Розумний та надійний розрахунок навантаження на колеса крана: створіть безпеку, підвищте продуктивність та забезпечте душевний спокій

Розрахунок навантаження на колеса крана є ключовим кроком у процесі проектування та вибору крана. Точний розрахунок навантаження не тільки безпосередньо впливає на безпеку та надійність крана, але й пов'язаний з терміном служби обладнання та витратами на обслуговування. На практиці навантаження на колеса створюється комбінованим впливом власної ваги крана, ваги піднятого вантажу, динамічних навантажень та факторів навколишнього середовища. Тому для точного розрахунку навантаження необхідно враховувати конструктивну форму крана, умови та режим роботи, а також інші фактори, щоб забезпечити безпечну та стабільну роботу коліс за різних умов експлуатації.

Розрахунок навантаження на колеса крана 

Навантаження, що передається колесами крана, не має нічого спільного з навантаженням приводної системи ходового механізму та може бути отримане безпосередньо відповідно до умов рівноваги зовнішнього навантаження крана. Навантаження на колеса мостового крана включає максимальне навантаження на колеса та мінімальне навантаження на колеса. Максимальне навантаження на колеса мостового крана - це навантаження на колеса великого колеса, коли повністю завантажений візок знаходиться близько до граничного положення кінцевої балки, а мінімальне навантаження на колеса - це навантаження на колеса великого колеса одного кінця прольоту, коли візок розвантажений посередині прольоту.

Максимальне навантаження на колесо (повне навантаження) = (G-G1)/n + (Q+G1)*(L-L1)/n*L 

Мінімальне навантаження на колесо (без навантаження) = (G-G1)/n + G1*L1/n*L 

• G = загальна вага крана (включаючи візок) (T) 
• G1 = вага візка (Т) 
• Q = номінальна вантажопідйомність (T) 
• L = проліт у м 
• n = кількість коліс на крані 
• L1 = мінімальна відстань (у T) від центральної лінії гака до центральної лінії кінцевої балки (м) 

Вибір та перевірка кранового колеса 

Як вибрати колеса відповідно до навантаження крана та як перевірити, чи можуть колеса нести навантаження 

1. Визначення розрахункового навантаження на втому коліс: 

Розрахункове навантаження на втому коліс PC можна визначити за максимальним та мінімальним тиском на колеса крана, а формула для розрахунку PC така:

• PC — розрахункове навантаження на втому колеса (Н); 
• П_макс — максимальний тиск на колесо (Н) за нормальної роботи крана; 
• П_хв — мінімальний тиск на колесо (Н) за умови нормальної роботи крана; 
• При визначенні P_макс і П._хв, коефіцієнти динамічного навантаження та коефіцієнти удару підйомно-рухового механізмів приймаються рівними 1. 

Для мостового крана, коли візковий кран працює з номінальним вантажем у граничному положенні з одного боку, тиск на велике колесо поблизу боку візка становить P._макс; тиск на велике колесо на ненавантаженій стороні, дальній від сторони візка, дорівнює P_хвДля мостового крана, коли номінальне навантаження візка крана досягає граничного положення з одного боку, тиск на колесо біля боку візка становить P._макс; тиск колеса, не навантаженого збоку візка, дорівнює P_хвДля стрілових кранів тиск колеса під стрілою максимальної амплітуди повного навантаження становить P_макс; а тиск колеса під стрілою мінімальної амплітуди коливань холостого ходу дорівнює P_хв.

2. Розрахунок контактної міцності колісної поверхні:

2.1 Допустимий тиск на колесо для контакту з лінією:

П_с≤К₁×Г×Д×С₁×С₂

• П_C —- розрахункове навантаження на втому колеса (Н); 
• К₁ —– допустима константа лінійного контактного напруження (Н/мм2), пов'язана з матеріалом, обрана згідно з таблицею 1; 
• D —– діаметр колеса (мм); 
• L—— ефективна довжина контакту колеса та колії; 
• C₁—– коефіцієнт швидкості, вибраний згідно з таблицею 2; 
• C₂—– коефіцієнт робочого рівня, вибраний згідно з таблицею 3;

Таблиця коефіцієнтів розрахунку (Таблиця 1):

Примітки:

1. σ_b міцність матеріалу на розрив (Н/мм²);

2. Сталеві колеса, як правило, слід піддавати термічній обробці, рекомендується твердість протектора HB=300~380, а глибина шару гарту становить 15~20 мм. При визначенні допустимого значення σ_b береться, коли матеріал не піддається термічній обробці;

3. Коли матеріал колеса приймає ковкий чавун; σ_b.≥500 Н/мм² матеріал, К₁, К₂ значення вибирається відповідно до σ_b.=500 Н/мм².

Таблиця 2: Таблиця розрахункових коефіцієнтів

Таблиця 3: Таблиця розрахункових коефіцієнтів

2.2 Допустимий тиск на колесо для точкового контакту:

• П_C —- розрахункове навантаження на втому колеса (Н); 
• К₂ —– допустима константа точкового контактного напруження, пов'язана з матеріалом (Н/мм2), обрана згідно з таблицею 1; 
• R —– радіус кривизни, приймають радіус кривизни колеса та радіус кривизни колії більшого значення (мм); 
• M —— верхньою поверхнею колії та радіусом кривизни колеса відношення (r/R), вибраного згідно з таблицею 4; 
• C₁ —– Коефіцієнт швидкості, вибраний згідно з таблицею 3; 
• C₂ —– коефіцієнт робочого рівня, вибраний згідно з таблицею 4;

Таблиця коефіцієнтів розрахунку (Таблиця 4):

Примітки:

1. значення m обчислюються шляхом інтерполяції, коли r/R є якимось іншим значенням;

2. r – мале значення радіуса кривизни контактної поверхні

Наведені вище розрахунки можна використовувати для перевірки коліс із заданими діаметрами, щоб визначити ефективну максимальну вантажопідйомність коліс та доцільність розмірів (діаметр коліс, розміри коліс та посадки колії тощо).

Таблиця максимально допустимого тиску на колеса для колісних пар великогабаритних транспортних засобів:

Таблиця максимально допустимого тиску на колеса для колісних пар візків:

Примітка: Значення в таблиці розраховано відповідно до матеріалу колеса: ZG310-570, HB320; якщо матеріал колеса ZG50MnMo, вісь колеса 45, HB = 228 ~ 255, максимально допустимий тиск на колесо можна збільшити на 20%; 

Q – вантажопідйомність крана; 

G — власна вага крана.

Розрахунок навантаження на колеса крана є основною роботою для забезпечення безпеки, стійкості та довговічності крана. Точний розрахунок навантаження на колеса дозволяє оптимізувати конструкцію крана, а також вибрати відповідні матеріали та виробничий процес, що покращить загальну продуктивність обладнання. Загалом, розрахунок навантаження на колеса крана є складним, але важливим проектом, який необхідно реалізувати шляхом ретельного аналізу та розрахунку.

Приховані небезпеки, пов'язані з тим, що кранові колеса не відповідають стандарту 

Колеса крана, що не відповідають стандарту, серйозно вплинуть на продуктивність, безпеку та довгострокове використання обладнання, що проявляється в наступних аспектах: 

1. Підвищені ризики для безпеки

• Поломка або відмова колеса: Якщо матеріал колеса не відповідає стандарту, воно може не витримувати нормальне навантаження крана та схильне до поломки або серйозного зносу. Це безпосередньо загрожує безпеці оператора, особливо у разі високого навантаження або швидкої роботи, що може призвести до нещасних випадків.
• Відхилення або схід колії з рейок: неякісні колеса можуть призвести до поганого контакту між колесами та рейкою, що спричинить відхилення або схід крана з рейок, що збільшить ризик аварій.

2. Підвищений знос та пошкодження

• Нерівномірний знос: Якщо якість коліс не відповідає стандарту, на їхніх поверхнях можуть бути дефекти, такі як нерівномірна твердість або нерівномірна структура, що призводить до нерівномірного зносу. Такий нерівномірний знос прискорює пошкодження коліс і гусениць і збільшує витрати на технічне обслуговування.
• Надмірний знос: неякісні колеса можуть зношуватися занадто швидко під час тривалого використання, що призводить до зміни розмірів коліс та впливає на стабільність і точність роботи крана.

3. Вплив на операційну діяльність

• Дисбаланс та вібрація: колеса неякісної якості можуть призвести до нерівномірного руху крана, створюючи надмірну вібрацію та шум, що впливає на ефективність та комфорт експлуатації. Тривала вібрація також може призвести до пошкодження інших механічних компонентів (наприклад, підшипників, двигунів тощо).
• Нерівномірний розподіл навантаження: Проблеми з якістю коліс можуть призвести до нерівномірного розподілу навантаження, особливо на кранах з кількома конфігураціями коліс. Це вплине на вантажопідйомність та ефективність роботи обладнання, що призведе до того, що кран не зможе працювати ефективно та стабільно.

4. Зменшення терміну служби обладнання

• Передчасне старіння та вихід з ладу: Неякісні матеріали та конструкції коліс можуть зробити їх більш схильними до втоми, корозії та інших пошкоджень, що скорочує загальний термін служби крана. Відповідно, збільшиться частота заміни коліс, що призведе до додаткових витрат на технічне обслуговування.
• Прискорення зносу інших компонентів: неякісні колеса можуть призвести до передчасного зносу інших критично важливих компонентів крана (наприклад, системи приводу, рейкової системи, гаків тощо), що збільшить складність та вартість технічного обслуговування.

5. Збільшення витрат на технічне обслуговування та експлуатацію

• Частий ремонт: неякісні колеса призведуть до того, що обладнання потребуватиме частішого ремонту, заміни або калібрування, що не лише збільшує експлуатаційні витрати, але й може призвести до збільшення часу простою обладнання, що негативно впливає на продуктивність.
• Передчасна заміна: Колеса низької якості можуть не витримувати тривалих високих навантажень, що призводить до необхідності передчасної заміни, збільшення витрат на технічне обслуговування та заміну деталей.

6. Вплив на загальну стабільність системи

• Пошкодження системи передачі: Проблеми з якістю коліс можуть призвести до ненормальної роботи системи передачі, наприклад, до передчасного зносу або пошкодження двигуна, редуктора та інших компонентів, що впливає на стабільність та працездатність усієї системи крана.
• Пошкодження колійної системи: вплив неякісних коліс на колійну систему може призвести до пошкодження або деформації колії, що, у свою чергу, впливає на стійкість обладнання та може вимагати частішого ремонту та заміни колії.

Профілактичні заходи:

• Суворий контроль якості: Забезпечте відповідність матеріалів коліс та виробничих процесів галузевим стандартам, оберіть надійних постачальників якості та проведіть детальні перевірки та випробування.
• Регулярний огляд та технічне обслуговування: Регулярно оглядайте колеса крана, щоб вчасно виявити потенційний знос та тріщини для необхідного технічного обслуговування та заміни.
• Розумне проектування та вибір: вибирайте колеса з відповідними характеристиками відповідно до умов роботи крана, щоб переконатися, що вони можуть витримувати очікуване навантаження та робоче середовище.

кришталь

Крановий OEM експерт

Завдяки 8-річному досвіду налаштування підйомного обладнання ми допомогли 10 000+ клієнтам із їхніми передпродажними запитаннями та проблемами. Якщо у вас є якісь пов’язані потреби, будь ласка, зв’яжіться зі мною!

WhatsApp: +86 199 1373 9708

Електронна пошта: krystalli@kscranegroup.com