スマートで信頼性の高いクレーンホイール荷重計算：安全性を構築し、パフォーマンスを向上させ、安心を獲得

クレーンの車輪荷重計算は、クレーンの設計・選定プロセスにおける重要なステップです。正確な荷重計算は、クレーンの安全性と信頼性に直接影響を与えるだけでなく、設備の耐用年数やメンテナンスコストにも影響します。実際には、車輪荷重はクレーンの自重、吊り上げ貨物の重量、動荷重、環境要因などの複合的な影響によって発生します。したがって、正確な荷重計算を行うには、クレーンの構造形状、作業条件、運転モードなどの要素を考慮し、様々な作業条件下で車輪が安全かつ安定して動作することを保証する必要があります。

クレーンの車輪荷重計算 

クレーンの車輪が負担する荷重は、走行機構の駆動システムの荷重とは無関係であり、クレーンの外部荷重の平衡条件によって直接求めることができます。天井走行クレーンの輪荷重には、最大輪荷重と最小輪荷重があります。天井走行クレーンの最大輪荷重とは、満載のトロリーが端桁の限界位置に近いときの大輪の輪荷重であり、最小輪荷重とは、トロリーがスパンの途中で無荷であるときの、スパンの一方の端の大輪の輪荷重です。

最大輪荷重（満載） = (G-G1)/n + (Q+G1)*(L-L1)/n*L 

最小輪荷重（無負荷） = (G-G1)/n + G1*L1/n*L 

• G = クレーンの総重量（トロリーを含む）（T） 
• G1 = 台車の重量（T） 
• Q = 定格揚程（T） 
• L = スパン（m） 
• n = クレーンの車輪の数 
• L1 = フックの中心線から端梁の中心線までの最小距離（T単位） フックの中心線から端梁の中心線までの最小距離（m） 

クレーンホイールの選択と検証 

クレーンの荷重に応じて車輪を選択する方法と、車輪が運ぶことができるかどうかを確認する方法 

1. 車輪の疲労計算荷重の決定： 

車輪の疲労計算荷重 PC はクレーンの最大および最小車輪圧力によって決定され、PC の計算式は次のとおりです。

• PC — 車輪疲労計算荷重（N） 
• P_最大 — クレーンが正常に作動しているときの最大ホイール圧力（N）。 
• P_分 — クレーンが正常に作動しているときの最小ホイール圧力（N）。 
• Pを決定する際に_最大 およびP_分、巻上・操作機構の動的荷重係数および衝撃係数は1とする。 

天井走行クレーンの場合、トロリークレーンが定格荷重で片側限界位置まで走行しているとき、トロリー側付近の大きな車輪圧力はPである。_最大; トロリー側から遠い無荷重側の大きな車輪圧力はP_分天井走行クレーンの場合、トロリークレーンの定格荷重が片側限界位置まで走行すると、トロリー側付近の車輪の圧力はPとなる。_最大; トロリー側から離れた側の車輪の圧力はP_分ジブクレーンの場合、最大荷重時のブーム下の車輪の圧力はPである。_最大; そして、無負荷の最小振幅のブームの下の車輪の圧力はPである。_分.

2. 車輪踏面接触強度の計算：

2.1 線接触時の許容車輪圧力：

P_c≤K₁×D×L×C₁×C₂

• P_C —- 車輪疲労計算荷重（N） 
• K₁ —– 表1に従って選択された材料に関連する許容線接触応力定数（N/mm2）。 
• D —– ホイール直径（mm） 
• L——車輪と軌道の有効接触長さ 
• C₁—– 表2に従って選択された速度係数。 
• C₂—– 表3に従って選択された作業レベル係数。

算定係数一覧（表1）

注意してください。

1. σ_b 材料の引張強さ (N/mm)²);

2. スチールホイールは一般的に熱処理が施され、トレッド硬度はHB=300～380、焼入れ層の深さは15mm～20mmが推奨されます。許容値を決定する際には、σ_b 材料が熱処理されていない場合に採取されます。

3. ホイール材質がダクタイル鋳鉄を採用する場合。 σ_b≧500N/mm² 材質、K₁, K₂ 値はσに応じて選択されます_b.=500N/mm².

算定係数一覧（表2）

算定係数一覧（表3）

2.2 点接触時の許容車輪圧力：

• P_C —- 車輪疲労計算荷重（N） 
• K₂ —– 材料関連の許容点接触応力定数（N/mm2）、表1に従って選択される。 
• R —– 曲率半径。車輪の曲率半径とトラックの曲率半径のうち大きい方の値をとります（mm）。 
• M —— 軌道上表面と車輪の曲率半径の比（r/R）は、表4に従って選択される。 
• C₁ —– 表3に従って選択された速度係数。 
• C₂ —– 表4に従って選択された作業レベル係数。

算定係数一覧（表4）

注意してください。

1. r/Rが他の値の場合、m値は補間によって計算されます。

2. r は接触面の曲率半径の小さい値です。

上記の計算は、設定された直径を持つ車輪の検証を検証するために使用でき、車輪の有効な最大荷重容量と寸法の妥当性（車輪の直径、車輪の寸法とトラックの適合など）を判定します。

大型車両のホイールセットの最大許容ホイール圧力表：

トロリー車輪セットの最大許容車輪圧力表:

注：この表の値は、ホイール材質ZG310-570、HB320に基づいて計算されています。ホイール材質がZG50MnMo、ホイール軸が45、HB = 228〜255の場合、最大許容ホイール圧力は20%増加できます。 

Q – クレーンの吊り上げ能力; 

G — クレーンのデッドウェイト。

クレーンの車輪荷重計算は、クレーンの安全性、安定性、耐久性を確保するための基本的な作業です。車輪荷重を正確に計算することで、クレーンの設計を最適化し、適切な材料と製造プロセスを選択し、設備全体の性能を向上させることができます。このように、クレーンの車輪荷重計算は複雑でありながら重要なプロジェクトであり、厳密な分析と計算を通じて実現されなければなりません。

基準を満たさないクレーンホイールの隠れた危険性 

クレーンホイールが基準を満たしていない場合、機器の性能、安全性、長期使用に重大な影響を及ぼし、次の側面に現れます。 

1. 安全上の危険の増大

• 車輪の破損または故障：車輪の材質が規格に適合していない場合、クレーンの通常の荷重に耐えられず、破損や深刻な摩耗が発生しやすくなります。これは、特に高荷重または急速な操作の場合、オペレーターの安全を直接脅かし、事故につながる可能性があります。
• 線路の偏向または脱線: 標準以下の車輪を使用すると、車輪と線路の接触が悪くなり、クレーンの偏向や脱線を引き起こし、事故のリスクが高まります。

2. 摩耗と損傷の増加

• 偏摩耗：車輪の品質が基準を満たしていない場合、表面に硬度の不均一性や構造の不均一性などの欠陥が生じ、偏摩耗につながる可能性があります。この偏摩耗は車輪と軌道の損傷を加速させ、メンテナンスコストの増加につながります。
• 過度の摩耗: 標準以下のホイールは長期間の使用で急速に摩耗し、ホイールの寸法が変化してクレーンの安定性と操作精度に影響を与える可能性があります。

3. 営業成績への影響

• アンバランスと振動：品質の低いホイールを使用すると、クレーンが不均一に走行し、過度の振動と騒音が発生し、作業効率と快適性に影響を与える可能性があります。また、長期間の振動は、他の機械部品（ベアリング、モーターなど）に損傷を与える可能性があります。
• 荷重の不均一な分散：車輪の品質に問題があると、特に複数の車輪を備えたクレーンでは、荷重の不均一な分散につながる可能性があります。これは機器の荷重容量と作業効率に影響を与え、クレーンの効率的かつ安定した動作を妨げる可能性があります。

4. 機器寿命の短縮

• 早期の老朽化と故障：ホイールの材質や構造が基準を満たしていないと、疲労、腐食、その他の損傷を受けやすくなり、クレーン全体の耐用年数が短くなります。その結果、ホイールの交換頻度が増加し、メンテナンスコストが増加します。
• 他のコンポーネントの摩耗の促進: 標準以下のホイールは、クレーンの他の重要なコンポーネント (駆動システム、レール システム、フックなど) の早期摩耗につながる可能性があり、メンテナンスの難易度とコストが増加します。

5. 保守・運用コストの増加

• 頻繁な修理: 標準以下のホイールを使用すると、機器の修理、交換、または調整の頻度が高まり、運用コストが増加するだけでなく、機器のダウンタイムが増加して生産性に影響する可能性があります。
• 早期交換: 低品質のホイールは長期間の高負荷要求に対応できない可能性があり、その結果、早期交換が必要となり、メンテナンスおよび部品交換のコストが増加します。

6. システム全体の安定性への影響

• 伝動システムの損傷: ホイールの品質問題により、モーター、減速機、その他のコンポーネントの早期摩耗や損傷など、伝動システムの異常な動作が発生し、クレーンシステム全体の安定性と操作性に影響を与える可能性があります。
• トラックシステムの損傷: 基準を満たしていない車輪がトラックシステムに衝撃を与えると、トラックが損傷したり変形したりする可能性があり、その結果、機器の安定性に影響が及び、より頻繁なトラックの修理や交換が必要になる場合があります。

予防策：

• 厳格な品質管理: ホイールの材質と製造プロセスが業界標準に準拠していることを確認し、信頼できる高品質のサプライヤーを選択し、詳細な検査とテストを実施します。
• 定期的な点検とメンテナンス: 定期的にクレーンのホイールを点検し、摩耗や亀裂の可能性があれば早めに検出して、必要なメンテナンスと交換を行ってください。
• 合理的な設計と選択: クレーンの作業条件に応じて適切な仕様のホイールを選択し、予想される負荷と作業環境に耐えられることを確認します。

クリスタル

クレーンOEMエキスパート

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