Μέρος 3: Αποδόμηση του υποσυστήματος μεταφοράς φορτίου-

Στο Μέρος 2, διαπιστώσαμε ότι η αυλάκωση τροχαλίας είναι ένα εξάρτημα θυσίας που έχει σχεδιαστεί για την προστασία του συρματόσχοινου. Τώρα, αναλύουμε το υλικό που υποστηρίζει την ίδια την τροχαλία. Αυτό το συγκρότημα-το ρουλεμάν, ο άξονας (πείρος) και η σφράγισή του-είναι το σημείο περιστροφής για το 100% του φορτίου. Η αποτυχία του δεν είναι-διαπραγματεύσιμη και καταστροφική.

1. Κρίσιμη παράμετρος: Το ρουλεμάν (Η περιστροφική διεπαφή)

Το ρουλεμάν είναι ένα εξάρτημα σχεδιασμένο για να λύνει ένα μεμονωμένο πρόβλημα φυσικής:ελαχιστοποίηση του συντελεστή τριβήςμεταξύ της περιστρεφόμενης τροχαλίας και του σταθερού άξονα. Η επιλογή δεν είναι αυθαίρετη. είναι ένας υπολογισμός.

Λειτουργία αποτυχίας 1: Εσφαλμένη εφαρμογή του τύπου ρουλεμάν.

Αιτία:Χρήση ρουλεμάν χαμηλής-φόρτωσης (όπως ένας απλός χάλκινος δακτύλιος) σε σύστημα υψηλού-φορτίου, υψηλής-ταχύτητας ή αντίστροφα-. Οι δακτύλιοι είναι απλοί αλλά έχουν υψηλούς ρυθμούς τριβής και φθοράς. Τα ρουλεμάν κυλίνδρων/σφαιριδίων έχουν χαμηλή τριβή αλλά είναι πολύπλοκα και μπορεί να είναι εύθραυστα κάτω από ακραία φορτία κρούσης.

Αποτέλεσμα:Κατάσχεση. Η υψηλή τριβή ενός αποτυχημένου ή ακατάλληλου ρουλεμάν δημιουργεί υπερβολική θερμότητα. Αυτή η θερμότητα προκαλεί θερμική διαστολή, συγκολλώντας την τροχαλία, το ρουλεμάν και τον άξονα σε ένα μόνο, δεσμευμένο εξάρτημα. Το σχοινί θασέρνωκατά μήκος της παγωμένης τροχαλίας, τρίβοντας γρήγορα, ή ο ίδιος ο άξονας θα προσπαθήσει να περιστραφεί, καταστρέφοντας τη στερέωσή του.

Λειτουργία αποτυχίας 2: Υπέρβαση χωρητικότητας φορτίου.

Αιτία:Καθορισμός ενός ρουλεμάν με βάση τοστατικόςφορτίο (το βάρος του αντικειμένου) χωρίς τον υπολογισμό τουδυναμικόςφορτίο (δυνάμεις κραδασμών, κραδασμών και επιτάχυνσης).

Αποτέλεσμα:Spalling και Collapse. Τα εσωτερικά κυλιόμενα στοιχεία του ρουλεμάν (μπάλες ή κύλινδροι) ή η αυλάκωση θα κουραστούν, θα ραγίσουν και θα διαλυθούν. Αυτό εισάγει μεταλλικά θραύσματα στο συγκρότημα, γεγονός που επιταχύνει την αστοχία. Το αποτέλεσμα είναι απώλεια ομοκεντρικότητας, "ταλάντωση" της τροχαλίας και τελικά κατάρρευση της διαδρομής φορτίου.

Προδιαγραφές Μηχανικής:Το ρουλεμάν πρέπει να είναι κατασκευασμένο για τις ιδιαιτερότητες του συστήματοςφορτίο, ταχύτητα και περιβάλλον.

Βαθμολογία φόρτωσης:Του ρουλεμάνΑξιολόγηση δυναμικού φορτίου (C)πρέπει να υπολογιστεί για να παρέχει στόχο ζωής L10 (ο αριθμός στροφών που θα επιβιώσει το 90% των ρουλεμάν). Για εφαρμογές γερανού, αυτό συχνά απαιτείκωνικά ρουλεμάν κυλίνδρωνήσφαιρικά ρουλεμάν κυλίνδρωνπου μπορεί να χειριστεί υψηλά ακτινικά φορτίακαιτα αξονικά (ωστικά) φορτία που εισάγονται από μη-κάθετες ανυψώσεις.

Τύπος: Σφραγισμένα-για-σωσίβια ρουλεμάνμπορεί να είναι αποδεκτή για στάχυα χαμηλού-φορτίου, χαμηλής-αργίας.Χάλκινοι δακτύλιοιείναι αποδεκτά μόνο για πολύ χαμηλή-ταχύτητα, υψηλό-φορτίο, διακοπτόμενη χρήση (π.χ., boom-σημείο) όπου η περιστροφή είναι ελάχιστη.

2. Κρίσιμη παράμετρος: Ο άξονας / καρφίτσα (Η διαδρομή φορτίου)

Ο άξονας (ή ο πείρος τροχαλίας) είναι η δομική ραχοκοκαλιά του συγκροτήματος. Λειτουργεί ως αδοκός που υπόκειται σε διατμητικές τάσεις και ροπές κάμψης. Είναι η γέφυρα που μεταδίδει ολόκληρο το διάνυσμα φορτίου από το ρουλεμάν στη δομή του γερανού (τα «μάγουλα» του μπλοκ).

Λειτουργία αστοχίας: Διάτμηση ή κάταγμα κόπωσης.

Αιτία 1 (διάτμηση):Το φορτίο υπερβαίνει την τελική αντοχή σε διάτμηση του υλικού. Αυτή είναι μια αστοχία "ωμής δύναμης" που προκαλείται από έναν μικρό πείρο ή μια καταστροφική υπερφόρτωση.

Αιτία 2 (Κόπωση):Ο πείρος αντέχει εκατομμύρια κύκλους φορτίου (ανύψωση και κατέβασμα). Μικρο-ρωγμές σχηματίζονται σε σημεία συγκέντρωσης τάσεων (π.χ. ώμους, οπές λίπανσης) και μεγαλώνουν με κάθε κύκλο έως ότου ο πείρος αστοχήσει σε φορτίοπολύ πιο κάτωη αρχική του σχεδιαστική δύναμη.

Αποτέλεσμα:Ολική, στιγμιαία αποσύνδεση του συγκροτήματος τροχαλίας από τον γερανό. Αυτός είναι ο ορισμός της καταστροφικής αποτυχίας.

Προδιαγραφές Μηχανικής:Ο άξονας είναι ένα στοιχείο υψηλής-καταπόνησης που δεν μπορεί να είναι στοιχείο "εμπόρευμα".

Υλικό:Πρέπει να είναι υψηλής-αντοχής και κόπωσης-κράμα χάλυβα (π.χ.4140ή4340). Ο τυπικός χάλυβας-χαμηλού άνθρακα (π.χ. A36) είναι ανεπαρκής και επικίνδυνος.

Σχέδιο:Η διάμετρος πείρου είναι ένας άμεσος υπολογισμός με βάση το μέγιστο φορτίο και το πλάτος των στηριγμάτων (οι πλάκες μάγουλων) για τη διαχείριση των τάσεων διάτμησης και κάμψης.

Κράτηση:Ο πείρος πρέπει να είναι μηχανικά ασφαλισμένος στη θέση του. Ένα απλό πάτημα-προσαρμογή είναι ανεπαρκές. Πρέπει να ασφαλίζεται με απλάκα συγκράτησης, καρφίτσα ή συνδετήραςγια να αποτρέψει το «βάδισμα» (πλευρική κίνηση) που θα απέσπασε τον πείρο από τη δομική του στήριξη.

3. Κρίσιμη παράμετρος: Λίπανση & Σφράγιση (Το Περιβαλλοντικό Πρωτόκολλο)

Το ρουλεμάν και ο άξονας είναι ένα-υποσύστημα επεξεργασμένο με ακρίβεια. Αυτό το υποσύστημα αναπτύσσεται σχεδόν πάντα στο χειρότερο δυνατό περιβάλλον: σκόνη, άμμος, άμμος και νερό. Η λίπανση και η στεγανοποίηση είναι δική τουλειτουργικό σύστημακαιτείχος προστασίας.

Λειτουργία αποτυχίας: Μόλυνση και λιμοκτονία.

Αιτία:Αστοχία των σφραγίδων. Ένας κόκκος άμμου ή σταγόνα νερού εισέρχεται στο συγκρότημα ρουλεμάν. Η άμμος γίνεται μια λειαντική πάστα λείανσης. Το νερό προκαλεί διάβρωση (σκουριά).

Αποτέλεσμα:Η εσωτερική γεωμετρία του ρουλεμάν καταστρέφεται. Η τριβή εκτοξεύεται, δημιουργείται θερμότητα και το γράσο (λιπαντικό) διασπάται ή αποβάλλεται. Αυτή η "ασιτία λίπανσης" οδηγεί απευθείας στην αποτυχία κατάσχεσης που περιγράφεται στην Παράμετρο 1.

Προδιαγραφές Μηχανικής:Η διάρκεια ζωής του συγκροτήματος εξαρτάται 100% από την ακεραιότητα στεγανοποίησης του.

Σφράγιση:Το συγκρότημα πρέπει να έχει ένα στιβαρό σύστημα στεγανοποίησης. Αυτό μπορεί να κυμαίνεται από απλόσφραγίδες χειλιώνσε σύνθετοφώκιες λαβύρινθουγια ακραία περιβάλλοντα. Η σφραγίδα δεν είναι εκ των υστέρων σκέψη. είναι ένα κύριο στοιχείο σχεδιασμού.

Λάδωμα:Το σύστημα πρέπει να έχει ένα σαφές πρωτόκολλο για εκ νέου-λίπανση (μια καρφίτσα με δυνατότητα "γράσου-με προσαρμογή Zerk) ή πρέπει να είναι πιστοποιημένο"σφραγισμένο-για-μια ζωή"μονάδα (κοινή σε μικρότερα στάχυα). Εάν απαιτείται εκ νέου λίπανση, η προδιαγραφή πρέπει να ορίζει τοτύπο γράσου(π.χ. σύμπλοκο λιθίου EP-2) και τοδιάστημα σέρβις.

Συμπέρασμα: Η Συνέλευση ως Ενιαία Ενότητα

Το συγκρότημα μεταφοράς φορτίου-δεν είναι μια συλλογή εναλλάξιμων εξαρτημάτων. Είναι ένα ενιαίο, κατασκευασμένο υποσύστημα.

Οτύπος ρουλεμάνυπαγορεύει τοσχεδίαση άξονα. Ουλικό του άξοναυπαγορεύει τοχωρητικότητα φορτίου. Οπρωτόκολλο σφράγισηςυπαγορεύει τολειτουργική διάρκεια ζωής του συστήματος.

Μια αστοχία σε οποιαδήποτε από αυτές τις τρεις παραμέτρους θέτει σε κίνδυνο ολόκληρη την αλυσίδα μεταφοράς φορτίου, μετατοπίζοντας το σύστημα από ένα προβλέψιμο στοιχείο φθοράς{-και-σε μια απρόβλεπτη, καταστροφική ευθύνη.

Στο Μέρος 4:Θα αποδομήσουμε τον τελικό κρίκο της αλυσίδας: τοΔομική Ένταξη, αναλύοντας τον τρόπο σύνδεσης του μπλοκ τροχαλίας, του γάντζου ή του σημείου στερέωσης με την υπερκατασκευή του γερανού και τους συνήθεις τρόπους αστοχίας σε αυτά τα σημεία στήριξης υψηλής- καταπόνησης.