Ανάλυση αστοχίας συρματόσχοινου εναέριας γερανογέφυρας και παράγοντες που επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής

Το συρματόσχοινο είναι ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα εξαρτήματα ανύψωσης. Προσφέρει υψηλή φέρουσα ικανότητα, καλή ευελιξία, ομαλή κίνηση και χαμηλό θόρυβο. Σχεδόν όλες οι γερανογέφυρες χρησιμοποιούν συρματόσχοινο για τη μεταφορά φορτίων. Εάν ένα συρματόσχοινο σπάσει ξαφνικά λόγω βλάβης, οι συνέπειες μπορεί να είναι σοβαρές. Η ανάλυση βλάβης του συρματόσχοινου είναι επομένως σημαντική τόσο για λόγους ασφαλείας όσο και για οικονομικούς λόγους. Αυτό το άρθρο αναλύει τους διάφορους παράγοντες που προκαλούν βλάβη του συρματόσχοινου της γερανογέφυρας, προκειμένου να βοηθήσει στην παράταση της διάρκειας ζωής του.

1. Αντοχή και επιμήκυνση συρματόσχοινου για εναέριους γερανούς

Εκ κατασκευής, η μέγιστη αντοχή σε θραύση ενός συρματόσχοινου είναι χαμηλότερη από την αντοχή σε δέσμη όλων των συρμάτων του. Σχετίζεται με την κατασκευή του σχοινιού και τον βαθμό απόδοσης όλων των συρμάτων στο σχοινί. Κατά το σχεδιασμό ενός συρματόσχοινου, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη όλοι οι παράγοντες φορτίου, συμπεριλαμβανομένων των πρόσθετων φορτίων, της επιτάχυνσης, της επιβράδυνσης, της ταχύτητας του σχοινιού και άλλων παραγόντων. Θα πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη ο αριθμός, η δομική διάταξη και η μέθοδος εγκατάστασης των τροχαλιών και του τυμπάνου, μαζί με τις συνθήκες που προκαλούν διάβρωση και φθορά και το μήκος του σχοινιού.

Τα σύρματα σε ένα συρματόσχοινο κατασκευάζονται συνήθως από υψηλής ποιότητας δομικό χάλυβα άνθρακα με περιεκτικότητα σε άνθρακα 0,5%–0,8%. Το μέτρο ελαστικότητας του συρματόσχοινου είναι περίπου 1,6×10⁵ N/mm². Αυτό το μέτρο μετρά τον βαθμό στον οποίο τα σύρματα μπορούν να επιμηκυνθούν υπό φορτίο.

Όταν ένα συρματόσχοινο φορτώνεται, τα σύρματά του κινούνται το ένα σε σχέση με το άλλο καθώς προσαρμόζουν τις θέσεις τους για να φτάσουν σε μια σταθερή κατάσταση που αντιστοιχεί στο εφαρμοζόμενο φορτίο. Αυτό παράγει δύο τύπους επιμήκυνσης. Όταν ένα συρματόσχοινο φέρει ένα φορτίο για πρώτη φορά, τα σύρματα αναδιατάσσονται ελαφρώς και παράγουν μόνιμη επιμήκυνση, γνωστή ως κατασκευαστική επιμήκυνση. Ταυτόχρονα, εμφανίζεται και ανακτήσιμη επιμήκυνση, γνωστή ως ελαστική επιμήκυνση. Η κατασκευαστική επιμήκυνση εξαρτάται σε κάποιο βαθμό από το μέγεθος του εφαρμοζόμενου φορτίου.

Όσο μικρότερη είναι η διάμετρος των συρμάτων σε ένα σχοινί, τόσο μικρότερη είναι η ροπή κάμψης που απαιτείται για την κάμψη τους και τόσο μεγαλύτερη είναι η ευκαμψία του σχοινιού. Τα συρματόσχοινα που περιέχουν περισσότερα σύρματα και τα συρματόσχοινα με πυρήνα από ίνες έχουν γενικά καλύτερη ευκαμψία. Τα πλήρως μεταλλικά συρματόσχοινα που κατασκευάζονται με λιγότερα σύρματα έχουν χειρότερη ευκαμψία, ενώ τα πρώτα έχουν γενικά μεγαλύτερη επιμήκυνση από τα δεύτερα. Η μεγαλύτερη ευκαμψία παρέχει καλύτερη αντοχή σε αστοχία.

2. Τροχαλίες Γερανογέφυρας

Η κύρια διάσταση της τροχαλίας εκφράζεται γενικά χρησιμοποιώντας τη διάμετρο της τροχαλίας στο κάτω μέρος της αυλάκωσης του σχοινιού συν τη διάμετρο του συρματόσχοινου ως ελάχιστη διάμετρο περιέλιξης. τροχαλία γερανού Όσο μικρότερο γίνεται, τόσο μεγαλύτερες είναι οι τάσεις που προκαλούνται από την κάμψη και την πίεση επαφής μεταξύ του συρματόσχοινου και της τροχαλίας. Όσο υψηλότερη είναι η τάση κάμψης, τόσο πιο γρήγορα κουράζονται τα σύρματα στο σχοινί. Η αυξημένη τάση επαφής επιταχύνει επίσης τη ζημιά στο σχοινί και τη φθορά της τροχαλίας.

Καθώς η τροχαλία μεγαλώνει, η πίεση μεταξύ του σχοινιού και της τροχαλίας μειώνεται, όπως και ο βαθμός κάμψης. Εάν η τάση κάμψης είναι ο μόνος παράγοντας που λαμβάνεται υπόψη, η διάμετρος της τροχαλίας για ένα συρματόσχοινο σημειακής επαφής 6×19 μπορεί να αυξηθεί έως και 90 φορές τη διάμετρο του σχοινιού για να παραταθεί η διάρκεια ζωής του σχοινιού. Ωστόσο, εκτός από τον ειδικό εξοπλισμό, οι τροχαλίες τόσο μεγάλης διαμέτρου σπάνια χρησιμοποιούνται στην πράξη για δύο λόγους:

1. Μια τόσο μεγάλη τροχαλία δεν είναι πρακτική για τον περισσότερο ανυψωτικό εξοπλισμό.
2. Η κάμψη σπάνια είναι ο μόνος παράγοντας που υπάρχει σε οποιαδήποτε κατάσταση λειτουργίας.

Στην πράξη, πολλοί άλλοι παράγοντες επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής του σχοινιού εκτός από την κάμψη, όπως η επαναλαμβανόμενη καταπόνηση, η φθορά, η στύψιμο, η κρούση, οι κραδασμοί, η στρέψη, η ταχύτητα περιστροφής, η λανθασμένη περιέλιξη του τυμπάνου, η διάβρωση και η ανεπαρκής συντήρηση. Ένας ή περισσότεροι από αυτούς τους παράγοντες μπορεί να έχουν μεγαλύτερη επίδραση στη διάρκεια ζωής του σχοινιού από το μέγεθος της τροχαλίας.

Το βέλτιστο μέγεθος της τροχαλίας θα πρέπει να καθορίζεται λαμβάνοντας υπόψη την ασφάλεια, την οικονομική λειτουργία και άλλους παράγοντες μαζί. Ωστόσο, η υψηλή πίεση μεταξύ των συρμάτων στα σημεία επαφής του σχοινιού, σε συνδυασμό με την υψηλή τάση κάμψης που παράγεται όταν το σχοινί τρέχει πάνω από μια μικρή τροχαλία, μπορεί να συμβάλει σε ζημιά και αστοχία του σχοινιού. Υπό αυτές τις δυσμενείς συνθήκες, συχνά συμβαίνουν σπασίματα συρμάτων μεταξύ των σημείων επαφής γειτονικών κλώνων. Τα σπασίματα σε αυτά τα σημεία είναι συχνά δύσκολο ή και αδύνατο να ανιχνευθούν μέσω εξωτερικής επιθεώρησης.

Επομένως, για εξοπλισμό με άλλες αυστηρές απαιτήσεις ασφαλείας, θα πρέπει να επιλέγονται μεγαλύτερες τροχαλίες έτσι ώστε η διαδικασία ζημιάς στο σχοινί να εξελίσσεται πιο σταδιακά και η ζημιά να εμφανίζεται στην επιφάνεια του σχοινιού, όπου είναι ευκολότερο να εντοπιστεί και να αξιολογηθεί.

3. Αυλάκια σχοινιών τροχαλίας εναέριου γερανού

Για να έχει η άριστη απόδοση ενός συρματόσχοινου, η αυλάκωση του σχοινιού τροχαλίας πρέπει να έχει αρκετά μεγάλη διάμετρο ώστε να διατηρεί ένα κατάλληλο διάκενο γύρω από το σχοινί. Η διάμετρος της αυλάκωσης του σχοινιού δεν μπορεί να παραμείνει σταθερή. Η διακύμανσή της επηρεάζεται κυρίως από το συρματόσχοινο και, σε μεγάλο βαθμό, από το υλικό της τροχαλίας και την πίεση που ασκείται σε αυτό.

Επειδή η αυλάκωση φθείρεται συνεχώς, συνήθως φθείρεται σε μικρότερο μέγεθος όταν ένα συρματόσχοινο πλησιάζει στο τέλος της ωφέλιμης ζωής του. Αυτό δημιουργεί ένα πρόβλημα: κάθε φορά που εγκαθίσταται ένα νέο συρματόσχοινο, η αυλάκωση θα πρέπει να υποστεί εκ νέου κατεργασία ή να αντικατασταθεί η τροχαλία. Στην πράξη, ωστόσο, η εκ νέου κατεργασία της αυλάκωσης ή η αντικατάσταση της τροχαλίας είναι ασύμφορη.

Όταν μια αυλάκωση υποβάλλεται σε εκ νέου κατεργασία, γενικά επισκευάζεται πρώτα η φλάντζα και στη συνέχεια κόβεται το κάτω μέρος της αυλάκωσης στην κατάλληλη διάμετρο. Εάν κοπεί μόνο το κάτω μέρος της αυλάκωσης, η γωνία του λαιμού δίπλα στο κάτω μέρος μπορεί να γίνει πολύ μικρή για να παρέχει επαρκή απόσταση, αυξάνοντας σημαντικά τη φθορά του συρματόσχοινου.

4. Πίεση συρματόσχοινου εναέριας γερανογέφυρας

Εκτός από την τάση κάμψης που παράγεται όταν το σχοινί διέρχεται πάνω από μια τροχαλία, το συρματόσχοινο υπόκειται σε ακτινική πίεση που προκαλείται από την επαφή με την τροχαλία. Αυτή η πίεση παράγει διατμητική τάση στο σχοινί, αλλάζει την κατασκευή του και επηρεάζει τον ρυθμό φθοράς της αυλάκωσης της τροχαλίας. Επομένως, το μέγεθος της ακτινικής πίεσης και η αντοχή στη φθορά του υλικού της τροχαλίας θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή της καταλληλότερης κατασκευής συρματόσχοινου.

5. Τύμπανα γερανού

ο τύμπανο γερανού Οι διαστάσεις, το προφίλ αυλάκωσης και η πίεση είναι παρόμοια με τις συνθήκες που συζητήθηκαν παραπάνω για τις τροχαλίες.

Όταν ένα τύμπανο έχει λεία επιφάνεια, η πραγματική ακτινική πίεση είναι σχετικά υψηλή επειδή το συρματόσχοινο στηρίζεται μόνο στη μία πλευρά και η περιφερειακή του περιοχή δεν στηρίζεται. Με αυτόν τον τύπο τυμπάνου, τόσο το σχοινί όσο και το τύμπανο φθείρονται πιο σοβαρά από ό,τι με ένα αυλακωτό τύμπανο και το σχοινί καταστρέφεται πιο εύκολα από την πίεση.

Όταν η τάση κάμψης είναι ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει τη διάρκεια ζωής του συρματόσχοινου, η διάμετρος του τυμπάνου μπορεί να είναι ελαφρώς μικρότερη από τη διάμετρο της τροχαλίας στο σύστημα. Αυτό συμβαίνει επειδή, κατά την κίνηση προς μία κατεύθυνση, το σχοινί κάμπτεται δύο φορές πάνω από κάθε τροχαλία, αλλά μόνο μία φορά πάνω στο τύμπανο. Το σχοινί κάμπτεται για πρώτη φορά καθώς πλησιάζει μια τροχαλία και αλλάζει από ευθεία γραμμή στην καμπυλότητα της τροχαλίας. Κάμπτεται για δεύτερη φορά όταν ισιώνει ξανά καθώς εγκαταλείπει την τροχαλία.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η διαδρομή του σχοινιού είναι σύντομη. Όταν ένα μέρος του σχοινιού κινείται μπρος-πίσω στο τύμπανο χωρίς να περνάει πάνω από τροχαλία, ο αριθμός των κύκλων κάμψης μειώνεται και η αστοχία εξελίσσεται πιο αργά.

Όταν χρησιμοποιείται αυλακωτό τύμπανο, ένα κατάλληλο προφίλ αυλάκωσης βοηθά στη διατήρηση του τυλιγμένου σχοινιού στη σωστή θέση. Η διατήρηση ενός κατάλληλου βήματος μεταξύ των αυλακώσεων είναι σημαντική, ώστε τα γειτονικά τυλιγμένα σχοινιά να έχουν επαρκή, αλλά όχι υπερβολική, απόσταση. Αυτό βοηθά στην αποτροπή του στριμώγματος ή της τριβής του σχοινιού που τυλίγεται στο τύμπανο με το σχοινί που είναι ήδη τυλιγμένο στο τύμπανο.

Για την περιέλιξη σε πολλαπλές στρώσεις, το βήμα μεταξύ των κεντρικών γραμμών της αυλάκωσης θα πρέπει να είναι επαρκές ώστε να αποτρέπεται η επαφή των συρματόσχοινων μεταξύ τους στη μέγιστη γωνία περιστροφής.

6. Άλλοι παράγοντες αποτυχίας

1. Διάβρωση: Η διάβρωση είναι μια συνηθισμένη αιτία αστοχίας των συρματόσχοινων. Η διαβρωτική ατμόσφαιρα που δημιουργείται από το λειτουργικό περιβάλλον μπορεί να έχει σημαντική επίδραση στη διάρκεια ζωής των σχοινιών.
2. Φόρτιση κρούσης και δόνηση: Η εφαρμογή φορτίων κρούσης σε ένα συρματόσχοινο και η υποβολή του σε δονήσεις παράγει τάσεις υψηλής συχνότητας και κάμψης. Η επίδραση των δονήσεων είναι ιδιαίτερα έντονη στο άκρο του σχοινιού και μπορεί να προκαλέσει αστοχία λόγω κόπωσης.
3. Υπερβολική θερμοκρασία: Εάν ένα συρματόσχοινο λειτουργεί σε υπερβολικά υψηλή θερμοκρασία, μπορεί να αστοχήσει επειδή η αντοχή του σε εφελκυσμό μειώνεται.

Η παραπάνω ανάλυση αστοχίας δείχνει ότι η αστοχία των συρματόσχοινων γερανογέφυρας είναι συχνά το αποτέλεσμα της συνδυασμένης συσσώρευσης πολλαπλών παραγόντων. Σε μια πραγματική διερεύνηση αστοχίας, οι παράγοντες θα πρέπει να αναλυθούν διεξοδικά, να διακριθεί η σχετική τους σημασία και να εντοπιστεί η κύρια αιτία αστοχίας, ώστε να παραταθεί η διάρκεια ζωής των συρματόσχοινων.

Ζόρα Ζάο

Εμπειρογνώμονας στις λύσεις εξαρτημάτων γερανού/γερανού γερανού/γερανού γερανού γερανού

Με 10+ χρόνια εμπειρίας στη βιομηχανία εξαγωγών Crane Overseas, βοήθησε 10.000+ πελάτες με τις ερωτήσεις και τις ανησυχίες τους πριν από την πώληση, εάν έχετε οποιεσδήποτε σχετικές ανάγκες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μου!

WhatsApp: +86 189 3735 0200

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ: zorazhao@dgcrane.com