مهندسان سازنده جرثقیل طراحی جرثقیل ملاقه ای را تجزیه و تحلیل می کنند

یکی از حیاتی ترین تجهیزات در کارخانه فولاد، جرثقیل ملاقه ای است، اما بسیاری از اپراتورهای کارخانه فولاد توجه کافی به طراحی و تهیه جرثقیل ندارند. انتخاب صحیح مواد، اجزا و مشخصات جرثقیل برای اطمینان از سطوح بالای بهره وری و یک کارگاه فولادسازی کارآمد بسیار مهم است.

با این حال، در طول فرآیند خرید، تجهیزات سنگین مانند توربین ها، بویلرها و تا حدی پمپ ها و شیرها بیشتر مورد توجه قرار می گیرند، در حالی که جرثقیل های ملاقه ای مورد غفلت قرار می گیرند. تصمیمات خرید جرثقیل ملاقه ای با عجله و با کمی تفکر علمی انجام می شود، بنابراین مشخصات فنی تقریباً الزامات برنامه را برآورده می کند.

علاوه بر این، محدودیت های بودجه اغلب اوضاع را بدتر می کند. از آنجایی که جرثقیل های ملاقه ای معمولاً پس از ریخته گری کارخانه، کارخانه فولادسازی و کوره تهیه می شوند، پول کمی برای تهیه باقی مانده است که مشخصات جرثقیل مناسب را محدود می کند.

برای اطمینان از راه اندازی کارآمد و صحیح، تهیه، طراحی، ساخت و نصب جرثقیل های ملاقه ای، همکاری بین سازنده و مشتری بسیار مهم است.

برای کارخانه های کوچکتر، قیمت همیشه یک عامل مهم در فرآیند تدارکات است و کل بودجه برای توسعه باید به دقت متعادل شود.

با این حال، کاهش هزینه‌ها در این مرحله احتمالاً بر بهره‌وری کارخانه در سال‌های آینده تأثیر می‌گذارد، چه از طریق تعمیرات و نگهداری بیشتر و مکرر از حد لازم، و چه از طریق کوتاه شدن چرخه عمر به دلیل نامناسب بودن برای کار مورد نظر.

در دراز مدت، خواه یک کارخانه نورد 3 میلیون تنی باشد یا یک کارخانه نورد 5 میلیون تنی، جرثقیل مورد نیاز است. اگر کارخانه ای بخواهد بالاترین سطح کارایی را تضمین کند، قیمت نمی تواند عامل محرک در فرآیند خرید باشد.

استانداردهای طراحی جرثقیل ملاقه ای

هنگام انتخاب جرثقیل ملاقه ای باید به چندین مفهوم توجه کرد. هند IS-4137 را پذیرفته است، در حالی که بازارهای بین المللی استانداردهای FEM و CMAA را توصیه می کنند. استاندارد FEM دارای مزایای واضحی است زیرا اندازه چرخ ها را کاهش می دهد و در عین حال اندازه قلاب را بهینه می کند. از بین تمامی استانداردهای موجود برای طراحی جرثقیل ملاقه ای، FEM به دلایل متعددی مناسب ترین استاندارد است.

اول، از آنجایی که محاسبات بار چرخ برای جرثقیل ها از بار متوسط ​​استفاده نمی کند، بهینه سازی چرخ در واقع امکان پذیر است. این استاندارد طراحی امکان مقایسه دقیق ابعاد چرخ و ریل را فراهم می کند.

علاوه بر راهنمایی دقیق در مورد چگونگی بررسی خستگی و انتخاب دقیق طناب ها و درام های طناب، طبقه بندی هر مکانیزم موجود به وضوح توضیح داده شده است و به تیم های طراحی اجازه می دهد تا گزینه های مختلف پیش روی خود را به خوبی درک کنند.

با نگاهی به جرثقیل های ملاقه ای برای کارخانه های فولادی 3 میلیون تنی یا 5 میلیون تنی، پنج حوزه مهم وجود دارد که باید در طراحی جرثقیل در نظر گرفته شود.

اولین و مسلماً مهمترین آن، سیستم درایو است. اکثر کارخانه های فولادی مدرن به جای استفاده از موتورهای حلقه لغزش سنتی از درایوهای فرکانس متغیر ولتاژ متغیر (VVVF) استفاده می کنند.

موتورها موتورهای قفس سنجابی AC استاندارد خواهند بود که نیازی به تعمیر و نگهداری ندارند، در حالی که عدم وجود کنتاکتور روتور و کابل روتور به معنای پیچیدگی کمتر است.

برای کاهش بیشتر تعداد پیچیدگی‌ها، حفاظت اضافه بار، حفاظت در برابر ولتاژ و عملکرد روشن/خاموش تعبیه شده است، بنابراین به کنتاکتورهای خارجی و رله‌های محافظ نیازی نیست.

سرعت متغیر پیوسته از حداقل تا حداکثر سرعت نیز به این معنی است که هرگونه تنظیم سرعت ممکن است، حتی سرعت‌های میکرو{0}} بین 5% تا 100% بدون نیاز به سخت‌افزار اضافی و امکان حرکت نرم.

یکی دیگر از جنبه های طراحی جرثقیل ملاقه ای که می تواند عملکرد ناگهانی را کاهش دهد، کاهش جریان راه اندازی است. جریان راه‌اندازی-کمتر از شروع مستقیم-روی{3}}روی خط (DOL) معمولی است که باعث بهبود عملکرد و صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود.

ویژگی‌هایی مانند ترمز الکتریکی باعث کاهش سایش کفشک‌ها و لنت‌های ترمز در مقایسه با ترمز مکانیکی ساده می‌شود، یعنی خستگی مکانیکی کمتر در اجزای جرثقیل و افزایش چرخه عمر اجزای مکانیکی آن.

سایر ویژگی‌ها مانند عملکرد کنترل پشت سر هم با کنترل خوب RPM، و همچنین گزینه‌های بازخورد برای تسهیل کنترل پشت سر هم، نمایش پارامترها و نمایش تشخیصی روی LCD نیز می‌توانند در زمانی که جرثقیل آنلاین است مورد استفاده قرار گیرند، بنابراین زمان از کار افتادگی را کاهش می‌دهد. با حرکت به دومین نکته قابل توجه در طراحی جرثقیل ملاقه‌ای، ترمزهای ناکارآمد{1} باید همیشه از تامین‌کنندگان معتبر وارد شوند. در حالی که ترمزهای داخلی عملکرد خوبی دارند، وقتی ملاحظات ایمنی زیر سوال می رود، ترمزهای ساخته شده توسط Sime یا Sibre اغلب در هند ترجیح داده می شوند. با این حال، ترمزهای بومی تولید شده توسط Galvi برای جرثقیل های ملاقه ای ایده آل هستند.

برای مقاومت در برابر عملیات سخت جرثقیل ملاقه ای باید از سیم طناب هایی با استحکام و ساختار کافی استفاده کرد. Anupam از طناب فولادی با مقاومت 2160n/mm2 برای دستیابی به راندمان عملیاتی خوب استفاده می کند. در هند، طناب های سیمی Usha Martin توصیه می شود.

در حین کار، تنش می تواند در پین های مونتاژ سیم بکسل و قلاب ایجاد شود که می تواند منجر به خرابی زودرس جرثقیل شود. Anupam از ترکیب مواد سری EN بهتری استفاده می کند و به عنوان پین برای مجموعه بلوک قلاب برای مقاومت در برابر استرس استفاده می شود.

هنگامی که صحبت از طول عمر و عملکرد روان جرثقیل ملاقه ای می شود، چرخ ها جزء مهمی هستند. بسیاری از مشتریان معمولاً به سختی بالاتری در حدود 400 BHN یا 58/RC نیاز دارند تا سایش و پارگی در حین کار را کنترل کنند. یکی دیگر از جنبه های مهم، استفاده از مواد EN-28 است که طول عمر و استحکام چرخ ها را افزایش می دهد و به آنها کمک می کند تا در برابر بارهای ضربه ای برای ادامه عملکرد صاف مقاومت کنند. با این حال، مواد EN-28 کمیاب هستند.

معمولاً از مواد C55Mn75 یا SAE5160 با سختی 250 تا 280 BHN برای سلامتی در جرثقیل های ملاقه ای استفاده می شود و هیچ اشکالی در این مورد وجود ندارد. اما برای جرثقیل های ملاقه ای سایز بزرگتر از 400 تن و بالاتر، بحرانی بودن عملیات بسیار سختگیرانه است، بنابراین اکیداً توصیه می شود از مواد EN-28 استفاده کنید.

سینماتیک مهم است

امروزه، بحث‌های مداومی در حوزه سینماتیک وجود دارد که برخی از سینماتیک دو حرکتی را ترجیح می‌دهند در حالی که برخی دیگر سینماتیک چهار حرکتی را ترجیح می‌دهند. هیچ مشکلی در هر دو روش وجود ندارد، اما استفاده از سینماتیک چهار موتور برای بالابر اصلی مزایای قابل توجهی دارد. در یک سیستم چهار موتوره، به جای اینکه دو موتور از طریق یک گیربکس حرکت کنند، چهار موتور از طریق دو گیربکس با یک سیستم گیربکس سیاره ای تعبیه شده است. درام های طناب به طور مکانیکی از طریق چرخ دنده های بزرگ به هم متصل می شوند تا حرکات درام را همگام کنند. این بدان معنی است که انتخاب موتور در دسته بندی اندازه استاندارد قرار می گیرد، که به نوبه خود هزینه نگهداری و اولیه موتورها را در مقایسه با آرایش دو موتور معمولی کاهش می دهد.

هر زمان که نیاز به افزایش اسب بخار باشد، آرایش سنتی دو-موتور به اندازه‌های موتور غیر استاندارد و یک گیربکس منفرد منجر می‌شود که به دنده‌های سیاره‌ای ورودی استاندارد بزرگ نیاز دارد، که هزینه‌های مربوط به اندازه آنها را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.

در صورت خرابی موتور جرثقیل، یک سیستم چهار موتوره مزایای دیگری را ارائه می‌کند که یک سیستم دو موتوره ندارد، مانند توانایی ادامه کار جرثقیل با نیم سرعت با دو موتور دیگر حتی در بار 100٪ سیستم‌های دو سرعته باید متوقف شود. این از بروز مشکلات در هنگام کاهش بار جلوگیری می کند.

علاوه بر این، در صورت خرابی پینیون ورودی گیربکس بالابر اصلی، یک سیستم چهار موتوره به جرثقیل اجازه می دهد تا به روشی مشابه به کار خود ادامه دهد، در حالی که یک سیستم دو{1}موتوره فاقد افزونگی است و فقط شاهد قطع شدن ترمز اضطراری- است که برای ازسرگیری عملیات نیاز به تعمیر و نگهداری خرابی دارد.

در واقع، حتی تفاوت در آرایش ترمز اضطراری هر سیستم می تواند تأثیر قابل توجهی بر اندازه بالابر و عملکرد ایمنی آن داشته باشد.

برای سیستم‌های دو موتوره، معمولاً مجموعه‌ای از ترمزهای دیسکی اضطراری روی هر درام طناب همراه با حفاظت مناسب در برابر سرعت بیش از حد نصب می‌شود. با این حال، خرابی مکانیکی در هر قسمت از سیستم محرک بین موتور و درام در ابتدا باعث سقوط آزاد بار می شود. هنگامی که چنین شکست مکانیکی رخ می دهد، سرعت بار از حداکثر سرعت نامی تجاوز می کند، که نیاز به ترمز اضطراری برای حفظ بار دارد. در هنگام رهاسازی بار از هر ارتفاعی، سقوط بار سرعت و گشتاور بسیار بالایی ایجاد می کند و در این حالت ترمز اضطراری باعث ایجاد شوک اضافی می شود.

چنین ضربه های غیرعادی اغلب باعث آسیب به ساختار اولیه جرثقیل می شود، به ویژه گردن براکت انتهایی بین ریل ها و چرخ ها، که می تواند برش داده شود. علاوه بر این، فضای اضافی برای قرار دادن ترمز دیسکی اضطراری روی فلنج درام طناب مورد نیاز بود که به فضای بیشتری برای روش قلاب و فضای سر بیشتری نیاز داشت.

در مقابل، یک خرابی مکانیکی که منجر به همان شرایط سرعت بیش از حد در یک سیستم چهار موتوره می‌شود، می‌تواند توسط یک رمزگذار نصب شده بر روی شفت موتور یا یک سوئیچ محدود نصب شده روی شفت درام شناسایی شود. در این حالت منبع تغذیه بلافاصله توسط یک یا دو دستگاه قطع می شود و ترمز سرویس روی شفت ورودی بلافاصله برای نگه داشتن بار عمل می کند.

علاوه بر این، چندین ترمز اضافی روی شفت پینیون ورودی وجود دارد، بنابراین حتی اگر یک ترمز از کار بیفتد، ترمز دیگر بار کل را حفظ کرده و سقوط آزاد را متوقف می کند. بنابراین در این سیستم تحت هیچ شرایطی سقوط آزاد وجود ندارد.

درام طناب در سیستم چهار موتوره به صورت مکانیکی از طریق یک چرخ دنده حلقوی متصل می شود، با یک شفت جداگانه در سمت ورودی گیربکس که مستقیماً از طریق یک قطار دنده داخلی به دنده خروجی متصل است. ترمز سرویس بر روی شفت ورودی نصب می شود و به عنوان ترمز اضطراری در این سیستم عمل می کند.

ترمز اضطراری و سرویس به صورت موازی به موتور MH از طریق یک رمزگذار نصب شده روی موتور بالابر متصل می شود. بنابراین، ترمز دیسکی اضطراری روی درام طناب لازم نیست و دیگر نیازی به کاهش دسترسی و فاصله قلاب نیست.

به طور خلاصه، برخی از بارزترین مزایای سینماتیک چهار-موتور نسبت به دو{1}}موتور سینماتیک مربوط به ایمنی است.

سیستم دو موتوره برای ایجاد ایمنی کافی به تعمیر و نگهداری کامل و مکرر ترمز دیسکی اضطراری متکی است، زیرا این ترمز فقط در صورت خرابی مکانیکی کار می کند و بنابراین باید از اولین کارکرد حتی پس از دوره های طولانی عدم فعالیت اطمینان حاصل کند. از آنجایی که هیچ عملکرد ترمز اضافی وجود ندارد، 100٪ از کار افتاد-ایمن نیست.

با این حال، با توجه به سیستم چهار موتوره، ترمز سرویس و چرخ دنده درام طناب، عمل ترمز الکترومکانیکی استاندارد را در صورت هرگونه خرابی مکانیکی سیستم محرک بین موتور و درام طناب تسهیل می کند.

افزونگی گنجانده شده باعث می‌شود که سیستم 100% از کار بیفتد-و حتی بدون ترمز دیسکی اضطراری روی درام طناب، سقوط آزاد تحت هیچ شرایطی وجود ندارد.

طراحی ساختاری و مکانیکی این نوع-جرثقیل ملاقه ای بسیار بزرگ-از فناوری هایی مانند محاسبه خستگی، تحلیل اجزای محدود و حذف رزونانس استفاده می کند. قطعات یدکی کمتر و پیچیدگی تعمیر و نگهداری کمتری دارد.