วิศวกรของผู้ผลิตเครนวิเคราะห์การออกแบบเครนทัพพี

หนึ่งในอุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดในโรงถลุงเหล็กคือเครนทัพพี แต่ผู้ควบคุมโรงถลุงเหล็กจำนวนมากเกินไปไม่ได้ให้ความสำคัญกับการออกแบบและการจัดซื้อเครนมากพอ การเลือกวัสดุ ส่วนประกอบ และข้อมูลจำเพาะของเครนอย่างถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันความสามารถในการผลิตในระดับสูงและโรงผลิตเหล็กที่มีประสิทธิภาพ

อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการจัดซื้อ อุปกรณ์หนัก เช่น กังหัน หม้อไอน้ำ รวมถึงปั๊มและวาล์วในระดับหนึ่งจะได้รับการให้ความสำคัญมากขึ้น ในขณะที่ปั้นจั่นกระบวยถูกละเลย การตัดสินใจซื้อเครนแบบทัพพีต้องดำเนินการอย่างเร่งรีบ โดยแทบไม่มีการใช้การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ ดังนั้นข้อกำหนดทางเทคนิคจึงตรงตามข้อกำหนดการใช้งานโดยประมาณเท่านั้น

นอกจากนี้ ข้อจำกัดด้านงบประมาณมักทำให้เรื่องแย่ลง เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วเครนทัพพีจะถูกจัดหาโดยใช้ลูกล้อ ร้านขายเหล็ก และเตาเผาของโรงงาน จึงมีเงินเหลือเพียงเล็กน้อยสำหรับการจัดซื้อ ซึ่งเป็นการจำกัดข้อกำหนดของเครนที่เหมาะสม

เพื่อให้มั่นใจว่าการว่าจ้าง การจัดซื้อ การออกแบบ การผลิต และการติดตั้งเครนทัพพีมีประสิทธิภาพและถูกต้อง การทำงานร่วมกันระหว่างผู้ผลิตและลูกค้าถือเป็นสิ่งสำคัญ

สำหรับโรงงานขนาดเล็ก ราคาถือเป็นปัจจัยสำคัญในกระบวนการจัดซื้อเสมอ และเงินทุนทั้งหมดสำหรับการขยายจะต้องมีความสมดุลอย่างระมัดระวัง

อย่างไรก็ตาม การลดต้นทุนในขั้นตอนนี้มีแนวโน้มที่จะส่งผลกระทบ-ต่อผลผลิตของโรงงานในปีต่อๆ ไป ไม่ว่าจะผ่านการซ่อมแซมและบำรุงรักษาที่สูงขึ้นและบ่อยกว่าที่จำเป็น หรือวงจรชีวิตที่สั้นลงเนื่องจากไม่เหมาะสมกับงานที่ทำอยู่

ในระยะยาว ไม่ว่าจะเป็นโรงรีดขนาด 3 ตันหรือโรงรีดขนาด 5 ตัน จำเป็นต้องใช้เครน หากโรงงานต้องการประสิทธิภาพสูงสุด ราคาก็ไม่สามารถเป็นปัจจัยขับเคลื่อนในกระบวนการจัดซื้อได้

มาตรฐานการออกแบบเครนทัพพี

มีหลายแนวคิดที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกเครนทัพพี อินเดียใช้ IS-4137 ในขณะที่ตลาดต่างประเทศแนะนำมาตรฐาน FEM และ CMAA มาตรฐาน FEM มีข้อดีที่ชัดเจนเนื่องจากลดขนาดของล้อพร้อมทั้งปรับขนาดตะขอให้เหมาะสม จากมาตรฐานที่มีอยู่ทั้งหมดสำหรับการออกแบบเครนทัพพี FEM ถือเป็นมาตรฐานที่เหมาะสมที่สุดด้วยเหตุผลหลายประการ

ประการแรก เนื่องจากการคำนวณน้ำหนักบรรทุกของล้อสำหรับเครนไม่ได้ใช้น้ำหนักโดยเฉลี่ย การปรับประสิทธิภาพของล้อจึงเป็นไปได้จริง มาตรฐานการออกแบบนี้ช่วยให้สามารถเปรียบเทียบขนาดล้อและรางได้อย่างแม่นยำ

นอกจากคำแนะนำโดยละเอียดเกี่ยวกับวิธีการตรวจสอบความล้าและการเลือกเชือกและดรัมเชือกอย่างถูกต้องแล้ว ยังมีการอธิบายการจำแนกประเภทของกลไกที่มีอยู่แต่ละอย่างอย่างชัดเจน ช่วยให้ทีมออกแบบเข้าใจตัวเลือกต่างๆ ที่อยู่ตรงหน้าได้ดี

เมื่อพิจารณาเครนทัพพีสำหรับโรงงานเหล็กขนาด 3 ล้านตันหรือ 5 ล้านตัน ในการออกแบบเครนจะต้องคำนึงถึงประเด็นสำคัญ 5 ประการ

สิ่งแรกและสำคัญที่สุดคือระบบขับเคลื่อน โรงงานเหล็กสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้ระบบขับเคลื่อนความถี่ตัวแปรแรงดันไฟฟ้า (VVVF) แทนแนวคิดมอเตอร์สลิปริงแบบเดิม

มอเตอร์จะเป็นมอเตอร์กรงกระรอก AC มาตรฐานที่ไม่ต้องการการบำรุงรักษา ในขณะที่การไม่มีคอนแทคเตอร์ของโรเตอร์และสายเคเบิลของโรเตอร์จะทำให้ความซับซ้อนน้อยลง

เพื่อลดจำนวนความซับซ้อนเพิ่มเติม จึงมีการติดตั้งระบบป้องกันการโอเวอร์โหลด การป้องกันแรงดันไฟฟ้าตก และการทำงานเปิด/ปิดไว้- ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้คอนแทคเตอร์ภายนอกและรีเลย์ป้องกัน

ความเร็วที่เปลี่ยนแปลงได้อย่างต่อเนื่องตั้งแต่ความเร็วต่ำสุดไปจนถึงความเร็วสูงสุดยังหมายถึงการตั้งค่าความเร็วใดๆ ก็ได้ แม้กระทั่งความเร็วระดับไมโคร-ระหว่าง 5% ถึง 100% โดยไม่ต้องใช้ฮาร์ดแวร์เพิ่มเติมใดๆ และช่วยให้สามารถเคลื่อนไหวได้อย่างราบรื่น

อีกแง่มุมหนึ่งของการออกแบบเครนทัพพีที่สามารถลดการทำงานกระตุกได้คือการลดกระแสไฟสตาร์ท กระแสไฟฟ้าเริ่มต้น-ต่ำกว่าการสตาร์ทโดยตรง-บน-สาย (DOL) แบบเดิม ช่วยให้การทำงานดีขึ้นและประหยัดพลังงาน

คุณลักษณะต่างๆ เช่น การเบรกด้วยไฟฟ้า ช่วยลดการสึกหรอของฝักเบรกและผ้าบุเบรก เมื่อเปรียบเทียบกับการเบรกเชิงกลแบบธรรมดา ซึ่งหมายถึงความล้าทางกลไกน้อยลงในส่วนประกอบของเครน ช่วยยืดอายุการใช้งานของส่วนประกอบทางกล

คุณสมบัติอื่นๆ เช่น ฟังก์ชันการควบคุมตามกันพร้อมการควบคุม RPM ที่ดี รวมถึงตัวเลือกป้อนกลับเพื่ออำนวยความสะดวกในการควบคุมตามกัน การแสดงพารามิเตอร์ และการแสดงผลการวินิจฉัยบนจอ LCD ยังสามารถใช้งานได้ในขณะที่เครนออนไลน์อยู่ ซึ่งช่วยลดเวลาหยุดทำงาน การย้ายไปยังประเด็นที่สองในการออกแบบเครนทัพพี ควรนำเข้าเบรกที่ปลอดภัย-จากซัพพลายเออร์ที่มีชื่อเสียงเสมอ แม้ว่าเบรกในประเทศจะทำงานได้ดี แต่เมื่อคำนึงถึงเรื่องความปลอดภัยแล้ว เบรกที่ผลิตโดย Sime หรือ Sibre มักเป็นที่นิยมในอินเดีย อย่างไรก็ตาม เบรกพื้นเมืองที่ผลิตโดย Galvi นั้นเหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครนทัพพี

ต้องใช้ลวดสลิงที่มีความแข็งแรงและโครงสร้างเพียงพอเพื่อรองรับการทำงานที่เข้มงวดของเครนทัพพี อนุปัมใช้เชือกลวดเหล็กความแข็งแรง 2160n/mm2 เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพการทำงานที่ดี ในอินเดีย แนะนำให้ใช้ลวดสลิง Usha Martin

ในระหว่างการทำงาน อาจเกิดความเครียดขึ้นในหมุดประกอบชุดเชือกลวดและตะขอ ซึ่งอาจทำให้เครนเสียหายก่อนกำหนดได้ Anupam ใช้องค์ประกอบของวัสดุซีรีส์ EN ที่ดีกว่า และใช้เป็นหมุดสำหรับประกอบบล็อกตะขอเพื่อต้านทานความเครียด

ล้อเป็นองค์ประกอบสำคัญเมื่อกล่าวถึงอายุการใช้งานที่ยาวนานและการทำงานที่ราบรื่นของเครนทัพพี โดยทั่วไปแล้ว ลูกค้าจำนวนมากต้องการความแข็งที่สูงกว่าประมาณ 400 BHN หรือ 58/RC เพื่อรับมือกับการสึกหรอที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงาน สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งคือการใช้วัสดุ EN-28 ซึ่งช่วยเพิ่มอายุการใช้งานและความแข็งแรงของล้อช่วยให้ทนทานต่อแรงกระแทกเพื่อการทำงานที่ราบรื่นอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม วัสดุ EN-28 นั้นหายาก

โดยทั่วไปแล้ว วัสดุ C55Mn75 หรือ SAE5160 ที่มีความแข็ง 250 ถึง 280 BHN ถูกนำมาใช้เพื่อสุขภาพที่ดีของเครนทัพพี และสิ่งนี้ก็ไม่มีอะไรผิดปกติ แต่สำหรับเครนตักขนาดใหญ่ตั้งแต่ 400 ตันขึ้นไป การดำเนินงานมีความเข้มงวดมาก ดังนั้นจึงขอแนะนำอย่างยิ่งให้ใช้วัสดุ EN-28

จลนศาสตร์มีความสำคัญ

ปัจจุบัน มีการถกเถียงกันอย่างต่อเนื่องในสาขาจลนศาสตร์ โดยบางคนชอบจลนศาสตร์ของมอเตอร์ 2 ตัว ในขณะที่คนอื่นๆ ชอบจลนศาสตร์ของมอเตอร์ 4 ตัว ทั้งสองวิธีไม่มีปัญหา แต่การใช้จลนศาสตร์ของมอเตอร์-สี่ตัวสำหรับรอกหลักมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ ในระบบมอเตอร์สี่- มอเตอร์สี่ตัวถูกขับเคลื่อนผ่านกระปุกเกียร์สองตัวที่มี-ระบบกระปุกเกียร์ดาวเคราะห์ในตัว แทนที่จะเป็นมอเตอร์สองตัวที่ถูกขับเคลื่อนผ่านกระปุกเกียร์อันเดียว ดรัมเชือกเชื่อมต่อด้วยกลไกผ่านเฟืองขนาดใหญ่เพื่อซิงโครไนซ์การเคลื่อนไหวของดรัม ซึ่งหมายความว่าการเลือกมอเตอร์อยู่ในหมวดหมู่ขนาดมาตรฐาน ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาและต้นทุนเริ่มต้นของมอเตอร์เมื่อเทียบกับการจัดเรียงมอเตอร์สองตัว-แบบทั่วไป

เมื่อใดก็ตามที่จำเป็นต้องเพิ่มแรงม้า การจัดเรียงมอเตอร์สองตัว-แบบดั้งเดิมจะส่งผลให้มอเตอร์มีขนาดไม่-มาตรฐาน และกระปุกเกียร์เดี่ยวต้องใช้เกียร์ดาวเคราะห์อินพุตมาตรฐานขนาดใหญ่ ซึ่งจะเพิ่มต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับขนาดของมันอย่างมาก

ในกรณีที่มอเตอร์เครนขัดข้อง ระบบมอเตอร์สี่-มีข้อดีเพิ่มเติมที่ระบบมอเตอร์สองตัวไม่มี- เช่น ความสามารถในการใช้งานเครนต่อไปที่ความเร็วครึ่งหนึ่งกับมอเตอร์อีกสองตัวแม้จะมีโหลด 100% ระบบความเร็วสอง- จะต้องหยุดการทำงาน เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเมื่อลดภาระ

นอกจากนี้ ในกรณีที่เกิดความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับเฟืองอินพุตกระปุกเกียร์ของรอกหลัก ระบบมอเตอร์สี่-ช่วยให้เครนทำงานต่อไปในลักษณะที่คล้ายกัน ในขณะที่ระบบมอเตอร์สองตัว-ขาดระบบสำรองและจะเห็นเพียงการเบรกฉุกเฉินเท่านั้น-ถูกตัดเข้า ทำให้ต้องมีการบำรุงรักษาความเสียหายเพื่อให้กลับมาทำงานได้อีกครั้ง

ในความเป็นจริง แม้แต่ความแตกต่างในการจัดเบรกฉุกเฉินของแต่ละระบบก็อาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อขนาดของรอกและประสิทธิภาพด้านความปลอดภัย

สำหรับระบบมอเตอร์คู่ โดยปกติจะติดตั้งชุดดิสก์เบรกฉุกเฉินไว้บนดรัมเชือกแต่ละตัว พร้อมด้วยการป้องกันความเร็วเกินที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม ความล้มเหลวทางกลไกในส่วนใดส่วนหนึ่งของระบบขับเคลื่อนระหว่างมอเตอร์และดรัมจะส่งผลให้โหลดตกอย่างอิสระในขั้นต้น เมื่อความล้มเหลวทางกลเกิดขึ้น ความเร็วของโหลดจะเกินความเร็วสูงสุดที่กำหนด ซึ่งจำเป็นต้องเบรกฉุกเฉินทันทีเพื่อรักษาโหลดไว้ ในระหว่างการปล่อยโหลดจากความสูงใดๆ ภาระที่ตกลงมาจะสร้างความเร็วและแรงบิดที่สูงมาก และในกรณีนี้ การเบรกฉุกเฉินจะทำให้เกิดการกระแทกเพิ่มเติม

การกระแทกที่ผิดปกติดังกล่าวมักจะสร้างความเสียหายให้กับโครงสร้างหลักของเครน โดยเฉพาะส่วนคอของตัวยึดส่วนปลายระหว่างรางและล้อ ซึ่งสามารถตัดเฉือนได้ นอกจากนี้ จำเป็นต้องมีพื้นที่เพิ่มเติมเพื่อรองรับดิสก์เบรกฉุกเฉินบนหน้าแปลนเชือกดรัม ซึ่งต้องใช้พื้นที่เพิ่มเติมสำหรับวิธีขอเกี่ยวและมีพื้นที่ส่วนหัวมากขึ้น

ในทางตรงกันข้าม ความล้มเหลวทางกลไกซึ่งส่งผลให้เกิดสภาวะความเร็วเกินเดียวกันบนระบบมอเตอร์สี่- สามารถตรวจพบได้โดยตัวเข้ารหัสที่ติดตั้งบนเพลามอเตอร์หรือโดยลิมิตสวิตช์ที่ติดตั้งบนเพลาดรัม ในกรณีนี้แหล่งจ่ายไฟจะถูกตัดทันทีโดยอุปกรณ์หนึ่งหรือสองเครื่องและเบรกบริการบนเพลาอินพุตจะทำหน้าที่รับภาระทันที

นอกจากนี้ ยังมีเบรกบริการสำรองหลายตัวบนเพลาเฟืองอินพุต ดังนั้นแม้ว่าเบรกตัวหนึ่งล้มเหลว อีกตัวก็จะรักษาน้ำหนักทั้งหมดไว้และหยุดการตกอย่างอิสระ ดังนั้นในระบบนี้ไม่มีการล้มอย่างอิสระไม่ว่ากรณีใดๆ

เชือกดรัมบน-ระบบมอเตอร์สี่ตัวเชื่อมต่อกันทางกลไกผ่านเฟืองวงแหวน โดยมีเพลาแยกที่ด้านอินพุตของกระปุกเกียร์ที่เชื่อมต่อโดยตรงกับเฟืองเอาท์พุตผ่าน-ชุดเฟืองในตัว เบรกบริการติดตั้งอยู่บนเพลาอินพุตและทำหน้าที่เป็นเบรกฉุกเฉินในระบบนี้

เบรกฉุกเฉินและเบรกบริการเชื่อมต่อขนานกับมอเตอร์ MH ผ่านตัวเข้ารหัสที่ติดตั้งอยู่บนมอเตอร์รอก ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ดิสก์เบรกฉุกเฉินบนดรัมเชือก และลดการเข้าถึงและระยะห่างของขอเกี่ยวอีกต่อไป

โดยสรุป ข้อดีที่ชัดเจนที่สุดของจลนศาสตร์ของมอเตอร์สี่-มากกว่าจลนศาสตร์ของมอเตอร์สอง-นั้นเกี่ยวข้องกับความปลอดภัย

ระบบมอเตอร์ทั้งสอง-ต้องอาศัยการบำรุงรักษาดิสก์เบรกฉุกเฉินอย่างละเอียดถี่ถ้วนบ่อยครั้งเพื่อให้มีความปลอดภัยเพียงพอ เนื่องจากระบบจะทำงานเฉพาะในกรณีที่กลไกขัดข้องเท่านั้น ดังนั้นจึงต้องรับประกันการทำงานครั้งแรกแม้ว่าจะไม่มีการใช้งานเป็นเวลานานก็ตาม เนื่องจากไม่มีฟังก์ชันการเบรกซ้ำซ้อน จึงไม่ปลอดภัยหากล้มเหลว 100%-

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากระบบมอเตอร์สี่ตัว เบรกบริการและชุดเกียร์ดรัมเชือกจึงอำนวยความสะดวกในการเบรกด้วยระบบเครื่องกลไฟฟ้ามาตรฐาน ในกรณีที่ระบบขับเคลื่อนขัดข้องทางกลไกระหว่างมอเตอร์และดรัมเชือก

ระบบสำรองที่รวมเข้าด้วยกันทำให้ระบบทำงานล้มเหลวได้ 100%-ปลอดภัย และถึงแม้จะไม่มีดิสก์เบรกฉุกเฉินบนดรัมเชือก ก็ไม่มีการล้มอย่างอิสระในทุกสถานการณ์

การออกแบบโครงสร้างและกลไกของเครนทัพพีขนาดใหญ่พิเศษ-นี้-ใช้เทคโนโลยีต่างๆ เช่น การคำนวณความล้า การวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด และการกำจัดเสียงสะท้อน มีอะไหล่น้อยลงและความซับซ้อนในการบำรุงรักษาลดลง