如何设计仓储货架

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1、3.33.3 货架的设计货架的设计货架是用来存放货物的结构件,货架由立柱片、横梁和斜撑等构件组成。3.3.13.3.1 货架的作用与功能：货架的作用与功能：货架是自动化仓储系统个主要的储存设备。货物有着直接的关系。货架的作别处功能如下：(1)货架是用钢材或钢筋混凝土制成的架子 N，扩大仓库的储存能力 q，货架的结构形式对实现机械化非常有效，可以用增大货架的高度来充分利用仓库的空。(2)存放在货架中的货物，相互之间不接触、不挤压，减少了货物的损坏。(3)采用货架储存货物存取力使，结合列算机管理卉易实现先入先出。(4)可以采用防潮、防华、防盗答措施来提高货物储存的质量：(5)新型货架的结构形式钉利

2、于实现仓储系统的自动化管理。3.3.23.3.2 货架的设计要求：货架的设计要求：整体式立体仓库的技术关键是货架系统，故其设计依据主要体现在货架方面， 货架的受力分析和计算是这一技术的重点。其设计依据主要从以下几个方面出发：（1）受力恒荷载：恒荷载指货架本身结构的自重，连接 C 型钢和房架、檩条、房架、屋面板、墙板的重量。（2）受力活载荷：活载荷指搁置在货架上的货物和托盘的重量，还涉及屋面的雪（雨）载。（3）竖向冲击荷载：指堆垛机存放货物时产生的冲击载荷。（4）风载：是整体式立体仓库受力计算的重点。一般而言，整体式立体仓库的投资者是以合理有效利用空间出发的，所以整体式立体仓库的高度较高， 一般

3、 高宽比:L（高度）=1.5-2W（宽度），这样，仓库在风载作用下的安全性是一项重要的指标。 风载对货架立柱的影响的计算一般将通过钢结构受力计算软件来完成，同时要采用系统受力仿真和理论计算进行复核。（5）抗震裂度：按 GBJ11-89建筑抗震设计规范执行，一般取抗震裂度设防等级为 7 级。货架结构应按上列荷载效应的最不利组合设计。 在设计整体式立体仓库的货架结构时， 尤其注意下列两种最不利的荷载的组合：风载起作用时的全库空载状态下的受力；水平地震作用时全库满载下的受力。另外，对仓库货物分配状态要充分给予考虑，即仓库一侧满载，另一侧空载状态时，仓库基础的受力分析。 尽管存在着仓库的货物分配存放理

4、论； 尽管在仓库的使用说明中已规定货物在仓库中的分配存放尽可能的均匀，但在设计计算时我们必须考虑最坏的可能。货架型式的选择也是整体式自动仓库很关键的问题。 货架按其结构型式分为整体式焊接货架和组装式货架。 按标准规定，组装式货架的立柱最大垂直偏差不应大于全高的 1/120，而库架合一整体式货架立柱的垂直偏差不得大于全高的1/1000，垂直绝对偏差值不得大于 10mm，因此可以看出，整体式货架的加工和安装精度要比组合货架要高。 整体式自动仓库的货架型式选择主要取决于各种荷载的计算， 取决于仓库的外型尺寸。由于组装式货架在安装施工中具有较大的不确定性，所以在整体式仓库的设计上经常采用的是整体式焊接

5、货架。整体式焊接货架的立柱选材也有方管、矩型管、槽钢等材料，根据型材本身的特性和指标，选择方管为佳。货架的种类很多，常见的旋转式货架有水平旋转式和垂直旋转式：旋转式货架装有电力驱动装置， 货架可沿两个直线段和两个曲线段组成的环形轨道运行要存入货物时， 计算机快速检索和寻找储位，货格自动以最近的距离旋转到拣货点停止，将货物存入货格。要取货时，把货物所在的货格编号输人计算机该货格自动旋转到拣货点停止，将货物从货格中取出。旋转式货架一般有水平旋转式和垂直旋转式。本设计采用组装式货架，其技术要求为：（1）组装式货架结构宜采用冷弯薄壁型钢制作。（2）组装式货架结构构件的受拉强度应按净截面计算，受压强度及

6、稳定性应按有效截面计算，变形及各种稳定系数可按毛截面计算。(3) 组装式货架结构构件中无孔受压板件的有效截面可按冷弯薄壁型钢结构技术规范(GBJ1887)中的有关规定确定。(4) 组装式货架结构构件中开孔受压板件的有效宽度通常可按下法确定：若孔位于板件的无效部位，此开孔板件的有效宽度可按相应无孔板件的有效宽度取用； 若孔位于板件的有效部位，则此开孔板件的有效宽度可按相应无孔板件的有效宽度扣除位于有效区内的孔宽取用。 开圆孔的板件的有效宽度亦可按本规范附录一中列示的方法确定。旋转式货架的货格形式很多，一般有提篮状、盆状和盘状等，可以根据所存货物的种类、形状、大小等进行选择，货格可以用硬纸板、塑料

7、板制成，也可以是金属架子。在仓储物流中， 货架的形式多种多样， 而在自动仓库中， 货架大体上有两种：一种是轧制组合式，另一种是焊接式。组合货架具有运输方便、可拆卸组合、 安装简便的优点。而焊接式货架具有稳定性好、承载大的优点。在自动化仓库的方案设计时，选择何种货架形式并无太大的差别。如果选择组合货架时，要尽可能保证货架的立柱是一根整体，以确保货架的稳定性。在高层仓库的方案设计上，要尽可能选择焊接式货架。一般可以 15m 高为限，小于 15m 选用组合货架，而大于 15m 考虑焊接式货架。旋转式货架操作简单，存取作业迅速，适用于制造业当中对于电子元件， 精密机械等小批量多品种小物品的储存及管理。

8、货架转动的速度很快，可以达到30m/min 的速度。旋转式货架的存取效率很高，通过计算机控制实现自动存取和自动管理，其计算机快速检索功能可迅速寻找储位，快捷拣货，储存物可以是纸箱、包、小件物品。取料口高度符合人体工程学，适合操作人员长时间作业。 由于旋转式货架可适用于各种空间配置，存取入出口固定，所以空间利用率较高。旋转式货架一般有水平旋转和垂直旋转两种形式。 水平旋转式货架又分一台电动机驱动的和多台电动机驱动的两种形式。 用一台电动机驱动的方式是把上下各层货物连在一起， 实现水平方向旋转的自动旋转货架。另外一种水平方向旋转的自动旋转货架是各层均有一台电动机启动，可实现各层独立转动。另一种垂直

9、旋转式货架的原理与水平旋转式货架大致相同，只是旋转方向垂直与水平面，充分利用了上部空间。 这是一种节省空间的仓储设备，比一般传统式平置轻型货架节省了1/2 以上的货架摆放面积。 但旋转速度比水平旋转式货架慢， 约为 510m/min。垂直旋转式货架可以设计成独立式的，根据用户需要可任意组合。由旋转式货架组成的自动旋转货架，单位储存成本低，安装容易，是一种自动化的储存设备，适用于小批量多品种高效率的存取。3.3.33.3.3 货架设计的基本原则货架设计的基本原则(1)采用一概率论为基础的极限状态设计法，以分项系数设计表达式进行设计；(2)货架结构的承重构件应按承载能力极限状态和正常使用极限状态设

10、计，非承重构件应按构造要求设置；(3)按承载能力极限状态设计货架结构时，应采用荷载设计值和设计强度进行计算。 荷载设计值等于荷载标准值乘以荷载分项系数；强度设计值等于材料强度的标准值除以抗力分项系数。按正常使用极限状态设计货架时，应采用荷载标准和允许变形进行计算。 本次设计中， 货架结构构件受拉强度应按净截面计算，变形和各种稳定系统可按毛截面计算；货架结构的安全等级取二级。机架结构要求强度要好、刚度要好、 重量轻等，因此采用 Q235、MPab500375=的方钢，其横截面如图 6 所示：图 6 方钢截面图3.3.43.3.4 强度设计强度设计中心受压杆件除了考虑强度外，必须进行稳定计算。压杆

11、的临界应力是压杆具有稳定性的极限应力， 欧拉临界应力的计算公式是在等直杆中心受压的理想条件下导出的，但实际上由于压杆初曲率、压力偏心、材料内部缺陷等因素对临界压力的影响非常大，所以，需要将由欧拉公式或经验公式计算出的临界应力cr除以一个大于 1 的安全系数 nst，可得压杆的稳定许用应力stcr stn=式中 nst为规定的稳定安全因数。为了防止压杆失稳，保证其能正常工作，必须使压杆的工作应力小于或等于稳定许用应力。 因此压杆的稳定条件可表示为stAF=或stnFcrF式中 F 为工作压力，A 为压杆的横截面积，为工作应力，st为稳定许用应力。临界压力 Fcr与压杆工作压力 F 的比值，表示压

12、杆工作时的实际稳定性储备，称为压杆的工作稳定安全因数， 用 n 表示， 本次设计取稳定安全因数 n 为 810。(1)相关量的计算方钢（立梁）承载的总质量M=M1+M2+M3Fmax=131.119.8N=1284.9N其中：M1-箱斗及货物质量 96Kg，M2-链条及其附件质量 24.61Kg，M3-轴及其附件质量 10.5Kg。则M=（96+24.61+10.5）Kg=131.11Kg方钢截面积 A222222116)2830(mmmmbaA=+=+=方钢长度 L=2.38m(2)计算柔度由机械设计手册查得，Q235 钢材的 E=200GPa，MPap200=则3.99 102001020

13、014.3691= = pE 杆件两端为固连约束，长度因数=1/2，最小惯性半径为mmmmbai9.112830289.0289.02222=+=+=则柔度为1000119.038.25 .0=il因为1，所以用欧拉公式计算。(3)校核稳定性由 欧 拉 公 式MPaPaE cr19710 10020014. 39 2222 = NNAFcrcr22852101161019766=179 .1284 22852max=FFncr立梁至少有四根，因而上述结果还应扩大四倍，即stnn= 68,这一结果说明压杆的稳定性是安全的。3.3.4 4 轴的设计轴的设计轴是机器中的重要零件之一，用来支承旋转零件

14、，如齿轮、带轮、铤轮、 联轴器等使其具有确定的工作位置，并传递运动和动力。轴的工作应力多为交变应力，其主要失效形式为疲劳破坏故轴的材料应具有足够的疲劳强度且对应力集中的敏感性低，同时要有较好的工艺性和经济性。轴的材料主要为碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢价廉， 对应力集中的敏感性较低，同时也可用热处理或化学处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故应用广泛，其中最常用的是 45 号优质碳素钢。轻载或不重要的轴，可采用 Q2 挽，Q275 等普通碳素钢。热处理方法可用正火或调质。合金钢具有较高的机械性能，但价格较贵，通常用于重载、高速的重要轴或有特殊要求的轴，如耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐磨损，要求尺寸

15、小但强度高等。常用的材料有 20cr20crMn 等。热处理方法有调质、表面淬火、渗碳淬火等。根据上述描述，郑州货架厂结合本题设计的要求，及货箱和其他载荷综合考虑，应该可以选用碳素钢。轴的结构设计就是使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。其主要要求是： 满足制造安装要求， 轴应便于加工， 轴上零件要方便装拆； 满足零件定位要求，轴和轴上零件要有准确的工作位置，各零件要牢因而靠地相对固定；满足结构工艺性要求，使加工方便并节省材料；满足强度要求，尽量减少应力集中等。一、轴的材料选择及最小直径估算根据工作条件，小齿轮的直径较小（140dmm=） ，采用齿轮轴结构，选用45 钢，正火，硬度 HB=1702

16、17。按扭转强度法进行最小直径估算，即3min0PdAn=初算轴径，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。由表 263，0A=112轴最小直径的确定由mmmmnpAd4 .1848.3097. 099. 094. 015. 0112330min=由于该处连接的是轴承，为标准件，现取mmd20 min=。二、轴的结构设计图 2（1） 、各轴段的直径的确定11d：最小直径，安装联轴器111min32ddmm=12d：密封处轴段，根据联轴器轴向定位要求，以及密封圈的标准查表6-85（采用毡圈密封） ，1235dmm=13d：滚动轴承处轴段，1340dmm=，滚动轴承选取 30208。14d：过渡轴段，取1445dmm=15d：滚动轴承处轴段151235ddmm=（2） 、各轴段长度的确定11l：由联轴器长度查表 6-96 得，60Lmm=，取1142lmm=12l：由箱体结构、轴承端盖、装配关系确定1255lmm=13