横梁式托盘货架是仓储货架中非常重要而又常用的一种货架,常配合叉车和托盘使用。横梁式托盘货架要满足多方面要求,方案设计要严密可行,既不选材过剩,也要满足承载;部件的制造工艺要有利于包装与搬运,还要考虑后期因叉车碰撞需更换零部件的可能。

◆ 本文作者: 沈建 ◆

横梁式托盘货架由于其使用功能的变化以及对货物安全性的考虑,配置非常丰富。托盘货架涉及到的配件有层板、层网板、跨梁、背挡梁、背封网、护脚和护栏等。

当托盘深度尺寸小于货架前后横梁距离(深度尺寸)时,常采用层板或层网板作为支撑,这也能防止小件货物因误操作而从横梁内坠落。钢层板所属横梁为P型(阶梯型)或内侧焊接角钢的抱焊梁;当层板为木板时,可采用带限位的跨梁,木层板直接放在前后限位的跨梁上。层网板跨在前后横梁上,无需螺丝安装,常见网目为50*50或100*50,线径为φ4.0~φ5.0,下面焊接角铁加强筋加强。跨梁挂在前后横梁上,也能避免托盘没有同时放在前后横梁上所产生的坠落危险,并支撑托盘货位。

背挡梁是对放置货物的托盘进行限位,叉车操作时托盘后端面以触碰背挡梁为准。背挡梁一般采用螺丝安装在货架后面两根立柱上,根据托盘高度以高出横梁表面150~200mm为宜。

背封网是为了防止货物从后面坠落而采取的货架配件方式,尤其是单面操作(单排货架)而又不靠墙面的货架,如杰西博工程机械(上海)有限公司(JCB)和英潍捷基(上海)贸易有限公司库房货架均采用这种货架配件方式。背封网也采用螺丝安装在货架后面两根立柱上,美观大方,安全可靠。

护脚和护栏是为防止叉车碰撞货架立柱和立柱片组件而经常采用的安全配置方式。货架立柱一旦被叉车撞击,难免弯曲变形,从而导致货架承重消弱。护脚常用的形式有“L”型和U型。护脚和护栏通过膨胀螺栓与地坪面固定。

◆ 图1.2 货架配置图 ◆

货架横梁层与立柱承载力设计

在货架设计中必须要考虑承载因素,承载不足则造成横梁挠度超差,横梁弯曲,影响承载力;承载过剩,则浪费材料,成本提高,降低客户的实际使用价值。

货架受力体现在横梁层所承受的货物垂直压力和立柱所承受横梁层的剪力上。承载力分为动载和静载,横梁层的承载是托盘货物存放上面的静载,托盘首先承载叉车在搬运货物运动过程中的动载,然后同横梁层一起承载着静载。

■ 横梁层承载及截面大小

重型货架横梁采用“C”型抱扣焊接结构,强度高,抗冲击性能好,刚性强。《CESC23:90钢货架设计规范》规定托盘横梁的最大挠度不宜大于其跨度的1/200,横梁在满载时,设计规定为最大挠度小于1/250L。

重型货架横梁层的承载能力,按简支梁承受均布载荷计算,其承载力为:

横梁层的承载力为P(总载重),材料的许用应力为[σ],横梁长度为L , 抗弯截面模量为Wz。对Q235取许用应力为120MPa,Q215取105MPa,Q195取90MPa。对后两种材料的横梁层承载力,需在Q235的基础上分别乘以系数0.875、0.75。

重型货架客户要求每层的承载一般为8 0 0 k g ~ 3 0 0 0 k g ,对应的横梁截面为80×50mm、1 0 0 × 5 0 m m 、1 1 0 × 5 0 m m 、1 2 0 × 5 0 m m 、1 4 0 × 5 0 m m 、160×50mm。横梁结构为抱焊梁,材料厚度取值一般为1.5mm、1.8mm和2.0mm。如个别客户要求货架每层的承载大于3000kg小于4000kg,可采用三立柱结构的立柱片,每层的横梁数量为三根。在这种要求下, 立柱片的宽度不易超过1200mm。

■ 立柱承载及截面大小

在上述中提到,立柱承受横梁层的剪力,横梁层载承的重量愈大,对立柱的要求就愈高,常体现在立柱的截面大小、弯曲面多少和材料厚度上。货架上所有的承载力都传递到立柱上。

立柱正面均匀分布着许多异型孔,异型孔用来插接横梁两端的挂齿和安全销或弹力安全扣。孔型通常采用倒八字长方孔、菱形孔、倒三角孔和滴水孔等,挂齿挂上后在货物重力的作用下自动锁紧,横梁与立柱的连接为双斜面正面契紧无间隙式结构,连接牢固,受力状态和稳定性好。

◆ 图1.3 货架背封网(上)和层网板(下) ◆

重型货架立柱的截面尺寸通常有75×55mm、80×60mm、90×56mm、90×60mm、90×65mm、90×67mm、100×90mm和120×80mm等,弯曲面数量12~21个,材料厚度取值为1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.3mm和2.5mm。

■ 主体零件材质及机械性能

货架钢结构的钢材采用SS490、SS400及Q235等级B、C、D的碳素结构钢及Q345等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢;因为这些牌号的钢材具有多年生产使用的经验,材质稳定、性能可靠、经济指标较好,且采用宝钢系列钢号产品,具有较稳定的机械强度。

货架主体零件是立柱和横梁。立柱和横梁的材质一般为热轧钢板(SPHC),钢号分别为SS490和SS400。SS490和SS400是日本牌号,相当于国内牌号Q255\Q275和Q235。国外标准的结构钢常按抗拉强度来分类,其中490和400即表示σb的最小值为490MPa和400MPa。

制造工艺流程及表面处理

■ 制造工艺流程

货架主要部件制造工艺流程:原材料(带钢)纵剪–上卷–开卷–预校直-自动送料冲孔(立柱正面、侧面孔)–冷弯成型–校直–切断–检验–(焊接)–表面喷塑–成品包装–入库\分发。

其中在制造工艺流程中,自动送料冲孔是非常重要的工艺流程节点和生产环节。货架立柱的自动送料系统及压力机是货架产品的关键质量控制点,直接影响到货架立柱的冲孔精度以及与横梁的配合尺寸等。NC伺服送料自动冲孔线是程序控制的高速送料冲孔系统,保证了可满足全自动立体仓库所用立柱的冲孔精度。生产现场测量的数据经过分析可知,实际孔位控制精度σ基本稳定在±0.15mm以内,且孔位误差符合正态分布规律,基本稳定在6σ以内,能满足加工精度要求。

货架制造涉及到冷弯机组系统,其工作速度最大可达到每分钟25米以上,平均运行速度可达到每分钟6米,并根据孔位分布情况和定尺长度进行跟踪液压切断,根据多年的加工生产经验,平均日产量20吨以上,最大日产量可达100吨。

■ 表面处理

由于喷漆施工对环境有污染,对人体有毒害,并且喷漆附着力不强,涂层耐磨耐腐能力差等,目前主要采用喷塑作为货架表面处理方式。喷塑优势主要在于不需稀料、施工固化时间短、无需底漆、涂层外观质量优异、对施工人员技术要求不高、成本低以及喷涂过程中不会出现流淋现象。

■ 静电喷涂工艺

重型货架环氧树脂粉末静电喷涂工艺包括:热脱脂(除油)–酸洗(除锈)–热磷化或钝化–自动喷涂–高温固化—冷却—取件–包装入库,表面经过前期处理(除油、除锈和磷化等),再进行自动喷塑处理。

将工件表面的粉末涂料加热到180±5度,并保温15分钟,使之流平、固化,落下的粉末通过回收系统回收再利用。

整个静电喷涂过程采用悬挂链输送,以减少空气中杂质对工件表面的影响,有利于数字化操作控制及各类处理工艺参数的稳定控制,能确保各类货架产品的表面质量。

表面处理不允许混有杂质和颗粒,对色差现象进行严格控制。

■ 数字化喷粉设备

数字化喷粉设备一般采用瑞士金马公司产品,由六至十支自动喷枪和两支人工喷枪组成,人工喷枪为补枪,用于构件易产生电磁屏蔽的死角位置的补粉,从而保证了整个构件内外涂层平滑,无色差,无缩孔包花等现象。

■ 颜色

重型货架表面标准颜色一般有立柱片蓝色和横梁橙色,但也有少数重型货架喷成浅灰色、绿色和横梁黄色。表面颜色可以根据客户需求订做,但货架需要有一定的数量或增加喷涂费用来满足客户要求。

■ 标准重型货架规格的确定

货架长度W和货架宽度D是根据托盘大小确定的,同一组货架每层一般设计2~3个托盘货位;货架高度即立柱片的高度,是根据托盘货物的高度而定的,在立柱高度在基准孔确定的情况下,间距75mm孔距的立柱高度必须选择75mm倍数的高度,间距50mm孔距的立柱高度必须选择50mm倍数的高度。

货架高度选择时,要注意库房上面的顶梁或照明设备;货架长度和宽度根据托盘确定后,还要考虑到墙边或柱边的消防设备或电控设备。

横梁式托盘货架规格兼容不同类型的搬运设备,横梁高度可以灵活调节,以适应不同货物的高度。

■ 重型货架对仓库建筑的要求

仓库建筑要满足通风、采光、消防、物流通畅等基本要求,货架安装地坪面平整度允许偏差应符合有关规定。

仓库地面的承重大小,需要客户从土建方那里获取。这个很重要,如果仓库地面承重超出货架承重很多,必然会对地面造成影响,甚至使地面下沉或变形,严重时甚至会塌陷,造成安全事故。不能考虑仅为节省空间而设立高位货架,要充分考虑高位货架存放货物的重量。

货架安装地面平整度允许偏差应符合下表规定( 参照ZBJ83015-89标准)。

在货架区内,货架基础地坪的沉降变形应小于1/1000。这里值得一提的是,重型货架立柱底脚板或底座在仓库地坪上通过地桩膨胀螺栓固定后,地桩膨胀螺栓是不可以拆卸的。货架立柱如果因叉车撞击变形需要更换时,可以拆掉底脚板或底座与立柱连接的紧固件,更换立柱。不建议将重型货架立柱和底脚板或底座焊在一起,因为既无法更换立柱,也不利于包装和长途运输。

重型货架的安装

安装工在货架安装前要清点货物零件的数量,分门别类,当零件数量缺少时要提前补缺;弄清楚每种零部件的安装部位等,在安装时做到思路清晰,心中有数。

货物整理完毕后先安装立柱片,超过四米高的立柱片立起时至少需要四人操作,一人固定横梁,搭出简易框架。然后根据图纸上的标注要求,把每层横梁上下间距安装到位。每组货架装好后连成一排,拉线矫直,客户确认布局后,冲击钻钻孔,锁紧地桩膨胀螺栓。

对货架进行一次终检,遇到因运输问题碰伤的零部件采用手罐漆两次修补,最后对整个库房进行清扫,完美地结束安装任务。

货架安装应按图施工,当施工时发现与设计有不符之处,应及时提出。安装中采用的各种计量检测器具、仪器和设备应符合国家现行计量法规的规定,其精度等级不低于安装要求的精度等级。


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