Calcolo intelligente e affidabile del carico delle ruote della gru: aumenta la sicurezza, aumenta le prestazioni e ottieni tranquillità

Il calcolo del carico sulle ruote della gru è un passaggio fondamentale nel processo di progettazione e selezione. Un calcolo accurato del carico non solo influisce direttamente sulla sicurezza e l'affidabilità della gru, ma è anche correlato alla durata utile dell'attrezzatura e ai costi di manutenzione. In pratica, il carico sulle ruote è generato dall'effetto combinato del peso proprio della gru, del peso del carico sollevato, dei carichi dinamici e dei fattori ambientali. Pertanto, per eseguire un calcolo accurato del carico, è necessario tenere conto della forma strutturale della gru, delle condizioni di lavoro e della modalità operativa, nonché di altri fattori per garantire che le ruote possano funzionare in modo sicuro e stabile in diverse condizioni di lavoro.

Calcolo del carico della ruota della gru 

Il carico sopportato dalle ruote della gru non ha nulla a che vedere con il carico del sistema di azionamento del meccanismo di scorrimento e può essere ottenuto direttamente in base alle condizioni di equilibrio del carico esterno della gru. Il carico per ruota della gru a ponte include il carico massimo e il carico minimo per ruota. Il carico massimo per ruota della gru a ponte è il carico per ruota della ruota grande quando il carrello a pieno carico si trova vicino alla posizione limite della trave di estremità, mentre il carico minimo per ruota è il carico per ruota della ruota grande di un'estremità della campata quando il carrello è scarico al centro della campata.

Carico massimo sulla ruota (pieno carico) = (G-G1)/n + (Q+G1)*(L-L1)/n*L 

Carico minimo sulla ruota (senza carico) = (G-G1)/n + G1*L1/n*L 

• G = peso totale della gru (compreso il carrello) (T) 
• G1 = peso del carrello (T) 
• Q = capacità di sollevamento nominale (T) 
• L = campata in m 
• n = numero di ruote sulla gru 
• L1 = distanza minima (in T) dalla linea centrale del gancio alla linea centrale della trave terminale (m) 

Selezione e verifica delle ruote della gru 

Come selezionare le ruote in base al carico della gru e come verificare se le ruote possono trasportare 

1. Determinazione del carico di calcolo della fatica delle ruote: 

Il carico di calcolo della fatica PC delle ruote può essere determinato dalla pressione massima e minima delle ruote della gru e la formula per calcolare PC è la seguente:

• PC — calcolo del carico di fatica della ruota (N); 
• P_massimo — pressione massima della ruota (N) quando la gru funziona normalmente; 
• P_min — pressione minima sulle ruote (N) quando la gru funziona normalmente; 
• Nel determinare P_massimo e P_min, i coefficienti di carico dinamico e i coefficienti di impatto dei meccanismi di sollevamento e di azionamento sono considerati pari a 1. 

Per la gru a ponte, quando la gru a carrello è in funzione con il suo carico nominale nella posizione limite su un lato, la pressione della ruota grande vicino al lato del carrello è P_massimo; la pressione della ruota grande sul lato scarico lontano dal lato del carrello è P_minPer la gru a ponte, quando il carico nominale della gru a carrello raggiunge la posizione limite di un lato, la pressione della ruota vicino al lato del carrello è P_massimo; la pressione della ruota scaricata lontano dal lato del carrello è P_min. per le gru a bandiera, la pressione della ruota sotto il braccio dell'ampiezza massima del carico completo è P_massimo; e la pressione della ruota sotto il braccio dell'ampiezza minima del vuoto è P_min.

2. Calcolo della resistenza al contatto del battistrada della ruota:

2.1 Pressione ammissibile della ruota per il contatto della linea:

P_C≤K₁×D×L×C₁×C₂

• P_C —- calcolo del carico di fatica della ruota (N); 
• K₁ —– costante di tensione di contatto lineare ammissibile (N/mm2) relativa al materiale, selezionata secondo la Tabella 1; 
• D —– diametro ruota (mm); 
• L—— lunghezza effettiva di contatto tra ruota e pista; 
• C₁—– coefficiente di velocità, selezionato secondo la Tabella 2; 
• C₂—– coefficiente del livello di lavoro, selezionato secondo la Tabella 3;

Tabella dei fattori di calcolo (Tabella 1):

Note:

1.σ_B è la resistenza alla trazione del materiale (N/mm²);

2. Le ruote in acciaio devono generalmente essere trattate termicamente; la durezza del battistrada raccomandata è HB=300~380 e la profondità dello strato di tempra è di 15~20 mm. Nel determinare il valore consentito, σ_B viene presa quando il materiale non è trattato termicamente;

3. Quando il materiale della ruota adotta ferro duttile; σ_B.≥500N/mm² materiale, k₁, K₂ il valore viene selezionato in base a σ_B.=500N/mm².

Tabella dei fattori di calcolo (Tabella 2):

Tabella dei fattori di calcolo (Tabella 3):

2.2 Pressione consentita della ruota per il contatto puntiforme:

• P_C —- calcolo del carico di fatica della ruota (N); 
• K₂ —– costante di tensione di contatto puntuale ammissibile correlata al materiale (N/mm2), selezionata secondo la Tabella 1; 
• R —– raggio di curvatura, prendere il raggio di curvatura della ruota e il raggio di curvatura della pista di valore maggiore (mm); 
• M —— dalla superficie superiore della pista e dal raggio di curvatura della ruota del rapporto (r/R), secondo la Tabella 4 selezionata; 
• C₁ —– Coefficiente di velocità, selezionato secondo la Tabella 3; 
• C₂ —– coefficiente del livello di lavoro, selezionato secondo la Tabella 4;

Tabella dei fattori di calcolo (Tabella 4):

Note:

1. I valori m vengono calcolati per interpolazione quando r/R è un altro valore;

2. r è il piccolo valore del raggio di curvatura della superficie di contatto

I calcoli sopra riportati possono essere utilizzati per verificare la verifica delle ruote con diametri stabiliti, al fine di determinare l'effettiva capacità di carico massima delle ruote e la ragionevolezza delle dimensioni (diametro delle ruote, dimensioni delle ruote e adattamento del cingolo, ecc.).

Tabella della pressione massima consentita per le ruote dei set di ruote di veicoli di grandi dimensioni:

Tabella della pressione massima ammissibile delle ruote per set di ruote per carrelli:

Nota: il valore di questa tabella è calcolato in base al materiale della ruota: ZG310-570, HB320; se il materiale della ruota è ZG50MnMo, l'asse della ruota è 45, HB = 228 ~ 255, la pressione massima consentita della ruota può essere aumentata di 20%; 

Q – capacità di sollevamento della gru; 

G — portata lorda della gru.

Il calcolo del carico per ruota della gru è fondamentale per garantire sicurezza, stabilità e durata. Calcolando accuratamente il carico per ruota, è possibile ottimizzare la progettazione della gru e selezionare i materiali e i processi produttivi più appropriati, migliorando così le prestazioni complessive dell'attrezzatura. Nel complesso, il calcolo del carico per ruota della gru è un progetto complesso ma fondamentale, che deve essere realizzato attraverso analisi e calcoli rigorosi.

Pericoli nascosti delle ruote delle gru che non rispettano lo standard 

Le ruote della gru che non rispettano lo standard avranno un impatto significativo sulle prestazioni, sulla sicurezza e sull'uso a lungo termine dell'attrezzatura, che si manifesta nei seguenti aspetti: 

1. Aumento dei rischi per la sicurezza

• Rottura o guasto delle ruote: se il materiale delle ruote non è conforme allo standard, potrebbe non essere in grado di sopportare il carico normale della gru ed essere soggetto a rotture o usura grave. Ciò metterà a repentaglio la sicurezza dell'operatore, soprattutto in caso di carichi elevati o operazioni rapide, e potrebbe causare incidenti.
• Deflessione o deragliamento dei binari: ruote di qualità scadente possono causare uno scarso contatto tra ruote e binari, provocando la flessione o il deragliamento della gru e aumentando il rischio di incidenti.

2. Maggiore usura e danni

• Usura irregolare: se la qualità delle ruote non soddisfa gli standard, potrebbero presentarsi difetti superficiali, come durezza o struttura non uniformi, che causano un'usura irregolare. Questa usura irregolare accelera i danni a ruote e cingoli e aumenta i costi di manutenzione.
• Usura eccessiva: le ruote di qualità inferiore possono usurarsi troppo rapidamente con l'uso prolungato, causando modifiche nelle dimensioni delle ruote e compromettendo la stabilità e la precisione di funzionamento della gru.

3. Influenza sulle prestazioni operative

• Squilibrio e vibrazioni: ruote di qualità scadente possono causare un funzionamento irregolare della gru, generando vibrazioni e rumore eccessivi, compromettendo l'efficienza operativa e il comfort. Le vibrazioni a lungo termine possono anche causare danni ad altri componenti meccanici (ad esempio cuscinetti, motori, ecc.).
• Distribuzione irregolare del carico: problemi di qualità delle ruote possono causare una distribuzione irregolare del carico, soprattutto sulle gru con configurazioni a più ruote. Ciò influirà sulla capacità di carico e sull'efficienza operativa dell'attrezzatura, compromettendo l'efficienza e la stabilità della gru.

4. Riduzione della durata delle apparecchiature

• Invecchiamento precoce e guasti: materiali e strutture delle ruote di qualità scadente possono renderle più suscettibili a fatica, corrosione e altri danni, riducendo così la durata complessiva della gru. La frequenza di sostituzione delle ruote aumenterà di conseguenza, con conseguenti costi di manutenzione aggiuntivi.
• Accelerazione dell'usura di altri componenti: ruote di qualità scadente possono causare l'usura prematura di altri componenti critici della gru (ad esempio, sistema di trasmissione, sistema di binari, ganci, ecc.), aumentando la difficoltà e i costi di manutenzione.

5. Aumentare i costi di manutenzione e di esercizio

• Riparazioni frequenti: ruote di qualità scadente richiederanno riparazioni, sostituzioni o calibrazioni più frequenti delle attrezzature, il che non solo aumenterà i costi operativi, ma potrebbe anche comportare maggiori tempi di fermo delle attrezzature, influendo sulla produttività.
• Sostituzione anticipata: le ruote di bassa qualità potrebbero non essere in grado di far fronte alle elevate richieste di carico a lungo termine, con conseguente necessità di sostituzione anticipata, aumento dei costi di manutenzione e sostituzione dei componenti.

6. Impatto sulla stabilità complessiva del sistema

• Danni al sistema di trasmissione: problemi di qualità delle ruote possono causare un funzionamento anomalo del sistema di trasmissione, come usura prematura o danni al motore, al riduttore e ad altri componenti, compromettendo così la stabilità e l'operatività dell'intero sistema della gru.
• Danni al sistema di cingoli: l'impatto di ruote di qualità inferiore sul sistema di cingoli può causare danni o deformazioni dei cingoli, il che a sua volta influisce sulla stabilità dell'attrezzatura e può richiedere riparazioni e sostituzioni più frequenti dei cingoli.

Misure preventive:

• Rigoroso controllo di qualità: garantire che i materiali delle ruote e i processi di produzione siano conformi agli standard del settore, selezionare fornitori affidabili e di qualità ed eseguire ispezioni e test dettagliati.
• Ispezione e manutenzione regolari: ispezionare regolarmente le ruote della gru per rilevare potenziali usure e crepe in tempo utile per la necessaria manutenzione e sostituzione.
• Progettazione e selezione ragionevoli: selezionare ruote con specifiche appropriate in base alle condizioni di lavoro della gru per garantire che possano sopportare il carico previsto e l'ambiente di lavoro.

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