Analiza sile kolica za dizanje: Tri sile objašnjene za inženjere opreme za dizanje

Za inženjera održavanja koji provjerava mostnu dizalicu od 5 tona, sile koje drže kolica na mjestu na gredi mosta nisu samo akademske brojke. Kolica za podizanje podvrgnuta su trima silama u tipičnoj statičkoj vježbi: težini samih kolica, teretu obješenom na kuku i potezu pogona za kretanje. Ravnoteža između ove tri sile odlučuje hoće li kolica ostati poravnata, hoće li krajnja kolica podnijeti preveliko opterećenje i hoće li motor za kretanje imati dovoljno okretnog momenta za glatko pokretanje i zaustavljanje. Postizanje te ravnoteže prvi je korak u odabiru pouzdanog sustava kolica.

Što tri sile zapravo predstavljaju u kolicima za podizanje

U pojednostavljenom modelu sile u ravnini, kolica se tretiraju kao kruto tijelo pod djelovanjem tri istodobne sile. Prva je težina samih kolica, uključujući jedinicu za podizanje, okvir i strojeve za putovanje. Drugi je okomito povlačenje visećeg tereta, koje se prenosi kroz žičano uže ili lanac. Treća je horizontalna pogonska ili kočna sila koju primjenjuje mehanizam za kretanje za pomicanje kolica duž mosta dizalice.

Svaka od ovih komponenti ima pravi fizički izvor na mostnoj dizalici. Kut pod kojim djeluje pokretačka sila, često označen kao α u udžbeničkim zadacima, predstavlja smjer primijenjene sile u odnosu na horizontalu. U praksi, ovaj kut ovisi o tome kako je vučna sila usmjerena i kako su kolica povezana s mostom i krajnjim kolicima.

• Vlastita težina kolica obično je najmanja od triju sila, ali ipak doprinosi opterećenju kotača.
• Viseći teret je dominantna okomita sila i pokreće odabir kapaciteta dizalice.
• Pogonska sila mora biti dovoljna da svlada otpor kotrljanja, inerciju i moguće sile kočenja.

Standardna metoda za rješavanje problema triju sila

Nakon što su smjerovi i veličine sila poznati, rješenje slijedi standardni postupak za koplanarni sustav istodobnih sila. Postavljanje obično počinje razdvajanjem svake sile na x i y komponente. Ako je sila P primijenjena pod kutom α s horizontalom, sila A djeluje vodoravno, a sila B djeluje okomito prema dolje, jednadžbe ravnoteže su jednostavne:

Iz x-smjera: P cos α A = 0.

Iz y-smjera: P sin α − B = 0.

Rješavanje ove dvije jednadžbe daje P = B / sin α i A = − B cot α. Negativni predznak na A jednostavno označava da se vodoravna sila mora suprotstaviti vodoravnoj komponenti od P da bi kolica ostala u ravnoteži.

Donja tablica pokazuje kako se potrebna sila P mijenja kako se mijenja kut α, koristeći vertikalno opterećenje B od 400 lb kao ulaz. Točne brojke manje su važne od trenda koji prikazuju: manji kut zahtijeva veću pogonsku silu, a veći kut mijenja raspodjelu opterećenja na tračnici dizalice.

Praktična implikacija je da promjena α za čak 10 stupnjeva može promijeniti veličinu potrebne pogonske sile za gotovo 20 posto. Zbog toga se kut mora pažljivo definirati od samog početka, a ne tretirati ga kao naknadnu misao.

Kako analiza vodi odabir komponente

Nakon što se sile razriješe, rezultirajuća opterećenja postaju projektni ulazni podaci za mehaničke dijelove kolica. Vertikalno opterećenje kotača primarni je unos za odabir krajnjih kolica dizalice. Horizontalna pogonska sila određuje potrebni okretni moment pogonskog motora i snagu bloka kotača dizalice. Viseći teret, plus dinamički učinci, odlučuju o nominalnom kapacitetu dizalice.

U pravom sustavu dizalice, krajnja kolica se proizvode s definiranim međuosovinskim razmakom i promjerom tračnice kako bi odgovarala očekivanim opterećenjima kotača. Odabir standardnog krajnjeg kolica bez provjere njegove povezanosti s okvirom kolica i njegove sposobnosti da podnese izračunato opterećenje kotača čest je izvor mehaničkog kvara. Kada su kolica izložena trima silama opisanim u statičkoj analizi, krajnja kolica snose najveći udio okomitih reakcija. To je razlog zašto je TBM-ova linija proizvoda za krajnja kolica dizalice dizajnirana s ojačanim dijelovima i robusnim ležajevima kotača za rukovanje vertikalnim i horizontalnim kombinacijama sila.

Krajnja kolica dizalice za sustave kolica s ojačanim dijelovima Dizajniran za teške vertikalne i horizontalne kombinacije sila, ovaj krajnji nosač podupire most dizalice i mehanizam za kretanje, pružajući stabilnost i izdržljivost za industrijske primjene. Pogledajte proizvod →

Praktična razmatranja izvan statičke ravnoteže

Statička ravnoteža je početna točka, a ne konačni odgovor. Ograničenja radnog opterećenja, faktori sigurnosti i klasifikacije dužnosti utječu na to je li dizajn opreme siguran za svakodnevni rad. Za električnu dizalicu sa žičanom užadi opće namjene, europski FEM standard ili ekvivalentna klasifikacija dužnosti kao što je ISO M3 do M5 često se koristi za definiranje koliko sati dnevno dizalica može raditi pri određenom opterećenju. Ovaj faktor dužnosti nije proizvoljan; utječe na veličinu kočnice, stupanj žičane užadi i toplinski kapacitet motora.

Problem s tri sile također ne uzima u obzir njihanje tereta, sile vjetra na vanjsku dizalicu ili učinak nagnute piste. Ova dodatna opterećenja moraju se uzeti u obzir u ukupnom dizajnu sustava kolica. Blok kotača mora se procijeniti i za statičko opterećenje i za horizontalne sile koje dolaze od vožnje i kočenja. Kada kolica ubrzavaju ili se zaustavljaju, inercija tereta primjenjuje dodatnu vodoravnu silu koja nije dio statičkog problema iz udžbenika. Ovu dodatnu silu moraju apsorbirati rubovi kotača i gusjenica. TBM-ovi blokovi kotača dizalice proizvedeni su s kotačima ojačanim prirubnicama i zabrtvljenim ležajevima kako bi izdržali opetovana bočna opterećenja.

Izdržljivi blok kotača dizalice s kotačima ojačanim prirubnicom Izrađen od legiranog čelika visoke čvrstoće i zabrtvljenih ležajeva, ovaj blok kotača podnosi bočno opterećenje od ubrzanja i kočenja, osiguravajući glatko i precizno kretanje dizalice. Pogledajte proizvod →

Izgradnja sigurnog sustava kolica s TBM podizanjem

Iz perspektive komponente, problem tri sile ulazi u svaki stupanj sustava kolica. Krajnja kolica moraju nositi opterećenja kotača, blokovi kotača moraju podnijeti horizontalne sile kretanja, a dizalica od žičane užadi mora biti odabrana s ispravnim kapacitetom dizanja i brzinom. TBM Lifting izrađuje SHA7 električnu dizalicu sa žičanom užadi standardne visine i SHA8 dvostruku dizalicu s konfiguracijama u europskom stilu koje daju jasne granice kapaciteta za industrijske primjene kolica. The raspon električnih dizalica od žičane užadi dimenzioniran je uzimajući u obzir putanju opterećenja kolica i reakcije kotača, tako da su spojne točke komponenti dizajnirane od samog početka da podrže izračunate sile.

Kada specificirate sustav kolica, počnite sa stvarnim dijagramom sile vaše instalacije. Odrediti ovješeni teret, masu kolica, raspored tračnica i vučni kut pogonskog mehanizma. Uz te osnovne ulazne podatke, statički proračun daje jasan raspon radnih opterećenja. Zatim uskladite te terete s dizalicom i skupom komponenti krajnjih kolica koje su napravljene za iste radne i sigurnosne standarde.

SHA7 Standardna električna dizalica sa žičanom užadi Opremljena visokoučinkovitim motorom i pretvorbom frekvencije za glatki rad, ova dizalica je prikladna za rukovanje materijalima u proizvodnji strojeva, montaži automobila i drugim industrijama. Pogledajte proizvod →

Kolica za dizanje podvrgnuta su trima silama u ovom klasičnom statičkom problemu, ali prava vrijednost tog izračuna dolazi kada se primijeni na dizajn i odabir stvarne opreme za dizanje. Analitička metoda koju koristite za rješavanje opterećenja ista je metoda koja određuje hoće li se kolica glatko kretati, ostati poravnata na tračnici i dosegnuti projektirani vijek trajanja. Usklađivanjem rješenja sile s pravilno ocijenjenim dizalicama, krajnjim kolicima i blokovima kotača, možete izbjeći skupe kvarove koji dolaze od komponenti premalih dimenzija. Za izračun sile na temelju vašeg specifičnog rasporeda kolica i dizalice, obratite se TBM tehnički tim .