Pallets are a tertiary form of packaging used for stacking, storing, protecting, or transporting goods in supply chains. They are utilized as a base for the unitization of goods for logistics and warehousing. Moreover, pallets can be manufactured using wood, plastic, metal, and corrugated paper, which can be used as material-handling equipment. With several products being transported worldwide and with year-on-year growth, it would be beneficial to make lightweight pallets. Such pallets are recyclable, easy to clean, cheap, and durable to maintain and store. Though most of the pallets are widely available for basic purposes, applications involving high-end bio-packings and transportation of special chemicals require specialized pallets to be manufactured like polymers to ensure a negligible chemical reaction, light in weight, and attenuation in freight capacity, thereby widespread reduction in wastage. With advancements, job to job and immediate requirements, additive manufacturing has the potential to close the gap for jobs with short lead times. If the design process of new pallets has limits the creation of specific codes, the transitions will be smoother in rapid prototyping. This work describes the development of polymer pallets by taking advantage of stereolithography (SLA) and digital light processing (DLP) technology for 3D printing pallets in correlation to injection moulding. After the pallets are designed and manufactured, AM technologies can be applied to specified standards, and the pallets then undergo tensile strength, elongation, and hardness tests. The analysis was carried out for configurable geometries adapting to fork lifting, conveyor, racking, and stacking conditions. Analytical and numerical solutions were carried out to understand the stress and deflections for each geometry and its wide range of applications for pallets.
The brake roller is one of the elements for the safe operation of gravity flow pallet racks. The brake roller of the magnetic (eddy current) type magnetic brake roller (MBR) is the most promising brake type. The working principle of the MBR is based on electromagnetic induction laws, according to which the braking of a conductor moving in the magnetic field is caused by the interaction of the conductor's eddy currents with the external magnetic field. In the paper, a mathematical model of the pallet motion on an MBR was developed. The equation of motion of the pallet on the MBR was derived. The calculation results were compared with the results of experimental studies of the pallet motion velocity on the MBR. For pallet speed under “drag peak” speed, the error of the mathematical model is <7.7%, and the error starts increasing once over the “drag peak” speed. Additional investigation of the coefficient of magnetic viscosity for speeds greater than the “drag peak” speed is required.
A method for analyzing the equilibrium of a stack of loaded post pallets is presented. The finite element method was used to investigate the behavior of the bottom pallet in the stack during the addition of successive pallets. The stack was regarded as a self-stable multi-storey structure without bracings which is subjected to the weight of loaded pallets, horizontal forces resulting from sway and bow imperfections, and the impact of a forklift truck. The definite quadratic form of the tangent stiffness matrix after every increment in load was determined by nonlinear analysis to indicate the loss of post stability. An analysis of the stacking process of the evaluated pallets did not reveal a buckling trend in the posts of the bottommost pallet and demonstrated that the loss of equilibrium can lead to the collapse of the entire stack when a critical number of pallets is reached.
Cel: Opracowanie sposobu oceny bezpieczeństwa zestawiania załadowanych palet w stos. Przedstawienie przykładowej ścieżki analizy stateczności stosu konkretnych palet słupkowych przeznaczonych do składowania opon pneumatycznych. Metoda: Ze względu na aktualny brak norm dotyczących oceny stateczności stosu palet, spiętrzone palety słupkowe potraktowano jako samostateczną konstrukcję wielokondygnacyjną bez stężeń. Bazując na aktualnie obowiązującej w Unii Europejskiej normie dotyczącej projektowania konstrukcji stalowych, przeprowadzono analizy nośności słupków palety i równowagi stosu złożonego z kilku palet poddanego działaniu ciężaru własnego i ładunków oraz sił poziomych wynikających ze wstępnych imperfekcji globalnych przechyłowych i lokalnych łukowych. Uwzględniono także oddziaływanie wózka widłowego na stos. Wyniki: Na podstawie obliczonej wartości mnożnika obciążenia krytycznego dla stosu pięciu załadowanych palet stwierdzono, że stos stanowi układ konstrukcyjny wrażliwy na efekty drugiego rzędu i wymaga uwzględnienia wpływu deformacji na wartości sił wewnętrznych w jego elementach. Zgodnie z normą określono wartość wstępnej imperfekcji przechyłowej stosu i wartość obliczeniową wstępnej imperfekcji łukowej słupka palety. Wyznaczono siły poziome działające na stos wynikające z imperfekcji przechyłowych i łukowych. Zastosowanie proponowanego sposobu do analizy stateczności rzeczywistego stosu złożonego z pięciu palet słupkowych załadowanych oponami pneumatycznymi pozwoliło stwierdzić, że we wszystkich przypadkach możliwych przechyłów spełnione są warunki nośności wszystkich najbardziej wytężonych słupków, tj. słupków dolnej palety. Wykazano, że moment sił dążących do wywrócenia stosu jest dużo mniejszy niż moment ustateczniający go. Stąd warunek równowagi statycznej związany z niebezpieczeństwem wywrócenia stosu wokół krawędzi dolnej palety spoczywającej na posadzce jest spełniony ze znacznym zapasem. Wnioski: Siły poziome działające na stos palet będące wynikiem imperfekcji przechyłowych i łukowych układu oraz siła związana z oddziaływaniem wózka widłowego stwarzają niebezpieczeństwo zawalenia się stosu. Przyczyną tego zjawiska może być zarówno wyczerpanie nośności słupka palety, jak i sztywny obrót całego stosu względem jego dolnej krawędzi. Proponowana metoda umożliwia skuteczne określanie bezpieczeństwa składowania załadowanych palet słupkowych ułożonych jedna na drugiej. Zostało ono określone warunkami nośności słupków najniżej położonej palety oraz warunkiem statyki zapewniającym niewywracalność całego stosu palet.
EN
Aim: Developing a method to evaluate the safety of stacking loaded pallets. Presenting an exemplary stability analysis path for a stack of specific post pallets designed for the storage of pneumatic tyres. Method: Due to the current lack of standards for assessing pallet stack stability, stacked post pallets were treated as a self-stable multi-storey construction without bracings. Based on the current standard binding in the European Union for the design of steel structures, analyses of the load capacity of pallet posts and the balance of a stack of several pallets subjected to its dead weight and loads as well as horizontal forces resulting from initial global sway and local bow imperfections were performed. The impact of the forklift truck on the stack was also taken into account. Results: Based on the calculated value of the critical load multiplier for the stack of five loaded pallets, it was found that the stack is a structure sensitive to second order effects and there is a need to take into consideration the influence of deformations on internal force values in its elements. According to the standard, the value of the stack initial sway imperfection and the design value of the pallet post’s initial bow imperfection were determined. Horizontal forces acting on the stack resulting from the sway and bow imperfections were determined. The application of the proposed method for the stability analysis of an actual stack composed of five post pallets loaded with pneumatic tyres made it possible to conclude that in all cases of possible sways the load capacity conditions for the most stressed posts, i.e. the posts of the lowermost pallet, were fulfilled. It was evidenced that the moment of the forces attempting to overturn the stack is much smaller than the stabilising one. Hence, the static balance condition associated with the risk of the stack overturning around the edge of the lowermost pallet resting on the floor was met with a considerable margin. Conclusions: The horizontal forces acting on the stack of pallets resulting from the sway and bow imperfections of the system and the force associated with the forklift truck create the risk of the stack’s collapse. The reason for this phenomenon can be both exhausting the pallet post’s load capacity and the entire stack’s rigid rotation around its lower edge. The proposed method makes it possible to effectively determine the safety for storage of loaded post pallets placed one on the other. It was determined based on the load capacity conditions for the posts from the lowermost pallet and on the static condition ensuring that the whole pallet stack would not be overturned.
The study is devoted to an analysis of thermal stresses arising in the basic elements of pallets used in furnaces for the carburising treatment. The construction of a pallet was presented and an example of its operating cycle was described. Using finite element method, a simulation analysis of the kinetics of cooling and heating of selected pallet components was performed. The results obtained were verified experimentally and used as a basis for the analysis of thermal stresses generated in these components during their cooling.
W artykule zostały opisane zagadnienia związane z zastosowaniem programowania liniowego w projektowaniu paletowej jednostki ładunkowej. Opracowany został model matematyczny optymalizacji jednostki ładunkowej, wyznaczona funkcja celu oraz kryteria ograniczające poszukiwanego rozwiązani. Zaproponowaną procedurę optymalizacji poddano weryfikacji z wykorzystaniem obliczeniowych programów komputerowych. Część obliczeniowa pracy oparta została na zalecanych wartościach wymiarów i mas ładunków jednostkowych, zbiorczych oraz transportowych – wynikających z polskich norm i informacji uzyskanych od firm z branSy TSL.
EN
The article describes the issues associated with the use of linear programming in the design of pallet unit load. The mathematical model was developed to optimize loading unit, designated the objective function and the limiting criteria sought disbanded. The proposed optimization procedure was verified with the use of computational software. Some computational work was based on the recommended values of the dimensions and weight of unit loads, bulk and transport - resulting from the Polish standards and information received from companies from the TSL.
W artykule zaprezentowano zagadnienia związane z optymalnym projektowaniem paletowej jednostki ładunkowej. Jako kryteria ograniczające poszukiwanego rozwiązania przyjęto dopuszczalne parametry wymiarów i masy ładunków jednostkowych, zbiorczych oraz palety. Opracowany został algorytm optymalizacji ilości ładunków umieszczonych na palecie EUR. Zaproponowaną procedurę optymalizacji poddano weryfikacji z wykorzystaniem narzędzia SOLVER, który jest dodatkiem do Excela.
EN
The article presents issues related to the optimal design of unit load pallet. As a limiting criteria sought a solution acceptable parameters assumed the dimensions and weight of unit loads, bulk and pallet. Algorithm was developed to optimize the amount of cargo placed on a pallet EUR. The proposed optimization procedure was verified using the SOLVER tool, which is in addition to Excel.
W artykule zaprezentowano zagadnienia związane z kształtowaniem paletowej jednostki ładunkowej, zgodnie z zaleceniami wynikającymi z obowiązujących norm. Zaproponowano dodatkowe kryteria, które powinny być uwzględnione przy kształtowaniu jednostki ładunkowej. Ponadto opracowana została procedura optymalizacji ilości ładunków jednostkowych przewożonych na palecie EUR.
EN
The article presents the issues relating to the forming unit load pallet, in accordance with the recommendations arising from the existing norms. Proposed that additional criteria that should be taken into account in shaping the unit load. Moreover, the procedure has been developed to optimize the amount of cargo transported on a pallet unit EUR.
This paper deals with an application of evolutionary and immune algorithms to load a diversified set of packages on a pallet in fully automated warehouses, where workers will be substituted by mobile robots. There are some problems in semi-automated warehouses, where new workers do not have enough experience to know how to distribute packages on pallet. The aim of this work was to formulate the problem of loading a diversified set of packages on a pallet both in evolutionary and immune algorithms. The evolutionary algorithm is inspired by natural evolution. It searches for a solution in the evolution way. The artificial immune system is based on immunology principles. The adaptive immune system helps to recognise and respond to any microbe that has never attacked the body. The presented algorithm of the immune optimisation uses part of this immune system.
PL
W niniejszym artykule przedstawiono zastosowanie algorytmu ewolucyjnego i algorytmu immunologicznego do optymalizacji załadunku palety różnorodnymi towarami. Automatyzacja załadunku jest potrzebna zarówno w całkowicie zautomatyzowanych magazynach, obsługiwanych przez mobilne roboty, jak i w częściowo zautomatyzowanych, ale z dużą fluktuacją zatrudnienia operatorów wózków widłowych, co powoduje zatrudnianie ciągle nowych, niedoświadczonych w pakowaniu palet pracowników. W artykule zostało sformułowane zadanie optymalizacji. Zadanie należy do NP trudnych. Przedstawiono dwie metody rozwiązania: algorytmy ewolucyjne oraz algorytmy immunologiczne. Obie metody należą do metod sztucznej inteligencji. Pierwsza z nich poszukuje rozwiązania w sposób naśladujący naturalną ewolucję. W drugiej do znalezienia rozwiązania wykorzystuje się metody, w jaki żywy organizm identyfikuje przeciwciała.
W artykule przeprowadzono analizę poprawności konstrukcji odlewu palety ze staliwa żarowytrzymałego, stosowanej w piecach tunelowych do transportu wyrobów metalowych podlegających obróbce cieplnej, na którą podczas eksploatacji działają gwałtowne zmiany temperatury oraz znaczące obciążenia mechaniczne. Obliczenia numeryczne, mające na celu wyznaczenie pola temperatury oraz naprężeń cieplnych i mechanicznych w odlewie, przeprowadzono korzystając z programów ABAQUS oraz MAGMA. Zaproponowano trzy warianty zmiany konstrukcji spełniające wymagania wytrzymałościowe i eksploatacyjne. Ksztaltowanie wytrzymałościowe palety oparto o tzw. zasadę wydzielenia części gorącej, stosowaną między innymi w projektowaniu płyt podwlewnicowych. Ze względu na bardzo duże wytężenie materiału palety podczas eksploatacji i możliwość wystąpienia odkształceń trwałych w niektórych obszarach, w obliczeniach dla wymienionych obszarów przyj(c)to model plastyczności Gursona-Tvergaarda, który zakłada występowanie w materiale nieciągłości, przyrost ich ilości oraz powiększenie objętości w miar(c) wzrostu obciążenia. W przedstawionym przypadku założenie powyższego modelu o istnieniu rozproszonych nieciągłości materiału zinterpretowano jako występującą w odlewie porowatość.
EN
In the work an analysis of the design correctness of the pallet cast in creep resisting steel was carried out. Such pallets are used in tunnel furnaces to transport metal goods subjected to heat treatment. On perfomance the pallets are exposed to rapid temperature changes and significant mechanical loads. Numerical computations aiming at the determination of the temperature field and thermal as well as mechanical stresses in castings were carried out using the programmes ABAQUS and MAGMA. Three variants of the design changes which fulfill the mechanical and operating requirements were suggested. The strength shaping of the pallet was based on the principle of separating a hot part used, among others, in designing of ingot mould bottom plates. Considering very high effort of the pallet material during operation and the possibility of plastic strains occurring in some regions, in computations made for these regions a Gurson-Tvergaar plasticity model was accepted. This model allows for the occurrence of some discontinuities in the material, increasing in number and volume along with the increasing load. The scattered material discontinuities assumed to exist in the presented example were interpreted as the porosities present in a casting.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW