Analýza sily zdvíhacieho vozíka: Vysvetlenie troch síl pre inžinierov zdvíhacích zariadení

Pre údržbára, ktorý kontroluje 5-tonový mostový žeriav, nie sú sily, ktoré držia vozík na mieste na mostovom nosníku, len akademickými číslami. Zdvíhací vozík je pri typickom statickom cvičení vystavený trom silám: hmotnosti samotného vozíka, nákladu zaveseného na háku a ťahu pohonu pojazdu. Rovnováha medzi týmito tromi silami rozhoduje o tom, či vozík zostane zarovnaný, či koncový vozík nesie príliš veľkú záťaž a či má pojazdový motor dostatočný krútiaci moment na to, aby sa plynulo rozbiehalo a zastavovalo. Správne vyváženie je prvým krokom pri výbere spoľahlivého systému vozíkov.

Čo v skutočnosti predstavujú tri sily v zdvíhacom vozíku

V zjednodušenom modeli rovinnej sily sa s vozíkom zaobchádza ako s tuhým telom pod tromi súbežnými silami. Prvým je hmotnosť samotného vozíka vrátane zdvíhacej jednotky, rámu a pojazdu. Druhým je vertikálny ťah zaveseného bremena prenášaný cez oceľové lano alebo reťaz. Treťou je horizontálna hnacia alebo brzdná sila, ktorou sa pohybuje pojazdový mechanizmus na pohyb vozíka po moste žeriava.

Každý z týchto komponentov má skutočný fyzický zdroj na mostovom žeriave. Uhol, pod ktorým pôsobí hnacia sila, v učebnicových úlohách často označovaný ako α, predstavuje smer aplikovanej sily vzhľadom na horizontálu. V praxi tento uhol závisí od toho, ako je smerovaná ťažná sila a ako je vozík pripojený k mostu a koncovému vozíku.

• Vlastná hmotnosť vozíka je zvyčajne najmenšia z troch síl, ale stále prispieva k zaťaženiu kolesa.
• Zavesené bremeno je dominantnou vertikálnou silou a riadi výber nosnosti kladkostroja.
• Hnacia sila musí byť dostatočná na prekonanie valivého odporu, zotrvačnosti a možných brzdných síl.

Štandardná metóda na riešenie problému troch síl

Keď sú známe smery a veľkosti síl, riešenie sa riadi štandardným postupom pre koplanárny súbežný silový systém. Nastavenie zvyčajne začína rozdelením každej sily na zložky x a y. Ak sila P pôsobí pod uhlom α k horizontále, sila A pôsobí horizontálne a sila B pôsobí vertikálne smerom nadol, rovnovážne rovnice sú jednoduché:

Zo smeru x: P cos α A = 0.

Zo smeru y: P sin α − B = 0.

Vyriešením týchto dvoch rovníc dostaneme P = B / sin α a A = − B cot α. Záporné znamienko na A jednoducho znamená, že horizontálna sila musí pôsobiť proti horizontálnej zložke P, aby vozík zostal v rovnováhe.

Nasledujúca tabuľka ukazuje, ako sa mení požadovaná sila P pri zmene uhla α, pričom ako vstup sa používa vertikálne zaťaženie B 400 lb. Presné čísla sú menej dôležité ako trend, ktorý ilustrujú: menší uhol vyžaduje väčšiu hnaciu silu a väčší uhol mení rozloženie zaťaženia na koľajnici žeriavu.

Praktickým dôsledkom je, že zmena α dokonca o 10 stupňov môže zmeniť veľkosť požadovanej hnacej sily o takmer 20 percent. To je dôvod, prečo musí byť uhol definovaný od začiatku starostlivo, nie ako dodatočný nápad.

Ako analýza vedie výber komponentov

Po odstránení síl sa výsledné zaťaženia stanú konštrukčnými vstupmi pre mechanické časti vozíka. Vertikálne zaťaženie kolesa je primárnym vstupom pre výber koncového vozíka žeriavu. Horizontálna hnacia sila určuje požadovaný krútiaci moment hnacieho motora a menovitý výkon bloku žeriavového kolesa. O menovitej nosnosti kladkostroja rozhoduje zavesené bremeno plus dynamické účinky.

V skutočnom žeriavovom systéme sa koncový vozík vyrába s definovaným rázvorom kolies a priemerom koľajníc, aby zodpovedali očakávanému zaťaženiu kolies. Výber štandardného koncového vozíka bez kontroly jeho spojenia s rámom vozíka a jeho schopnosti uniesť vypočítané zaťaženie kolesa je častým zdrojom mechanického zlyhania. Keď je vozík vystavený trom silám opísaným v statickej analýze, najväčší podiel vertikálnych reakcií nesie koncový vozík. To je dôvod, prečo je produktový rad žeriavových vozíkov TBM navrhnutý so zosilnenými časťami a robustnými ložiskami kolies, aby zvládli vertikálne a horizontálne kombinácie síl.

Koncový vozík žeriava pre systémy vozíkov so zosilnenými sekciami Tento koncový vozík, navrhnutý pre ťažké kombinácie vertikálnych a horizontálnych síl, podporuje most žeriava a pojazdový mechanizmus, čím poskytuje stabilitu a odolnosť pre priemyselné aplikácie. Zobraziť produkt →

Praktické úvahy nad rámec statickej rovnováhy

Statická rovnováha je východiskovým bodom, nie konečnou odpoveďou. Limity pracovného zaťaženia, bezpečnostné faktory a klasifikácia prevádzky ovplyvňujú, či je konštrukcia zariadenia bezpečná pre každodennú prevádzku. V prípade elektrického lanového kladkostroja na všeobecné použitie sa často používa európska norma FEM alebo ekvivalentná klasifikácia prevádzky, ako je ISO M3 až M5, aby sa určilo, koľko hodín denne môže kladkostroj bežať pri danom zaťažení. Tento faktor cla nie je svojvoľný; ovplyvňuje veľkosť brzdy, triedu oceľového lana a tepelnú kapacitu motora.

Problém troch síl tiež nezohľadňuje kolísanie nákladu, sily vetra na vonkajší žeriav alebo vplyv naklonenej dráhy. Tieto dodatočné zaťaženia musia byť zohľadnené v celkovom návrhu systému vozíkov. Blok kolesa sa musí vyhodnotiť z hľadiska statického zaťaženia aj vodorovných síl, ktoré vznikajú pri jazde a brzdení. Keď sa vozík zrýchli alebo zastaví, zotrvačnosť bremena pôsobí dodatočnou horizontálnou silou, ktorá nie je súčasťou učebnicového statického problému. Táto extra sila musí byť absorbovaná okolkami kolies a pásom. Bloky žeriavových kolies TBM sú vyrábané s prírubami tvrdenými kolesami a utesnenými ložiskami, aby vydržali opakované bočné zaťaženie.

Odolný blok žeriavových kolies s prírubami tvrdenými kolesami Tento blok kolesa, vyrobený z vysoko pevnej legovanej ocele a utesnených ložísk, odoláva bočnému zaťaženiu pri zrýchlení a brzdení, čím zaisťuje hladký a presný pohyb žeriava. Zobraziť produkt →

Vybudovanie bezpečného systému vozíkov so zdvíhaním TBM

Z pohľadu komponentov sa problém troch síl dostáva do každého štádia trolejového systému. Koncový vozík musí niesť zaťaženie kolies, bloky kolies musia zvládnuť horizontálne pojazdové sily a lanový kladkostroj musí byť zvolený so správnou nosnosťou a rýchlosťou. TBM Lifting stavia elektrický lanový kladkostroj SHA7 so štandardnou výškou a dvojnosníkový kladkostroj SHA8 s konfiguráciami európskeho štýlu, ktoré poskytujú jasné kapacitné rezervy pre aplikácie priemyselných vozíkov. The rozsah elektrického lanového kladkostroja je dimenzovaný s ohľadom na dráhu zaťaženia vozíka a reakcie kolies, takže body pripojenia komponentov sú od začiatku navrhnuté tak, aby podporovali vypočítané sily.

Keď špecifikujete vozíkový systém, začnite so skutočným silovým diagramom vašej inštalácie. Určte zavesené zaťaženie, hmotnosť vozíka, usporiadanie koľajníc a uhol ťahu hnacieho mechanizmu. S týmito základnými vstupmi poskytuje statický výpočet jasný rozsah prevádzkového zaťaženia. Potom priraďte tieto bremená k kladkostroju a súprave komponentov koncového vozíka, ktoré sú vyrobené pre rovnaké prevádzkové a bezpečnostné normy.

Elektrický lanový kladkostroj SHA7 Standard-headroom Tento kladkostroj vybavený vysoko účinným motorom a frekvenčnou konverziou pre hladkú prevádzku je vhodný na manipuláciu s materiálom v strojárskej výrobe, montáži automobilov a iných priemyselných odvetviach. Zobraziť produkt →

Zdvíhací vozík je v tomto klasickom statickom probléme vystavený trom silám, ale skutočná hodnota tohto výpočtu prichádza, keď sa aplikuje na návrh a výber skutočného zdvíhacieho zariadenia. Analytická metóda, ktorú používate na riešenie zaťaženia, je tá istá metóda, ktorá určuje, či vozík bude bežať hladko, zostane vyrovnaný na koľajnici a dosiahne svoju plánovanú životnosť. Prispôsobením silového riešenia správne dimenzovaným kladkostrojom, koncovým vozíkom a blokom kolies sa môžete vyhnúť nákladným poruchám, ktoré pochádzajú z poddimenzovaných komponentov. Pre výpočet sily na základe vášho konkrétneho usporiadania vozíka a žeriavu sa obráťte na Technický tím TBM .