تحلیل خرابی سیم بکسل جرثقیل سقفی و عوامل مؤثر بر طول عمر آن

سیم بکسل یکی از پرکاربردترین اجزای بالابری است. این وسیله ظرفیت تحمل بار بالا، انعطاف‌پذیری خوب، حرکت روان و صدای کم را ارائه می‌دهد. تقریباً همه جرثقیل‌های سقفی از سیم بکسل برای حمل بار استفاده می‌کنند. اگر یک سیم بکسل به دلیل پارگی ناگهان پاره شود، عواقب آن می‌تواند جدی باشد. بنابراین تجزیه و تحلیل خرابی سیم بکسل هم به دلایل ایمنی و هم به دلایل اقتصادی مهم است. این مقاله عوامل مختلفی را که باعث پارگی سیم بکسل جرثقیل سقفی می‌شوند، تجزیه و تحلیل می‌کند تا به افزایش عمر مفید آن کمک کند.

۱. استحکام و افزایش طول سیم بکسل جرثقیل سقفی

طبق طراحی، حداکثر مقاومت پارگی یک طناب سیمی کمتر از مقاومت دسته‌ای تمام سیم‌های آن است. این موضوع به ساختار طناب و درجه عملکرد تمام سیم‌های موجود در طناب مربوط می‌شود. هنگام طراحی طناب سیمی، باید تمام عوامل بار، از جمله بارهای اضافی، شتاب، کاهش سرعت، سرعت طناب و سایر عوامل در نظر گرفته شود. تعداد، چیدمان ساختاری و روش نصب قرقره‌ها و درام، همراه با شرایطی که باعث خوردگی و سایش می‌شوند و طول طناب نیز باید در نظر گرفته شود.

سیم‌های موجود در یک طناب سیمی معمولاً از فولاد ساختاری کربنی با کیفیت بالا با محتوای کربن 0.5%–0.8% ساخته می‌شوند. مدول الاستیک طناب سیمی تقریباً 1.6×10⁵ N/mm² است. این مدول میزان افزایش طول سیم‌ها را تحت بار اندازه‌گیری می‌کند.

وقتی یک طناب سیمی تحت بار قرار می‌گیرد، سیم‌های آن نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند و موقعیت خود را برای رسیدن به حالت پایدار مطابق با بار اعمال شده تنظیم می‌کنند. این امر دو نوع افزایش طول ایجاد می‌کند. وقتی یک طناب سیمی برای اولین بار باری را حمل می‌کند، سیم‌ها کمی تغییر شکل می‌دهند و افزایش طول دائمی ایجاد می‌کنند که به عنوان افزایش طول ساختاری شناخته می‌شود. در عین حال، افزایش طول قابل بازیابی، که به عنوان افزایش طول الاستیک شناخته می‌شود، نیز رخ می‌دهد. افزایش طول ساختاری تا حدی به میزان بار اعمال شده بستگی دارد.

هرچه قطر سیم‌ها در یک طناب کمتر باشد، گشتاور خمشی لازم برای خم کردن آنها کمتر و انعطاف‌پذیری طناب بیشتر است. طناب‌های سیمی حاوی سیم‌های بیشتر و طناب‌های سیمی با هسته فیبری عموماً انعطاف‌پذیری بهتری دارند. طناب‌های سیمی کاملاً فلزی ساخته شده با سیم‌های کمتر، انعطاف‌پذیری ضعیف‌تری دارند، در حالی که اولی‌ها عموماً ازدیاد طول بیشتری نسبت به دومی دارند. انعطاف‌پذیری بیشتر، مقاومت بهتری در برابر شکست ایجاد می‌کند.

۲. قرقره‌های جرثقیل سقفی

ابعاد اصلی قرقره معمولاً با استفاده از قطر قرقره در پایین شیار طناب به علاوه قطر طناب سیمی به عنوان حداقل قطر سیم‌پیچ بیان می‌شود. قرقره جرثقیل هرچه کمتر شود، تنش‌های ناشی از خمش و فشار تماسی بین طناب سیمی و قرقره افزایش می‌یابد. هرچه تنش خمشی بیشتر باشد، سیم‌های داخل طناب سریع‌تر خسته می‌شوند. افزایش تنش تماسی همچنین آسیب طناب و سایش قرقره را تسریع می‌کند.

با بزرگتر شدن قرقره، فشار بین طناب و قرقره کاهش می‌یابد، همانطور که میزان خمیدگی نیز کاهش می‌یابد. اگر تنها عامل در نظر گرفته شده، تنش خمشی باشد، قطر قرقره برای یک طناب سیمی با تماس نقطه‌ای ۶×۱۹ می‌تواند تا ۹۰ برابر قطر طناب افزایش یابد تا عمر طناب افزایش یابد. با این حال، به جز تجهیزات ویژه، قرقره‌هایی با چنین قطر بزرگی به دو دلیل به ندرت در عمل استفاده می‌شوند:

1. چنین قرقره بزرگی برای اکثر تجهیزات بالابری غیرعملی است.
2. خم شدن به ندرت تنها عامل موجود در هر شرایط عملیاتی است.

در عمل، علاوه بر خم شدن، عوامل بسیار دیگری نیز بر عمر طناب تأثیر می‌گذارند، از جمله تنش مکرر، سایش، ساییدگی، ضربه، ارتعاش، پیچش، سرعت چرخش، سیم‌پیچ نادرست درام، خوردگی و نگهداری ناکافی. یک یا چند مورد از این عوامل ممکن است تأثیر بیشتری بر عمر طناب نسبت به اندازه قرقره داشته باشند.

اندازه بهینه قرقره باید با در نظر گرفتن ایمنی، عملکرد اقتصادی و سایر عوامل در کنار هم تعیین شود. با این حال، فشار زیاد بین سیم‌ها در نقاط تماس طناب، همراه با تنش خمشی زیاد ایجاد شده هنگام عبور طناب از روی یک قرقره کوچک، می‌تواند به آسیب و خرابی طناب کمک کند. در این شرایط نامطلوب، پارگی سیم اغلب بین نقاط تماس رشته‌های مجاور رخ می‌دهد. تشخیص پارگی در این مکان‌ها از طریق بازرسی خارجی اغلب دشوار یا حتی غیرممکن است.

بنابراین، برای تجهیزاتی که الزامات ایمنی سختگیرانه‌تری دارند، باید قرقره‌های بزرگتری انتخاب شوند تا فرآیند آسیب طناب به تدریج توسعه یابد و آسیب در سطح طناب رخ دهد، جایی که تشخیص و ارزیابی آن آسان‌تر است.

۳. شیارهای طناب قرقره‌ای جرثقیل سقفی

برای اینکه یک طناب سیمی بهترین عملکرد خود را داشته باشد، شیار طناب قرقره باید قطر به اندازه کافی بزرگی داشته باشد تا فضای کافی در اطراف طناب حفظ شود. قطر شیار طناب نمی‌تواند ثابت بماند. تغییرات آن عمدتاً تحت تأثیر طناب سیمی و تا حد زیادی تحت تأثیر جنس طناب قرقره و فشار اعمال شده بر آن است.

از آنجا که شیار به طور مداوم ساییده می‌شود، معمولاً شیار تا زمانی که طناب سیمی به پایان عمر مفید خود نزدیک می‌شود، کوچکتر می‌شود. این مشکل ایجاد می‌کند: هر بار که یک طناب سیمی جدید نصب می‌شود، شیار نیاز به ماشینکاری مجدد یا تعویض قرقره دارد. با این حال، در عمل، ماشینکاری مجدد شیار یا تعویض قرقره غیر اقتصادی است.

وقتی شیاری بازسازی می‌شود، معمولاً ابتدا فلنج تعمیر می‌شود و سپس کف شیار تا قطر مناسب بریده می‌شود. اگر فقط کف شیار بریده شود، زاویه گلوگاه کنار کف ممکن است برای ایجاد فضای کافی بسیار کوچک شود و سایش طناب سیمی را به طور جدی افزایش دهد.

۴. فشار سیم بکسل جرثقیل سقفی

علاوه بر تنش خمشی که هنگام عبور طناب از روی قرقره ایجاد می‌شود، طناب سیمی در معرض فشار شعاعی ناشی از تماس با قرقره نیز قرار می‌گیرد. این فشار باعث ایجاد تنش برشی در طناب می‌شود، ساختار آن را تغییر می‌دهد و بر میزان سایش شیار قرقره تأثیر می‌گذارد. بنابراین، هنگام انتخاب مناسب‌ترین ساختار طناب سیمی، باید میزان فشار شعاعی و مقاومت سایشی جنس قرقره در نظر گرفته شود.

۵. درام‌های جرثقیل سقفی

را درام جرثقیل ابعاد، پروفیل شیار و فشار مشابه شرایطی است که در بالا برای قرقره‌ها مورد بحث قرار گرفت.

وقتی یک درام سطح صافی دارد، فشار شعاعی واقعی نسبتاً زیاد است زیرا طناب سیمی فقط از یک طرف پشتیبانی می‌شود و ناحیه محیطی آن پشتیبانی نمی‌شود. در این نوع درام، هم طناب و هم درام شدیدتر از درام شیاردار ساییده می‌شوند و طناب به راحتی در اثر فشار آسیب می‌بیند.

وقتی تنش خمشی عامل اصلی مؤثر بر طول عمر طناب سیمی باشد، قطر درام می‌تواند کمی کوچکتر از قطر قرقره در سیستم باشد. دلیل این امر این است که در حین حرکت در یک جهت، طناب دو بار روی هر قرقره خم می‌شود اما فقط یک بار روی درام. طناب برای اولین بار با نزدیک شدن به یک قرقره خم می‌شود و از حالت خط مستقیم به انحنای قرقره تغییر می‌کند. برای بار دوم هنگام خروج از قرقره و صاف شدن دوباره خم می‌شود.

در برخی موارد، مسیر حرکت طناب کوتاه است. وقتی بخشی از طناب بدون عبور از روی قرقره، روی درام به جلو و عقب حرکت می‌کند، تعداد چرخه‌های خمش کاهش می‌یابد و شکست کندتر پیش می‌رود.

وقتی از درام شیاردار استفاده می‌شود، پروفیل شیار مناسب به نگه داشتن طناب پیچیده شده در موقعیت صحیح کمک می‌کند. حفظ گام مناسب بین شیارها مهم است به طوری که دور طناب‌های مجاور فاصله کافی، اما نه بیش از حد، داشته باشند. این امر به جلوگیری از فشرده شدن یا ساییده شدن طنابی که روی درام پیچیده شده است، کمک می‌کند.

برای سیم‌پیچ‌های چندلایه، گام بین خطوط مرکزی شیار باید به اندازه‌ای باشد که از تماس طناب‌های سیمی با یکدیگر در حداکثر زاویه‌ی چرخش جلوگیری شود.

۶. سایر عوامل شکست

1. خوردگی: خوردگی یکی از دلایل رایج خرابی طناب سیمی است. جو خورنده ایجاد شده توسط محیط عملیاتی می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر عمر طناب داشته باشد.
2. بارگذاری ضربه‌ای و ارتعاشی: اعمال بارهای ضربه‌ای به طناب سیمی و قرار دادن آن در معرض ارتعاش، تنش‌های خمشی با فرکانس بالا ایجاد می‌کند. اثر ارتعاش به ویژه در انتهای طناب شدید است و می‌تواند باعث شکست ناشی از خستگی شود.
3. دمای بیش از حد: اگر یک طناب سیمی در دمای بیش از حد بالا کار کند، ممکن است به دلیل کاهش استحکام کششی آن، دچار خرابی شود.

تحلیل خرابی فوق نشان می‌دهد که خرابی سیم بکسل جرثقیل سقفی اغلب نتیجه‌ی تجمع ترکیبی عوامل متعدد است. در یک بررسی واقعی خرابی، عوامل باید به طور جامع تحلیل شوند، اهمیت نسبی آنها مشخص شود و علت اصلی خرابی شناسایی شود تا به افزایش طول عمر مفید سیم بکسل کمک شود.

زورا ژائو

کارشناس جرثقیل سقفی / جرثقیل دروازه ای / جرثقیل بازویی / راه حل قطعات جرثقیل

با بیش از 10 سال تجربه در صنعت صادرات جرثقیل در خارج از کشور، به بیش از 10000 مشتری با سوالات و نگرانی های قبل از فروش خود کمک کرد، اگر نیازهای مرتبط دارید، لطفا با من تماس بگیرید!

واتس اپ: +86 189 3735 0200

پست الکترونیک: zorazhao@dgcrane.com