Miskolci Egetem, Multidiszciplináris tudománok, 1. kötet (2011) 1. szám, pp. 205-212. ANYAGMOZGATÓ FELRAKÓGÉP TERVEZÉSI LÉPÉSEI Vitális Csaba gépészmérnök hallgató, e-mail: v431102@gmail.com Szabó Zoltán gépészmérnök hallgató, e-mail: zoltan1201@gmail.com Hajdu Sándor főiskolai adjunktus, e-mail: hajdusandor@eng.unideb.hu Debreceni Egetem, Műszaki Kar, Gépészmérnöki Tanszék 4028, Debrecen, Ótemető u. 2-4. Kulcsár Béla Dékán, e-mail: kulcsar-bela@eagt.bme.hu Budapesti Műszaki és Gazdaságtudománi Egetem, Közlekedésmérnöki Kar, Építőgépek, Anagmozgatógépek és Üzemi Logisztika Tanszék 1111, Budapest, Bertalan Lajos u. 7-9. Összefoglalás Elsődleges célunk, eg, a felrakógépek számítógéppel segített méretezésére szolgáló eljárás kidolgozása volt. Ez lehetővé teszi a változtatható bemenő paraméterek hatásának elemzését eg új szerkezet tervezése során, vag eg már meglévő szerkezet ellenőrzésénél; választott munkakörnezet: MathCAD. előnei közé tartozik a képletszerű adatbevitel, azonnali számítás végzése és dokumentáció készítés. Kulcsszavak: Magasraktári felrakógép, acélszerkezetek terhei, tervezési lépések. Abstract Our primar goal is developing a procedure of the lifters computer aided sizing. It allows the analsis of the impact of variable input parameters when designing a new structure or when checking an existing structure; chosen working environment: MathCAD. It's benefits including input formula, immediate calculation and documenting. Kewords: Storage and retrieval machine, loads on steel structures, planning steps. 205
Vitális Csaba Szabó Zoltán Hajdu Sándor Kulcsár Béla 1. Bevezetés Az 1980-as évek elején a logisztikában kialakuló integráció hatására Nugat- Európában a jobb raktározás, gorsabb rendelkezésre állás, a kisebb heligénre való törekvés és a nagmenniségű áruk gazdaságos tárolásának érdekében magasraktárakat hoztak létre. Ezen raktárakban az anagok állvánrendszerekbe való be; ill. kitárolását gors mozgású, általában teljesen automatizált felrakógépek végzik. Fontos megemlíteni, hog maga az állván rendszer az épület vázszerkezeti is egben. A magasraktárak létesítése elsősorban a következő körülmének, ill. feltételek megléte esetén mérlegelhető, ha a raktár magas szervezettségi színvonalú termelési folamatrendszert, ill. térbeli elosztási rendszert szolgál ki. A tárolandó árukészlet homogén egségrakománokba összefogható áruféleségekből áll. A tárolandó áruféleségek száma nag, az eg cikkelemből tárolandó készletmenniség viszonlag kicsi. Nag áruforgalom esetén vag a raktár létesítésére rendelkezésre álló terület kicsi. 1.1. Felhasználási terület Szeretnénk eg gakorlati példán bemutatni, hog igen széles és eltérő felhasználási területeken alkalmazzák a magasraktárakat. Az alábbi példákon kívül még használják a gógszeriparban, a vegiparban, a bank szférában, a bútor és autógártásban is, stb. 1. ábra Wagner Tiefkühlprodukte GmbH mélhűtött magasraktára 206
Anagmozgató felrakógép tervezési lépései 2. Felrakógépek A raktári felrakógép definíciója (FEM 9.101 szerint): olan haladó és emelőmű, amel raktári állván kézi vag gépi kiszolgálására alkalmas, a be; ill. kitárolási folamat teherfelvevő szerkezet vag kiszolgáló személ segítségével történik. A magasraktárakban az anagok állvánrendszerekbe való be, illetve kitárolását gors mozgású, általában teljesen automatizált felrakógépek végzik, amelek emelési magassága esetenként elérheti az 50 m-t, az emelt teher tömege pedig az 5000 kg-ot. A vizsgált raktári berendezést elsősorban tőlünk nugatra, német ajkú területeken gártják és alkalmazzák. Korábban hazánkban is jelentős volt a felrakógép tervezés és gártás, például a budapesti székhelű Intranszmas cégnél, de rendeltetésszerűen használták itthoni vállalatok is, mint például a ma is aktív Vegterv, vag a Hajdu háztartási gépek gártásával foglalkozó cégek. 2.1. Acélszerkezet A felrakógép acélszerkezete két alapvető részből áll, az oszlopból és a kerékszekrénből. Az oszlop általában szekrénes, ritkább esetben rácsos szerkezetű és elsődleges feladata az emelt terhekből származó igénbevételek felvétele és az emelőkocsi megvezetése. Magasságára tekintettel több szekcióból szokás elkészíteni, ez költséghatékonabb eljárást eredménez. A szerkezet haladó mozgásáért fellelős szerkezeti elem a kerékszekrén, csatlakozási pontjainál adódik át a terhelés az oszlopról a kerékszekrénre és onnan a sínekre. A kerékszekrén sínen való futását eg hajtott, ill. eg szabadonfutó kerék biztosítja, az egész gép megvezetését vezető görgők végzik. Szerkezeti kapcsolatuk általában csavar, ill. hegesztett kötés. 2.2. Konstrukciós kialakítás A 2. ábrán az MLOG cég által tervezett és épített felrakógépek láthatók. Az MLOG katalógusában a különböző típusok kialakulásának okai a következőkre vezethetők vissza: nem minden helen alakult ki igazából magasraktárnak nevezhető tároló létesítmén, több helen a raktárak belmagassága a 10 m-t sem éri el (középmagas, 6-10 m-es belmagasság), íg a cég a felhasználói igéneket rugalmasan megközelítve, közepes belmagasságú raktárakba is kínál berendezést, továbbá 1, illetve 2 oszlopos felrakógép a fő profil. Az oszlopszámok különbözősége az emelhető tömegre vezethető vissza, a 2 oszlopos nagobb tömeget emelhet, a szerkezet nagobb stabilitással rendelkezik. 207
Vitális Csaba Szabó Zoltán Hajdu Sándor Kulcsár Béla 2. ábra Az MLOG cég által gártott felrakógépek 3. Programtervezési lépések Elsődleges feladatunk a bemenő paraméterek és követelmének meghatározása volt, mint például a sebességek és gorsulások, a geometriai adatok, stb. Ezt követően a témában íródott szabvánok feldolgozása következett, itt fontos megemlítenünk, hog a F.E.M 9.311 (FEM Európai Anagmozgatási Egesülés ) szabván kifejezetten a felrakógépek acélszerkezetének méretezésével foglalkozik, a további szabvánokat az előre meghatározott ellenőrzések és vizsgálatok elvégzése érdekében használtuk fel. Számítási eljárásunk tervezésének legfontosabb lépései: terhek és a belőlük származó igénbevételek meghatározása, ezekből származó feszültségek számítása a veszéles keresztmetszeti pontokban, ill. ezek ellenőrzése, egéb vizsgálatok (kihajlás, horpadás, kifáradás, alakváltozások) elvégzése, számítási eljárás heles működésének ellenőrzése végeselem módszer segítségével. 4. Figelembe veendő terhek a F.E.M. 9.311 alapján Főterhelés: - Sajáttömegek (oszlop, kerékszekrén, stb.) - Emelt terhek (hasznos teher, emelőkocsi, stb.) 208
Anagmozgató felrakógép tervezési lépései - Függőleges és vízszintes tehetetlenségi erők További terhelés: - Ferde futás miatt kialakuló erők - Terhek járdákon, lépcsőkön és korlátokon Speciális terhelés: - Ütköző erők - Teherpróba - Zuhanásgátló fogószerkezet működésbe lépése 5. Felhasznált képlet Az alábbi, egszerűsített képlet a főterhelésből származó feszültség számítási képletét mutatja be. A MathCAD már említett előnét tükrözik, a képletszerűen bevihető változók. (1) ahol: σ _I az eges terhelési esetekben vizsgált feszültség érték; ψ az emelt terhek ténezője; φ a sajáttömegek ténezője; S w a dinamikus ténező; M hz_l az emelt terhek hatására keletkező hajlító nomaték (ugan íg a sajáttömegekre); N _l az emelt terhek hatására keletkező normál igénbevétel (ugan íg a sajáttömegekre). 6. Igénbevételi ábrák Első lépésben a szerkezetünk statikai modelljét kellett megterveznünk és elkészítenünk. A terhelések meghatározása után felrajzoltuk a különböző esetekre az igénbevételi ábrákat Mindegik terhelési estet (lásd.: 3.1-es fejezet) a szabvánban közöltek szerint külön-külön biztonsági ténezőkkel kell figelembe vennünk. 209
Vitális Csaba Szabó Zoltán Hajdu Sándor Kulcsár Béla 6.1. Erőhatások és igénbevételek az emelt terhek súlának hatására A 3. ábrán látható esetnél az emelt terhek súlának hatását vizsgáltuk, ez a főterhelés részét képezi, megfigelhető, hog az oszlop alsó szekciója szenvedi a legnagobb igénbevételt, a későbbi vizsgálatok tárgát ez a keresztmetszet fogja képezni, például a feszültségek meghatározásánál. 1 F z1_l N _l : 1 : : M hz_l M hx_l 1 2 F 2_l 2 F 1_l F 1_l 8 F 8_l F z8_l F z8_l 8 2 N 1_l 2 M hz1_l 8 M hx8_l F x2_l F x2_l 3 3 9 3 3 M hz3_l 9 F x3_l F x3_l m p g m lc g m p g F z9_l 9 F z9_l M hx9_l F 4_l 4 4 4 M hz4_l M z4_l N 4_l 5 z F z5_l 5 N 5_l 5 z M hz5_l N 5_l M hz5_l x 6 M hz5_l N 5_l 5 7 M hz_l : x 6 5 7 F 6_l F 7_l 3. ábra Az erőhatások és igénbevételi ábrák az emelt terhek súlának hatására M hz5 _l 210
Anagmozgató felrakógép tervezési lépései 7. Eredméneink ellenőrzése A számítási eljárásunk eredméneinek helességét végeselem módszer segítségével ellenőriztük. 4. ábra Az oszlop felső és alsó szekciójában keletkező feszültség 7.1. Eredméneink összehasonlítása a saját fejlesztésű szoftverrel A számítógépes programunk által szolgáltatott eredmének és a végeselemfuttatások eredméneinek összehasonlítása alapján megállapítható, hog ezek jó közelítéssel megegeznek. Tehát végeredménben kijelenthetjük, hog az általunk meghatározott elhanagolásokat is figelembe véve a megvalósított méretező program kielégítő eredménnel használható. 8. Összefoglalás Munkánkban bemutattunk eg, a felrakógépek számítógéppel segített méretezésére szolgáló eljárást. A létrehozott módszer segítségével lehetővé vált a tervezési paraméterek hatásának elemzése eg új szerkezet tervezése során, vag eg már meglévő szerkezet ellenőrzésénél. Eredméneink alapján kijelenthetjük, hog az eljárásunk segítségével tervezett szerkezet megfelelne a valóságos körnezetben támasztott elvárásoknak. 211
Vitális Csaba Szabó Zoltán Hajdu Sándor Kulcsár Béla 9. Irodalomjegzék [1.] FEM 9.311 Rules for the Design of Storage and Retrieval Machines Structures [2.] FEM 9.512 Rules for the Design of Storage and Retrieval Machines Mechanisms [3.] FEM 9.341 Rules for the Design of Series Lifting Equipment - Local Girder Stresses [4.] FEM 9.511 Rules for the Design of Series Lifting Equipment- Classification of Mechanisms [5.] FEM 9.661 Rules for the Design of Series Lifting Equipment - Dimensions and Design of Rope Reeving Components [6.] FEM 9.683 Rules for the Design of Series Lifting Equipment - Selection of Lifting and Travel Motors [7.] FEM 1.001 Rules for the Design of Hoisting Appliances [8.] MSZ 15024/1 - Építmének acélszerkezeteinek erőtani tervezése [9.] Dr. Tóth L. J.: Gépelemek I. Kötések és Kötőelemek / Tananag Kiegészítő Debrecen. 2006 [10.] Dr. Kása L. -, Dr. Meleghegi Tibor -, Pécsi Ottó: Emelőgépek Biztonságos Üzemeltetése Budapest. 2008 [11.] Dr. Felföldi L.: Anagmozgatás kézikönv Budapest 1975 [12.] Dr. Prezendzki J.: Logisztika Budapest 1995 [13.] Dr. Nag G.: Logisztika Debrecen 2001 212