колонны. Таким образом, возможное кратковременное увеличение нагрузки на двигатель вследствие действия горизонтальных инерционных сил и сопровождающих наклонов поворотной опоры при совмещении рабочих движений крана-штабелера будет компенсироваться перегрузочной способностью электродвигателя.

Прочность элементов механизма вращения колонны проверяется на статическое действие двухкратного пускового момента электродвигателя при заторможенном грузовом захвате, если в кинематической цепи механизма нет предохранительного устройства для ограничения величины момента.

Основной предпосылкой прочностных расчетов металлоконструкций, а также ряда элементов механизмов является недопустимость наезда на препятствие при движении крана-штабелера или его тележки на номинальной скорости, а также и на меньших скоростях, вплоть до 0,1 номинальной. Попытка сконструировать абсолютно безопасный кран-штабелер, выдерживающий наезд на препятствие на любой возможной скорости, приводит к конструкциям неприемлемо громоздким и тяжелым.

Таким образом, безопасность движения на скорости, как и у большинства других транспортных средств, обеспечивается в данном случае необходимой квалификацией и внимательностью оператора крана-штабелера.

Напротив, наезд на препятствие колонной или выступающими частями грузоподъемника при движении крана-штабелера или его тележки на установочной скорости или при трогании с места является возможным в межстеллажных проходах и при манипуляциях с грузом. В этом случае безопасность крана-штабелера должна быть полностью обеспечена.

Опыт конструирования, испытания и эксплуатации отечественных мостовых кранов-штабелеров, рассчитанных на основе изложенного принципа, подтверждает его правомерность, а при сравнении с зарубежными конструкциями получаем сопоставимые значения геометрических размеров и масс конструктивных элементов кранов-штабелеров.

Расчетная горизонтальная сила упора в препятствие принимается равной наименьшему из трех суммарных тяговых усилий на ободах приводных колес крана-штабелера, соответствующих пусковому моменту электродвигателей или пробуксовке приводных колес, или началу отрыва холостых ходовых колес от крановых рельсов. Как при вычислении силы упора, так и при расчете ее воздействия на элементы конструкции крана-штабелера принимается, что сила упора приложена к грузозахватному органу в его крайнем нижнем положении; направление силы — вдоль кранового пути, в сторону холостых приводных колес (при таком направлении силы вертикальная нагрузка на приводные ходовые колеса крана-штабелера увеличивается). Рассматривают два положения колонны, при которых грузовой захват расположен вдоль или поперек моста.

При определении силы упора учитывают силы тяжести конструкции с коэффициентом 1,05 и груза с коэффициентом 1,1 Очевидно, что наибольшая сила упора получается при расположении грузовой тележки в середине пролета крана-штабелера. Этот случай является расчетным для проверки прочности и устойчивости колонны, пролетных балок моста, грузовой тележки, телескопической рамы, грузоподъемника, а также для проверки прочности поворотной опоры, валов, подшипников и буксовых узлов ходовых колес грузовой тележки и ее рельсовых подхватов или ловителей. Для последних ввиду их особой ответственности коэффициент условий работы материала и соединений принимается равным 0,5.

При расчете концевой балки, узла присоединения к ней пролетной балки, а также валов, подшипников и буксовых узлов ходовых колес крана-штабелера грузовую тележку следует расположить на наименьшем подходе к концевой балке. В этом случае расчетная сила упора может получиться меньше, чем в предыдущем случае, так как на более удаленном от грузовой тележки приводном колесе крана-штабелера могут реализоваться условия пробуксовки.

Несмотря на это, значения усилий и моментов в перечисленных элементах будут наибольшими ввиду близости к ним вертикальных и горизонтальных нагрузок, передаваемых грузовой тележкой. Коэффициент условий работы для надбукосвых частей концевых балок принимается равным 0,6; для узла присоединения пролетной балки —0,8.

Прочность металлоконструкций колонн, грузовой тележки и грузовых кареток двухколонных мостовых кранов-штабелеров для длинномерных грузов (исполнение ОКД) проверяется для случая упора в препятствие при Движении грузовой тележки. Расчет выполняют по анало-. гни с изложенным. Для этих кранов-штабелеров рассматривают также случай упора в стеллаж при выдвижении грузовых захватов, а также статическое действие силы тяжести груза массой 1,25 номинальной на наибольшем вылете захватов (см. выше).

Для одноколонных кранов-штабелеров рассматривают случай зацепления грузовым захватом за стеллаж при подъеме грузоподъемника. Расчетная вертикальная нагрузка на захват в соответствии с настройкой ограничителя грузоподъемности получается равной 1,25 силы тяжести номинального груза, т. е. такой же, как и от испытательного груза. Однако при зацеплении нагрузка может быть приложена на концах захватов, что более опасно для конструкций грузоподъемника, телескопической рамы и грузового захвата. При расчете прочности указанных элементов считают, что сила зацепления распределяется поровну между концами грузовых захватов, при этом учитывают силы тяжести конструкций с коэффициентом 1,05.

Прочность клыков вил или штыревых захватов проверяют на действие трехкратного номинального груза в предположении равномерного распределения нагрузки между клыками. Сила считается приложенной посредине вылета клыка или штыря.

Расчеты на выносливость металлоконструкций выполняют по аналогии с расчетом стеллажных кранов-штабелеров.

Упругий прогиб пролетных балок моста от сил тяжести грузовой тележки, колонны, телескопической рамы, грузоподъемника и груза в их номинальных значениях не должен превышать 1/1000 пролета моста для кранов-штабелеров исполнения ОК, и 1/700 — для других исполнений.