Pentru un inginer de întreținere care verifică o macara rulantă de 5 tone, forțele care țin căruciorul în poziție pe grinda podului nu sunt doar cifre academice. Un cărucior de ridicare este supus celor trei forțe într-un exercițiu de statică tipic: greutatea căruciorului în sine, sarcina suspendată de cârlig și tracțiunea transmisiei de deplasare. Echilibrul dintre aceste trei forțe decide dacă căruciorul rămâne aliniat, dacă căruciorul de capăt suportă prea multă sarcină și dacă motorul de deplasare are un cuplu suficient pentru a porni și opri fără probleme. Obținerea acestui echilibru corect este primul pas în alegerea unui sistem de cărucior de încredere.
Ce reprezintă de fapt cele trei forțe într-un cărucior de ridicare
Într-un model simplificat de forță plană, căruciorul este tratat ca un corp rigid sub trei forțe concurente. Prima este greutatea căruciorului în sine, inclusiv unitatea de ridicare, cadrul și mașinile de călătorie. Al doilea este tracțiunea verticală a sarcinii suspendate, transmisă prin cablu sau lanț. A treia este forța orizontală de antrenare sau de frânare aplicată de mecanismul de deplasare pentru a deplasa căruciorul de-a lungul podului macaralei.
Fiecare dintre aceste componente are o sursă fizică reală pe o macara rulantă. Unghiul la care acționează forța motrice, adesea notat ca α în problemele manuale, reprezintă direcția forței aplicate față de orizontală. În practică, acest unghi depinde de modul în care este direcționată forța de tragere și de modul în care căruciorul este conectat la punte și la căruciorul de capăt.
- Greutatea proprie a căruciorului este de obicei cea mai mică dintre cele trei forțe, dar totuși contribuie la încărcarea pe roți.
- Sarcina suspendată este forța verticală dominantă și determină selectarea capacității palanului.
- Forța de antrenare trebuie să fie suficientă pentru a depăși rezistența la rulare, inerția și posibilele forțe de frânare.
Metoda standard pentru rezolvarea problemei cu trei forțe
Odată ce direcțiile și mărimile forței sunt cunoscute, soluția urmează procedura standard pentru un sistem de forțe concurente coplanare. Configurarea începe de obicei prin a rezolva fiecare forță în componente x și y. Dacă forța P este aplicată la un unghi α cu orizontala, forța A acționează orizontal și forța B acționează vertical în jos, ecuațiile de echilibru sunt simple:
Din direcția x: P cos α A = 0.
Din direcția y: P sin α − B = 0.
Rezolvând aceste două ecuații rezultă P = B / sin α și A = − B cot α. Semnul negativ de pe A indică pur și simplu că forța orizontală trebuie să se opună componentei orizontale a lui P pentru ca căruciorul să rămână în echilibru.
Tabelul de mai jos arată cum se modifică forța necesară P pe măsură ce unghiul α se modifică, folosind o sarcină verticală B de 400 lb ca intrare. Cifrele exacte sunt mai puțin importante decât tendința pe care o ilustrează: un unghi mai mic necesită o forță de antrenare mai mare, iar un unghi mai mare modifică distribuția sarcinii pe șina macaralei.
Efectul unghiului de forță α asupra forței necesare P când sarcina verticală B este de 400 lb. | α (grade) | P = B / sin α | Notă practică |
| 30 | 800 lb | Forță motrice mare; reacție orizontală semnificativă pe șină. |
| 40 | 622 lb | Niveluri moderate de forță; reprezentativ pentru multe configurații de cărucioare industriale. |
| 50 | 522 lb | Coborâți P, dar componenta verticală a lui P crește sarcina descendentă pe șină. |
| 60 | 462 lb | Cea mai mică forță motrice; direcția de tragere este mai dreaptă, ceea ce modifică traseul sarcinii roții. |
Implicația practică este că schimbarea α chiar și cu 10 grade poate schimba magnitudinea forței motrice necesare cu aproape 20 la sută. Acesta este motivul pentru care unghiul trebuie definit cu atenție de la început, nu tratat ca o idee ulterioară.
Cum ghidează analiza selectarea componentelor
Odată ce forțele sunt rezolvate, sarcinile rezultate devin intrările de proiectare pentru piesele mecanice ale căruciorului. Sarcina verticală pe roată este intrarea principală pentru selectarea căruciorului de capăt al macaralei. Forța de antrenare orizontală determină cuplul necesar al motorului de antrenare și valoarea nominală a blocului roții macaralei. Sarcina suspendată, plus efectele dinamice, decid capacitatea nominală a palanului.
Într-un sistem de macara real, căruciorul de capăt este fabricat cu un ampatament definit și un diametru al șinei pentru a se potrivi cu sarcinile așteptate pe roți. Selectarea unui cărucior de capăt standard fără verificarea conexiunii acestuia la cadrul căruciorului și capacitatea sa de a suporta sarcina calculată pe roată este o sursă comună de defecțiune mecanică. Când un cărucior este supus celor trei forțe descrise în analiza statică, căruciorul de capăt suportă cea mai mare parte a reacțiilor verticale. Acesta este motivul pentru care linia de produse pentru cărucioare de capăt a macaralei TBM este proiectată cu secțiuni ranforsate și rulmenți de roți robusti pentru a gestiona combinațiile de forțe verticale și orizontale.
Cărucior de cap de macara pentru sisteme de cărucioare cu secțiuni întărite Proiectat pentru combinații mari de forțe verticale și orizontale, acest cărucior de capăt susține podul macaralei și mecanismul de deplasare, oferind stabilitate și durabilitate pentru aplicațiile industriale. Vizualizare produs → Considerații practice dincolo de echilibrul static
Echilibrul static este punctul de plecare, nu răspunsul final. Limitele sarcinii de lucru, factorii de siguranță și clasificările sarcinilor influențează dacă proiectarea unui echipament este sigură pentru funcționarea zilnică. Pentru un palan electric cu cablu electric de uz general, standardul european FEM sau o clasificare echivalentă a sarcinilor, cum ar fi ISO M3 până la M5, este adesea folosit pentru a defini câte ore pe zi poate funcționa palanul la o anumită sarcină. Acest factor de datorie nu este arbitrar; afectează dimensiunea frânei, gradul cablului de sârmă și capacitatea termică a motorului.
Problema celor trei forțe nu ține cont, de asemenea, de oscilația sarcinii, forțele vântului pe o macara exterioară sau efectul unei piste înclinate. Aceste sarcini suplimentare trebuie luate în considerare în proiectarea generală a sistemului de cărucioare. Blocul roții trebuie evaluat atât pentru sarcina statică, cât și pentru forțele orizontale care provin de la conducere și frânare. Când căruciorul accelerează sau se oprește, inerția încărcăturii aplică o forță orizontală suplimentară care nu face parte din problema statică a manualului. Această forță suplimentară trebuie absorbită de flanșele roților și de șenilă. Blocurile de roți ale macaralei TBM sunt fabricate cu roți întărite cu flanșă și rulmenți etanșați pentru a rezista la încărcări laterale repetate.
Bloc de roți de macara durabil cu roți întărite cu flanșă Construit cu oțel aliat de înaltă rezistență și rulmenți etanșați, acest bloc de roată rezistă la încărcările laterale de la accelerare și frânare, asigurând o deplasare lină și precisă a macaralei. Vizualizare produs → Construirea unui sistem de cărucioare sigur cu ridicare TBM
Din perspectiva componentelor, problema celor trei forțe intră în fiecare etapă a unui sistem de cărucioare. Căruciorul de capăt trebuie să suporte sarcinile roților, blocurile de roți trebuie să suporte forțele orizontale de deplasare, iar palanul cu cablu trebuie să fie selectat cu capacitatea și viteza de ridicare corecte. TBM Lifting construiește palanul electric cu cablu electric SHA7 cu încăpere standard și palanul cu grinzi duble SHA8 cu configurații în stil european care oferă marje clare de capacitate pentru aplicațiile cu cărucioare industriale. The Gama de palanuri electrice cu cablu este dimensionat având în vedere traseul de încărcare a căruciorului și reacțiile roților, astfel încât punctele de conectare ale componentelor sunt proiectate de la început pentru a suporta forțele calculate.
Când specificați un sistem de cărucior, începeți cu diagrama de forță reală a instalației dvs. Determinați sarcina suspendată, masa căruciorului, structura șinei și unghiul de tracțiune al mecanismului de antrenare. Cu aceste intrări de bază, calculul static oferă o gamă clară de sarcini de funcționare. Apoi potriviți acele sarcini cu un palan și un set de componente ale căruciorului de capăt care sunt construite pentru aceleași standarde de funcționare și siguranță.
Palan electric cu cablu SHA7 cu încăpere standard Echipat cu un motor de înaltă eficiență și conversie de frecvență pentru o funcționare lină, acest palan este potrivit pentru manipularea materialelor în producția de mașini, asamblarea auto și alte industrii. Vizualizare produs → Un cărucior de ridicare este supus celor trei forțe în această problemă clasică de statică, dar valoarea reală a acelui calcul vine atunci când este aplicat la proiectarea și selecția echipamentului de ridicat efectiv. Metoda analitică pe care o utilizați pentru a rezolva sarcinile este aceeași metodă care determină dacă un cărucior va funcționa fără probleme, va rămâne aliniat pe șina și va atinge durata de viață proiectată. Prin potrivirea soluției de forță cu palanele, cărucioarele de capăt și blocurile de roți evaluate corespunzător, puteți evita defecțiunile costisitoare care provin de la componentele subdimensionate. Pentru un calcul al forței bazat pe aspectul specific al căruciorului și al macaralei, contactați Echipa tehnică TBM .
