스마트하고 안정적인 크레인 휠 하중 계산: 안전을 구축하고, 성능을 향상시키고, 마음의 평화를 얻으세요

크레인 휠 하중 계산은 크레인 설계 및 선정 과정에서 핵심 단계입니다. 정확한 하중 계산은 크레인의 안전성과 신뢰성에 직접적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 장비의 수명 및 유지보수 비용에도 영향을 미칩니다. 실제로 휠 하중은 크레인 자중, 인양된 화물의 무게, 동적 하중, 그리고 환경 요인의 복합적인 영향으로 발생합니다. 따라서 정확한 하중 계산을 위해서는 크레인의 구조적 형태, 작업 조건 및 작동 방식, 그리고 휠이 다양한 작업 조건에서 안전하고 안정적으로 작동할 수 있도록 다양한 요인을 고려해야 합니다.

크레인 휠 하중 계산 

크레인 바퀴가 지탱하는 하중은 주행 장치의 구동 시스템 하중과 아무런 관련이 없으며, 크레인 외부 하중의 평형 조건에 따라 직접 구할 수 있습니다. 오버헤드 주행 크레인의 바퀴 하중에는 최대 바퀴 하중과 최소 바퀴 하중이 포함됩니다. 오버헤드 주행 크레인의 최대 바퀴 하중은 만재된 트롤리가 엔드 거더의 한계 위치에 가까울 때 큰 바퀴의 바퀴 하중이고, 최소 바퀴 하중은 트롤리가 경간 중앙에서 하역될 때 경간 한쪽 끝의 큰 바퀴의 바퀴 하중입니다.

최대 휠 하중(전하중) = (G-G1)/n + (Q+G1)*(L-L1)/n*L 

최소 휠 하중(무하중) = (G-G1)/n + G1*L1/n*L 

• G = 총 크레인 중량(트롤리 포함)(T) 
• G1 = 트롤리의 무게(T) 
• Q = 정격 리프팅 용량(T) 
• L = 범위(m) 
• n = 크레인의 바퀴 수 
• L1 = 후크 중심선에서 엔드 빔 중심선까지의 최소 거리(T) 후크 중심선에서 엔드 빔 중심선까지의 최소 거리(m) 

크레인 휠 선택 및 검증 

크레인 하중에 따른 휠 선택 방법 및 휠이 하중을 견딜 수 있는지 확인하는 방법 

1. 휠의 피로 계산 하중 결정: 

바퀴의 피로 계산 하중 PC는 크레인의 최대 및 최소 바퀴 압력에 의해 결정될 수 있으며, PC를 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

• PC — 휠 피로 계산 하중(N); 
• 피_최대 — 크레인이 정상적으로 작동할 때의 최대 휠 압력(N) 
• 피_분 — 크레인이 정상적으로 작동할 때의 최소 휠 압력(N) 
• P를 결정할 때_최대 그리고 P_분, 호이스트 및 작동 장치의 동적 하중 계수와 충격 계수는 1로 간주됩니다. 

오버헤드 주행 크레인의 경우 트롤리 크레인이 정격 하중을 한쪽 한계 위치까지 작동할 때 트롤리 측 근처의 큰 휠 압력은 P입니다._최대; 트롤리 쪽에서 멀리 떨어진 무부하 측의 큰 휠 압력은 P입니다._분. 오버헤드 주행 크레인의 경우 트롤리 크레인의 정격 하중이 한쪽 한계 위치까지 주행할 때 트롤리 측 근처 바퀴의 압력은 P입니다._최대; 트롤리 측면으로부터 하중이 제거된 바퀴의 압력은 P입니다._분. 지브 크레인의 경우, 전체 하중의 최대 진폭의 붐 아래 바퀴의 압력은 P입니다._최대; 그리고 무부하 최소 진폭의 붐 아래의 바퀴의 압력은 P이다._분.

2. 휠 트레드 접촉 강도 계산:

2.1 라인 접촉에 허용되는 휠 압력:

피_기음≤케이₁×D×L×C₁×씨₂

• 피_씨 —- 휠 피로 계산 하중(N); 
• 케이₁ —– 재료에 관련된 허용 선 접촉 응력 상수(N/mm2)는 표 1에 따라 선정됩니다. 
• D —– 휠 직경(mm); 
• L—— 바퀴와 트랙의 유효 접촉 길이. 
• 씨₁—– 속도 계수는 표 2에 따라 선정됨. 
• 씨₂—– 작업 수준 계수는 표 3에 따라 선택되었습니다.

계산 요소 일정(표 1):

메모:

1. σ_비 재료의 인장 강도(N/mm²);

2. 강철 휠은 일반적으로 열처리를 해야 하며, 트레드 경도는 HB=300~380, 담금질층 깊이는 15mm~20mm가 권장됩니다. 허용값 결정 시, σ_비 재료가 열처리되지 않은 경우에 취해집니다.

3. 휠 재료가 연성 철을 채택하는 경우; σ_비.≥500N/mm² 재료, K₁, 케이₂ 값은 σ에 따라 선택됩니다._비.=500N/mm².

계산 요소 일정(표 2):

계산 요소 일정(표 3):

2.2 점 접촉에 대한 허용 휠 압력:

• 피_씨 —- 휠 피로 계산 하중(N); 
• 케이₂ —– 재료 관련 허용 접촉점 응력 상수(N/mm2)는 표 1에 따라 선택됩니다. 
• R —– 곡률 반경, 바퀴의 곡률 반경과 궤도의 곡률 반경 중 더 큰 값(mm)을 취합니다. 
• M —— 트랙의 상단 표면과 바퀴의 곡률 반경의 비율(r/R)은 표 4에서 선택되었습니다. 
• 씨₁ —– 속도계수는 표 3에 따라 선정함. 
• 씨₂ —– 작업 수준 계수는 표 4에 따라 선택됨.

계산 요소 일정(표 4):

메모:

1. r/R이 다른 값일 때 m 값은 보간을 통해 계산됩니다.

2. r은 접촉 표면의 곡률 반경의 작은 값입니다.

위의 계산은 바퀴의 유효 최대 하중 지지 용량과 치수의 합리성(바퀴 직경, 바퀴 치수 및 트랙 맞춤 등)을 결정하기 위해 설정된 직경을 가진 바퀴의 검증을 검증하는 데 사용될 수 있습니다.

대형 차량 휠 세트에 대한 최대 허용 휠 압력 표:

트롤리 휠 세트에 대한 최대 허용 휠 압력 표:

참고: 이 표의 값은 휠 소재 ZG310-570, HB320에 따라 계산되었습니다. 휠 소재가 ZG50MnMo이고 휠 축이 45, HB = 228 ~ 255인 경우 최대 허용 휠 압력은 20%만큼 증가할 수 있습니다. 

Q – 크레인 리프팅 용량 

G — 크레인 자체중량.

크레인 휠 하중 계산은 크레인의 안전, 안정성 및 내구성을 보장하는 기본 작업입니다. 휠 하중을 정확하게 계산하면 크레인 설계를 최적화하고, 적절한 재료와 제조 공정을 선택하여 장비의 전반적인 성능을 향상시킬 수 있습니다. 크레인 휠 하중 계산은 복잡하지만 필수적인 프로젝트로, 엄격한 분석과 계산을 통해 구현되어야 합니다.

표준을 충족하지 못하는 크레인 휠의 숨겨진 위험 

기준을 충족하지 못하는 크레인 휠은 장비의 성능, 안전성 및 장기적인 사용에 심각한 영향을 미치며, 이는 다음과 같은 측면에서 나타납니다. 

1. 안전 위험 증가

• 휠 파손 또는 고장: 휠 재질이 기준을 충족하지 못하면 크레인의 정상 하중을 견디지 못하고 파손이나 심각한 마모가 발생하기 쉽습니다. 이는 작업자의 안전에 직접적인 위협이 되며, 특히 고하중이나 고속 작업의 경우 사고로 이어질 수 있습니다.
• 궤도 변형 또는 탈선: 기준에 맞지 않는 바퀴는 바퀴와 궤도 사이의 접촉 불량으로 이어져 크레인이 변형되거나 탈선하여 사고 위험이 커집니다.

2. 마모 및 손상 증가

• 불균일 마모: 휠의 품질이 기준에 미치지 못하면 경도나 구조가 고르지 않은 등 휠 표면에 결함이 발생하여 불균일 마모가 발생할 수 있습니다. 이러한 불균일 마모는 휠과 트랙의 손상을 가속화하고 유지 보수 비용을 증가시킵니다.
• 과도한 마모: 품질이 좋지 않은 바퀴는 장기간 사용하면 너무 빨리 마모되어 바퀴 치수가 변하고 크레인의 안정성과 작동 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다.

3. 운영 성과에 영향을 미치는

• 불균형 및 진동: 품질이 좋지 않은 휠은 크레인 작동을 고르지 않게 만들어 과도한 진동과 소음을 발생시키고, 작업 효율과 편의성에 영향을 미칠 수 있습니다. 장기간 진동은 다른 기계 부품(예: 베어링, 모터 등)의 손상을 초래할 수도 있습니다.
• 불균일한 하중 분포: 휠 품질 문제는 특히 여러 개의 휠 구성을 가진 크레인의 경우 하중 분포 불균일로 이어질 수 있습니다. 이는 장비의 하중 용량과 작업 효율에 영향을 미쳐 크레인의 효율적이고 안정적인 작동을 저해합니다.

4. 장비 수명 단축

• 조기 노화 및 고장: 품질이 좋지 않은 휠 소재 및 구조는 피로, 부식 및 기타 손상에 더 취약하게 만들어 크레인의 전체 수명을 단축시킬 수 있습니다. 따라서 휠 교체 빈도가 증가하여 추가적인 유지보수 비용이 발생합니다.
• 다른 구성 요소의 마모가 가속화됩니다. 품질이 좋지 않은 바퀴는 다른 중요한 크레인 구성 요소(예: 구동 시스템, 레일 시스템, 후크 등)의 조기 마모로 이어져 유지 관리의 어려움과 비용이 증가합니다.

5. 유지관리 및 운영 비용 증가

• 잦은 수리: 기준에 맞지 않는 휠을 사용하면 장비에 더 자주 수리, 교체 또는 교정이 필요하게 됩니다. 이는 운영 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 장비 가동 중지 시간이 늘어나 생산성에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 조기 교체: 품질이 낮은 휠은 장기간 높은 하중 수요를 감당하지 못할 수 있으므로 조기 교체가 필요하고 유지 관리 비용과 부품 교체 비용이 증가합니다.

6. 전체 시스템 안정성에 미치는 영향

• 변속 시스템의 손상: 바퀴의 품질 문제는 변속 시스템의 비정상적인 작동으로 이어질 수 있습니다. 예를 들어, 모터, 감속기 및 기타 구성 요소의 조기 마모 또는 손상으로 인해 전체 크레인 시스템의 안정성과 작동성에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 궤도 시스템 손상: 기준 미달의 바퀴가 궤도 시스템에 충격을 주면 궤도가 손상되거나 변형될 수 있으며, 이는 장비의 안정성에 영향을 미치고 더 빈번한 궤도 수리 및 교체가 필요할 수 있습니다.

예방 조치:

• 엄격한 품질 관리: 휠 소재와 생산 공정이 업계 표준을 준수하는지 확인하고, 신뢰할 수 있는 품질 공급업체를 선택하고, 세부적인 검사와 테스트를 실시합니다.
• 정기 검사 및 유지관리: 크레인 바퀴를 정기적으로 검사하여 잠재적인 마모와 균열을 감지하고 필요한 유지관리 및 교체를 실시합니다.
• 합리적인 설계 및 선택: 크레인의 작업 조건에 따라 적절한 사양의 바퀴를 선택하여 예상되는 하중과 작업 환경을 견딜 수 있는지 확인하세요.

크리스탈

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