Slimme en betrouwbare berekening van de kraanwielbelasting: bouw veiligheid, verbeter prestaties en zorg voor gemoedsrust

Het berekenen van de kraanwiellast is een belangrijke stap in het ontwerp- en selectieproces van de kraan. Een nauwkeurige lastberekening heeft niet alleen direct invloed op de veiligheid en betrouwbaarheid van de kraan, maar ook op de levensduur van de apparatuur en de onderhoudskosten. In de praktijk wordt de wiellast bepaald door de gecombineerde effecten van het eigen gewicht van de kraan, het gewicht van de gehesen last, dynamische belastingen en omgevingsfactoren. Om een nauwkeurige lastberekening uit te voeren, is het daarom noodzakelijk om rekening te houden met de constructie van de kraan, de werkomstandigheden, de bedrijfsmodus en andere factoren om ervoor te zorgen dat de wielen onder verschillende werkomstandigheden veilig en stabiel kunnen functioneren.

Berekening van de kraanwielbelasting 

De belasting die door de wielen van de kraan wordt gedragen, heeft niets te maken met de belasting van het aandrijfsysteem van het loopwerk en kan direct worden bepaald door de evenwichtsvoorwaarden van de externe belasting van de kraan. De wielbelasting van een bovenloopkraan omvat de maximale en minimale wielbelasting. De maximale wielbelasting van een bovenloopkraan is de wielbelasting van het grote wiel wanneer de volledig beladen loopkat zich dicht bij de eindpositie van de eindligger bevindt, en de minimale wielbelasting is de wielbelasting van het grote wiel aan één kant van de overspanning wanneer de loopkat zich in het midden van de overspanning onbelast bevindt.

Maximale wielbelasting (volledige belasting) = (G-G1)/n + (Q+G1)*(L-L1)/n*L 

Minimale wielbelasting (geen belasting) = (G-G1)/n + G1*L1/n*L 

• G = totaal kraangewicht (inclusief loopkat) (T) 
• G1 = gewicht van de trolley (T) 
• Q = nominaal hefvermogen (T) 
• L = overspanning in m 
• n = aantal wielen op de kraan 
• L1 = minimale afstand (in T) van de hartlijn van de haak tot de hartlijn van de eindbalk. Minimale afstand van de hartlijn van de haak tot de hartlijn van de eindbalk (m) 

Selectie en verificatie van kraanwielen 

Hoe u wielen selecteert op basis van de kraanlast en hoe u controleert of de wielen de last kunnen dragen 

1. Bepaling van de vermoeiingsbelasting van wielen: 

De berekening van de vermoeiingsbelasting PC van de wielen kan worden bepaald aan de hand van de maximale en minimale wieldruk van de kraan. De formule voor het berekenen van de PC is als volgt:

• PC — wielvermoeidheidsberekeningsbelasting (N); 
• P_maximaal — maximale wieldruk (N) wanneer de kraan normaal werkt; 
• P_min — minimale wieldruk (N) wanneer de kraan normaal werkt; 
• Bij het bepalen van P_maximaal en P_minwordt aangenomen dat de dynamische belastingcoëfficiënten en de impactcoëfficiënten van de hijs- en bedieningsmechanismen 1 bedragen. 

Voor bovenloopkranen, wanneer de loopkatkraan draait met zijn nominale last tot aan de uiterste positie aan één kant, is de grote wieldruk nabij de loopkatzijde P_maximaal; de grote wieldruk aan de onbelaste zijde, ver van de trolleyzijde, is P_minBij een bovenloopkraan is de druk van het wiel nabij de loopkatzijde P wanneer de nominale belasting van de loopkat tot de uiterste positie van één zijde loopt._maximaal; de druk van het wiel dat van de zijkant van de trolley is verwijderd, is P_min. voor giekkranen is de druk van het wiel onder de giek van de maximale amplitude van de volle last P_maximaal; en de druk van het wiel onder de giek van de minimale amplitude van de onbelaste toestand is P_min.

2. Berekening van de contactsterkte van het wielloopvlak:

2.1 Toegestane wieldruk voor lijncontact:

P_C≤K₁×D×L×C₁×C₂

• P_C — Berekening van de wielvermoeidheidsbelasting (N); 
• K₁ —– toegestane lijncontactspanningsconstante (N/mm2) gerelateerd aan het materiaal, geselecteerd volgens Tabel 1; 
• D —– wieldiameter (mm); 
• L—— effectieve contactlengte van het wiel en de baan; 
• C₁—– snelheidscoëfficiënt, geselecteerd volgens Tabel 2; 
• C₂—– werkniveaucoëfficiënt, geselecteerd volgens Tabel 3;

Schema van berekeningsfactoren (tabel 1):

Opmerkingen:

1. σ_B is de treksterkte van het materiaal (N/mm²);

2. Stalen velgen moeten over het algemeen warmtebehandeld worden, de aanbevolen loopvlakhardheid is HB=300~380 en de diepte van de bluslaag is 15 mm~20 mm. Bij het bepalen van de toegestane waarde wordt rekening gehouden met σ_B wordt genomen wanneer het materiaal niet warmtebehandeld is;

3. Wanneer het wielmateriaal nodulair gietijzer aanneemt; σ_B.≥500N/mm² materiaal, k₁, K₂ waarde wordt geselecteerd op basis van σ_B.=500N/mm².

Schema van berekeningsfactoren (Tabel 2):

Schema van berekeningsfactoren (tabel 3):

2.2 Toegestane wieldruk voor puntcontact:

• P_C — Berekening van de wielvermoeidheidsbelasting (N); 
• K₂ —– materiaalgerelateerde toelaatbare puntcontactspanningsconstante (N/mm2), geselecteerd volgens Tabel 1; 
• R — kromtestraal, neem de kromtestraal van het wiel en de kromtestraal van het spoor met de grootste waarde (mm); 
• M —— door het bovenoppervlak van het spoor en de kromtestraal van het wiel van de verhouding (r/R), volgens de geselecteerde Tabel 4; 
• C₁ —– Snelheidscoëfficiënt, geselecteerd volgens Tabel 3; 
• C₂ —– werkniveaucoëfficiënt, geselecteerd volgens Tabel 4;

Schema van berekeningsfactoren (tabel 4):

Opmerkingen:

1. m-waarden worden berekend door interpolatie wanneer r/R een andere waarde is;

2. r is de kleine waarde van de kromtestraal van het contactoppervlak

De bovenstaande berekeningen kunnen worden gebruikt om de verificatie van wielen met vaste diameters te verifiëren, om het maximale effectieve draagvermogen van de wielen en de redelijkheid van de afmetingen (diameter van de wielen, afmetingen van de wielen en pasvorm van de rupsbanden, enz.) te bepalen.

Tabel met maximaal toegestane wieldruk voor wielstellen van grote voertuigen:

Tabel met maximaal toegestane wieldruk voor trolleywielstellen:

Let op: Deze tabelwaarde is berekend op basis van het wielmateriaal: ZG310-570, HB320; als het wielmateriaal ZG50MnMo is, wielas met 45, HB = 228 ~ 255, kan de maximaal toegestane wieldruk met 20% worden verhoogd; 

Q – hijsvermogen van de kraan; 

G — eigengewicht van de kraan.

Het berekenen van de kraanwielbelasting is de basis voor het waarborgen van de veiligheid, stabiliteit en duurzaamheid van de kraan. Door de wielbelasting nauwkeurig te berekenen, kan het ontwerp van de kraan worden geoptimaliseerd en kunnen de juiste materialen en het juiste productieproces worden geselecteerd, wat de algehele prestaties van de apparatuur verbetert. Al met al is de berekening van de kraanwielbelasting een complex maar essentieel project dat moet worden gerealiseerd door middel van grondige analyse en berekening.

Verborgen gevaren van kraanwielen die niet aan de norm voldoen 

Kraanwielen die niet aan de norm voldoen, hebben ernstige gevolgen voor de prestaties, de veiligheid en het langetermijngebruik van de apparatuur. Dit uit zich in de volgende aspecten: 

1. Verhoogde veiligheidsrisico's

• Wielbreuk of -falen: Als het wielmateriaal niet aan de norm voldoet, is het mogelijk niet bestand tegen de normale belasting van de kraan en is het gevoelig voor breuk of ernstige slijtage. Dit brengt de veiligheid van de machinist direct in gevaar, vooral bij hoge belasting of snelle bediening, wat tot ongevallen kan leiden.
• Doorbuiging of ontsporing van het spoor: wielen van slechte kwaliteit kunnen ervoor zorgen dat er slecht contact is tussen de wielen en het spoor. Hierdoor kan de kraan doorbuigen of ontsporen, wat het risico op ongelukken vergroot.

2. Meer slijtage en schade

• Ongelijkmatige slijtage: Als de kwaliteit van de wielen niet aan de norm voldoet, kunnen er defecten op het oppervlak ontstaan, zoals een ongelijkmatige hardheid of een ongelijkmatige structuur, wat leidt tot ongelijkmatige slijtage. Deze ongelijkmatige slijtage versnelt de schade aan wielen en rupsbanden en verhoogt de onderhoudskosten.
• Overmatige slijtage: wielen van slechte kwaliteit kunnen bij langdurig gebruik te snel slijten. Hierdoor kunnen de wielafmetingen veranderen en de stabiliteit en de bedieningsnauwkeurigheid van de kraan worden beïnvloed.

3. Invloed op de operationele prestaties

• Onbalans en trillingen: wielen van slechte kwaliteit kunnen ervoor zorgen dat de kraan onregelmatig loopt, wat leidt tot overmatige trillingen en lawaai, wat de operationele efficiëntie en het comfort beïnvloedt. Langdurige trillingen kunnen ook schade veroorzaken aan andere mechanische componenten (bijv. lagers, motoren, enz.).
• Ongelijkmatige lastverdeling: Kwaliteitsproblemen met de wielen kunnen leiden tot een ongelijkmatige lastverdeling, vooral bij kranen met meerdere wielconfiguraties. Dit heeft invloed op het draagvermogen en de werkefficiëntie van de apparatuur, waardoor de kraan niet efficiënt en stabiel kan werken.

4. Kortere levensduur van de apparatuur

• Vroegtijdige veroudering en uitval: Wielen van mindere kwaliteit, zoals materialen en constructies, kunnen gevoeliger zijn voor vermoeidheid, corrosie en andere schade, waardoor de totale levensduur van de kraan wordt verkort. De frequentie van wielvervanging zal dienovereenkomstig toenemen, wat resulteert in extra onderhoudskosten.
• Versnelling van de slijtage van andere componenten: wielen van mindere kwaliteit kunnen leiden tot voortijdige slijtage van andere belangrijke kraancomponenten (bijv. aandrijfsysteem, railsysteem, haken, enz.), waardoor de moeilijkheidsgraad en de kosten van onderhoud toenemen.

5. Verhoog de onderhouds- en operationele kosten

• Regelmatige reparaties: wielen van mindere kwaliteit zorgen ervoor dat apparatuur vaker gerepareerd, vervangen of gekalibreerd moet worden. Dit leidt niet alleen tot hogere bedrijfskosten, maar kan ook leiden tot meer uitval van apparatuur, wat de productiviteit beïnvloedt.
• Vroegtijdige vervanging: Wielen van lage kwaliteit zijn mogelijk niet bestand tegen een hoge belasting op de lange termijn. Hierdoor moeten ze vroegtijdig worden vervangen, wat leidt tot hogere onderhouds- en vervangingskosten.

6. Impact op de algehele stabiliteit van het systeem

• Schade aan het transmissiesysteem: Kwaliteitsproblemen van de wielen kunnen leiden tot abnormale werking van het transmissiesysteem, zoals voortijdige slijtage of schade aan de motor, reductor en andere componenten, en zo de stabiliteit en de werking van het hele kraansysteem beïnvloeden.
• Schade aan het rupsbandsysteem: de impact van inferieure wielen op het rupsbandsysteem kan leiden tot schade of vervorming van het spoor, wat op zijn beurt de stabiliteit van het materieel beïnvloedt en kan vereisen dat het spoor vaker wordt gerepareerd en vervangen.

Preventieve maatregelen:

• Strikte kwaliteitscontrole: zorg dat de gebruikte materialen en productieprocessen voor wielen voldoen aan de industrienormen, selecteer betrouwbare kwaliteitsleveranciers en voer gedetailleerde inspecties en tests uit.
• Regelmatige inspectie en onderhoud: Controleer de kraanwielen regelmatig om mogelijke slijtage en scheuren op tijd te detecteren, zodat er tijdig onderhoud en vervanging kan plaatsvinden.
• Redelijk ontwerp en selectie: Selecteer wielen met specificaties die geschikt zijn voor de werkomstandigheden van de kraan. Zo bent u ervan verzekerd dat ze bestand zijn tegen de verwachte belasting en de werkomgeving.

kristal

Kraan OEM-expert

Met 8 jaar ervaring in het aanpassen van hijsapparatuur, heb ik meer dan 10.000 klanten geholpen met hun pre-sales vragen en zorgen. Als u gerelateerde behoeften heeft, neem dan gerust contact met mij op!

Whatsappen: +86 199 1373 9708

E-mail: krystalli@kscranegroup.com