横梁的作用与零件的组成

  中儒工业设备是一家集研发、设计、制造、安装调试的货架企业，从售前客户咨询到设计，从生产制造到现场安装调试，每一个环节都从客户角度出发，以完善的设计和规划方案，优质的货架品质，解决客户仓储难题。

横梁作为组合式货架的基本部件，它的设计是货架设计中的一项重要的基本工作。如何科学地选用横梁成为货架设计的一个关键点。 组合式货架作为一种重要的仓储设备，由于使用横梁形式，其每层高度都可调整，使货架的层间距可随摆放货物的大小任意调整，增加存货的随意性及灵活性，同时具有构件尺寸小、仓库利用率高、制作方便、可以互换组装和安装周期短等优点，越来越多地用于物流领域。 横梁作为组合式货架的基本部件，它的设计是货架设计中一项重要的基本工作。由于横梁的结构和实际的受力情况比较复杂，计算过程比较繁琐，容易造成计算的不准确，导致货架的强度或刚度不足，给货架的使用留下安全隐患，甚至造成安全事故；或者强度、刚度的余量太多，增加货架的制造成本，削弱了产品的市场竞争力。因此，科学地选用横梁成为货架设计的一个关键点。本文从货架的结构和使用特点出发，分析其受载的情况，提出横梁设计的步骤和方法。
横梁的结构

1、组合式货架的基本组成和结构 组合式货架主要由立柱片、横梁等基本件和护角、地角、隔撑、隔挡、层板（钢板或木板）等选配件组成。其中，立柱片由立柱、横撑和斜撑组装而成，是货架的主要受力支撑部件，立柱片的承重较大可达16吨，高位仓库货架高度一般在12米以内，超高位仓库货架高度一般在30米以内（此类仓库基本为自动化仓库，货架由若干段12米以内立柱片连接构成。）横梁是货架支撑货物的主要受力部件，货架单元货格较大承载可达5吨，横梁的长度为1～4米，并主要根据货架的托盘尺寸而定。 立柱的立面和侧面上冲压出一定分布规律的圆孔和其他形状的挂孔，用来装配支撑和连接其他受力构件，形成以多孔立柱为竖向支撑的独特结构体系。横梁与立柱采用插挂式连接，横梁利用端部的挂钩嵌入到立柱的挂孔中，形成半刚性的节点连接。目前，这些构件基本采用薄壁钢板冷弯、冲压而成。

2、横梁的组成和结构 横梁由横梁主件和挂片两部分组成，一般通过焊接成为一体。

挂片是横梁与立柱连接的部分，因此，挂片上有3~4个挂钩或凸式卡榫，并且挂钩呈上大下小的倒八字或倒梯形，用来挂接在立柱上的倒八字或彭形的挂孔中，使挂钩挂上以后在货物重力的作用下自动锁紧，从而保证使用时更加稳固安全。 同时，挂片上有防撞击脱落设计，即挂片上开有安全销孔，用来插入安全销，以防止叉车在工作中不小心顶到横梁时将横梁挑起，造成横梁脱离立柱的危险。安全销孔有一定的尺寸精度要求，保证安全销在工作状态下不能从销孔脱离。

（2）横梁主件 横梁按截面形状分矩形管、P型管、J型管、双C抱焊管等几种主要类型；按连接方式有开式和合式两种形式，壁厚为1.5~2.5mm；焊接方式有居中焊、平顶焊和完全平顶焊、平底焊和完全平底焊5种方式，从测试结果看，焊接方式对于横梁的承载力基本没有影响。在横梁主体的侧面，一般都有凹凸槽，一方面是增加外观的美感，另一方面是增加横梁的刚度。目前，在货架的生产、设计中，横梁型号（截面形状尺寸）规格已基本形成系列化，主要有60、80、100、120、140等规格。在实际工作中，横梁的长度根据货架的使用情况事先选定，因此通常根据货架的受载情况，通过计算横梁的较大承载来选择横梁型号。承载分析 1、横梁的受力分析 横梁的承载是指横梁所承受的货物载荷的大小，在计算过程中，只取1根横梁作为研究的对象，故实际的横梁承载只是加载的货物载荷的1/2。另外，由于横梁材料一般为结构钢，自重较大，所以在计算过程中还需要考虑横梁自重的影响，以均布载荷的形式加载于整根横梁上。 横梁的受力与实际工作状态中货物的摆放情况有关，因此受力的形式是比较复杂的，但一般可以分布均匀受载和多点集中载荷两种基本类型。在实际使用中，多为两种形式的组合。 （1）均匀受载 在横梁跨度较小的情况下，货物为散料或小包装物品并直接置于横梁上，可以把货物的载荷作为均布加载于横梁的中部，且距立柱有一定的侧向距离。（2）多点集中载荷 在横梁的跨度比较大的情况下，货物以托盘形式放置在横梁上，托盘与横梁的接触为线接触而非面接触，货物对横梁的作用力集中于托盘的支脚，因此在计算时把每个托盘上货物的载荷按照集中力加载在托盘的每个支脚上。2、横梁允许载荷的确定 组合式货架的横梁与立柱采用插接式连接，横梁利用端部的挂钩嵌入到立柱的挂孔中，这种连接既不是完全固接也不是完全铰接，而是一种半刚性的节点连接。这种连接方式一方面允许横梁绕受力前的轴线有一定的转动，另一方面又要求横梁端点可以传递横梁上的载荷对立柱的力矩作用，因此，不能把横梁两端简化为单纯的铰支端或者一端固定，在计算横梁的强度和挠度时应该考虑梁一柱半刚性连接节点的部分嵌固影响。挠度的计算 按照建设部的标准CECS23：90（钢货架结构设计规范），计算横梁的挠度时，可不计竖向冲击荷载的影响，托盘横梁的较大挠度不宜大于横梁跨度的1/200，而且一般取安全系数n=1.6。 由于横梁的截面和具体的受力情况比较复杂，手工计算时比较繁复，并且容易出错，因此可以采用AutoCADMechanical软件的转动惯量和挠度线的计算功能，通过计算横梁的转动惯量，进而计算出不同受力状况下的饶度线或者矩线（弯矩），同时得到安全系数，实现
对横梁的设计选用和校核。