Эксплуатация стеллажных систем зачастую сопровождается ударами погрузочно-разгрузочной техникой по нижним частям стоек. Многие компании пытаются сэкономить на безопасности, отказавшись от отбойников. Или недооценивают деформацию стоек, продолжая складировать продукцию после многочисленных ударов погрузчиком.
И то и другое может обернуться обрушением стеллажей, что влечет за собой не только финансовые потери, но и возможные травмы работников склада. Эта статья поможет оценить способность стеллажей выдерживать динамическое воздействие и продемонстрирует потери элементами несущей способности в следствии ударов.
Конструкторским подразделением ИМВО был исследован паллетный стеллаж (Рис.1.) состоящий из 4 секций по 5 уровней складирования. Масса каждого груза 1000 кг., что соответствуют максимальной нагрузке.
Рис.1. Общий вид конструкции
Для сравнения были произведены удары твёрдым телом массой 1800 кг. по стойке на расстоянии 0,5 м. от опорной поверхности (Рис.2.) с заданной начальной скоростью V0. При этом была определена максимальная начальная скорость тела, при которой не происходит обрушения стеллажа. А также остаточная несущая способность стоек при наличии деформации.
Рис.2. Динамическое воздействие на конструкцию
Свойства материала
При динамических нагрузках происходят значительные деформации. На рис. 3 представлена диаграмма деформирования, построенная по результатам испытаний стеллажей.
Рис.3. Диаграмма растяжения материала
Реакция конструкции на динамическое воздействие
Конечно-элементная модель конструкции, представленная на рис. 4, построена из пластинчатых и стержневых элементов (стойки и траверсы области воздействия смоделированы пластинами, в остальных частях стержневые элементы). Было произведено воздействие контактного шара на вторую от края стеллажа стойку (наиболее нагруженную). Варьировалась начальная скорость ударяющего тела V0 от 0.3 до 1.0 м/с. Потерей устойчивости конструкции считается самопроизвольное движение с последующим обрушением.
В результате испытания установлено, что потеря устойчивости конструкции происходит при начальных скоростях ударяющего тела выше 0.4.м/с. ( 1.5км/час)
Рис.4. Общий вид конечно-элементной модели конструкции 1 – стержневые элементы; 2 – пластины.
Рис.5. Вид модели конструкции в области динамического воздействия
Рис.6. Движение конструкции при потере устойчивости
Рис.7. Положение элементов в зоне удара в момент остановки ударяющего тела без потери устойчивости
Рис.8. Напряжения в конструкции в момент остановки ударяющего тела
Потери несущей способности стойки вследствие деформаций
Для определения потери несущей способности стойки при наличии видимых дефектов производилось продольное сжатие стойки плоскими поверхностями путём перемещения сжимающей плоскости (рис. 9.).
Рис.9. Задача о сжатии стойки продольной силой плоскими поверхностями:
а – Расчётная схема;б, в – форма стойки после потери устойчивости.
Цель этой задачи – измерить максимальную силу, которую способна выдержать стойка до потери устойчивости. На рис.10 представлена зависимость продольной силы от перемещения сжимающей плоскости.
Рис.10. Зависимость продольной силы от перемещения верхнего среза стойки
Из графика видно, что максимальная продольная сила, которую может выдержать недеформированная стойка P0 равна 137045,0 Н. (13,7 т.)
Для оценки влияния дефектов на несущую способность были сформированы модели балки с идеализированными дефектами формы (рис.10). В результате для этих моделей получены различные значения максимальной силы, которую может выдержать стойка (табл. 1). В таблице также указано соотношение максимальной силыPmax, которую выдерживает стойка к максимальной силе P0 в процентах.
Рис.11. Модели стойки с тремя идеализированными дефектами
Таблица 1. Максимальные усилия и относительная несущая способность
(% от максимальной) при наличии дефектов формы стоек.
|
№ п/п |
Максимальный эксцентриситет |
Тип дефекта формы | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 1 | 10 | 117521,0
85,8% |
94020,9
68,6% |
99721,0
72,8% |
| 2 | 25 | 88984,8
64,9% |
61863,5
45,1% |
65830,7
48,0% |
| 3 | 50 | 62793,3
45,8% |
37628,1
27,5% |
40355,7
29,4% |
| 4 | 100 | 36842,9
26,9% |
19420,2
14,2% |
21973,2
16.0% |
О том, как защитить стеллажные конструкции читайте наш обзор стеллажных пластиковых отбойников A Safe, а также как правильно спланировать складское пространство с учетом конструкций A-SAFE.
Преимущества автоматизированных систем хранения на складе для производства.
Паллетные стеллажи для склада стройматериалов
Консольные стеллажи для склада стройматериалов
