Analisis Kegagalan Tali Kawat Derek Atas dan Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Masa Pakai

Tali kawat merupakan salah satu komponen pengangkat yang paling banyak digunakan. Tali kawat menawarkan kapasitas daya dukung beban yang tinggi, fleksibilitas yang baik, pergerakan yang halus, dan kebisingan yang rendah. Hampir semua derek gantung menggunakan tali kawat untuk membawa beban. Jika tali kawat tiba-tiba putus karena kerusakan, konsekuensinya bisa serius. Oleh karena itu, analisis kerusakan tali kawat penting untuk alasan keselamatan dan ekonomi. Artikel ini menganalisis berbagai faktor yang menyebabkan kerusakan tali kawat derek gantung untuk membantu memperpanjang masa pakainya.

1. Kekuatan dan Perpanjangan Tali Kawat Derek Atas

Sesuai desainnya, kekuatan putus maksimum tali kawat lebih rendah daripada kekuatan gabungan semua kawatnya. Hal ini berkaitan dengan konstruksi tali dan tingkat kinerja semua kawat dalam tali tersebut. Saat mendesain tali kawat, semua faktor beban harus dipertimbangkan, termasuk beban tambahan, percepatan, perlambatan, kecepatan tali, dan faktor lainnya. Jumlah, susunan struktural, dan metode pemasangan katrol dan drum juga harus dipertimbangkan, bersama dengan kondisi yang menyebabkan korosi dan keausan serta panjang tali.

Kawat pada tali kawat biasanya terbuat dari baja struktural karbon berkualitas tinggi dengan kandungan karbon 0,5%–0,8%. Modulus elastisitas tali kawat kira-kira 1,6×10⁵ N/mm². Modulus ini mengukur seberapa besar kawat dapat memanjang di bawah beban.

Ketika tali kawat diberi beban, kawat-kawatnya bergerak relatif satu sama lain saat menyesuaikan posisinya untuk mencapai keadaan stabil yang sesuai dengan beban yang diberikan. Hal ini menghasilkan dua jenis pemanjangan. Ketika tali kawat membawa beban untuk pertama kalinya, kawat-kawat tersebut sedikit berubah susunannya dan menghasilkan pemanjangan permanen, yang dikenal sebagai pemanjangan konstruksional. Pada saat yang sama, pemanjangan yang dapat dipulihkan, yang dikenal sebagai pemanjangan elastis, juga terjadi. Pemanjangan konstruksional bergantung sampai batas tertentu pada besarnya beban yang diberikan.

Semakin kecil diameter kawat dalam tali, semakin kecil momen lentur yang dibutuhkan untuk membengkokkannya dan semakin besar fleksibilitas tali tersebut. Tali kawat yang mengandung lebih banyak kawat dan tali kawat inti serat umumnya memiliki fleksibilitas yang lebih baik. Tali kawat logam sepenuhnya yang dibuat dengan lebih sedikit kawat memiliki fleksibilitas yang lebih buruk, sedangkan tali kawat logam sepenuhnya umumnya memiliki elongasi yang lebih besar daripada tali kawat inti serat. Fleksibilitas yang lebih besar memberikan ketahanan yang lebih baik terhadap kegagalan.

2. Katrol Derek Atas

Dimensi puli utama umumnya dinyatakan menggunakan diameter puli di bagian bawah alur tali ditambah diameter tali kawat sebagai diameter lilitan minimum. Karena katrol derek Semakin kecil ukurannya, semakin besar tegangan yang disebabkan oleh tekukan dan tekanan kontak antara tali kawat dan puli. Semakin tinggi tegangan tekukan, semakin cepat kawat-kawat dalam tali mengalami kelelahan. Peningkatan tegangan kontak juga mempercepat kerusakan tali dan keausan puli.

Seiring bertambahnya ukuran puli, tekanan antara tali dan puli berkurang, begitu pula derajat tekukannya. Jika tegangan tekukan adalah satu-satunya faktor yang dipertimbangkan, diameter puli untuk tali kawat kontak titik 6×19 dapat ditingkatkan hingga 90 kali diameter tali untuk memperpanjang umur tali. Namun, kecuali untuk peralatan khusus, puli dengan diameter sebesar itu jarang digunakan dalam praktik karena dua alasan:

1. Katrol sebesar itu tidak praktis untuk sebagian besar peralatan pengangkat.
2. Pembengkokan jarang menjadi satu-satunya faktor yang ada dalam kondisi pengoperasian apa pun.

Dalam praktiknya, banyak faktor lain yang memengaruhi masa pakai tali selain tekukan, termasuk tekanan berulang, keausan, penempaan, benturan, getaran, puntiran, kecepatan putaran, penggulungan drum yang salah, korosi, dan perawatan yang tidak memadai. Satu atau lebih faktor ini mungkin memiliki pengaruh yang lebih besar terhadap masa pakai tali daripada ukuran puli.

Ukuran puli yang optimal harus ditentukan dengan mempertimbangkan keselamatan, pengoperasian yang ekonomis, dan faktor-faktor lainnya secara bersamaan. Namun, tekanan tinggi antara kawat pada titik kontak tali, dikombinasikan dengan tegangan lentur tinggi yang dihasilkan ketika tali melewati puli kecil, dapat menyebabkan kerusakan dan kegagalan tali. Dalam kondisi yang tidak menguntungkan ini, putusnya kawat sering terjadi di antara titik kontak untaian yang berdekatan. Putusnya kawat di lokasi ini seringkali sulit atau bahkan tidak mungkin dideteksi melalui pemeriksaan eksternal.

Oleh karena itu, untuk peralatan dengan persyaratan keselamatan ketat lainnya, katrol yang lebih besar harus dipilih agar proses kerusakan tali berkembang lebih bertahap dan kerusakan terjadi pada permukaan tali, di mana lebih mudah untuk mendeteksi dan menilai kerusakan tersebut.

3. Alur Tali Katrol Derek Atas

Agar tali kawat dapat bekerja optimal, alur tali pada puli harus memiliki diameter yang cukup besar untuk menjaga jarak yang sesuai di sekitar tali. Diameter alur tali tidak dapat tetap konstan. Variasinya terutama dipengaruhi oleh tali kawat dan, sebagian besar, oleh material puli dan tekanan yang diberikan padanya.

Karena alur tersebut terus menerus aus, alur biasanya akan mengecil ukurannya saat tali kawat mendekati akhir masa pakainya. Hal ini menimbulkan masalah: setiap kali tali kawat baru dipasang, alur tersebut perlu dikerjakan ulang atau puli perlu diganti. Namun, dalam praktiknya, pengerjaan ulang alur atau penggantian puli tidak ekonomis.

Saat alur dikerjakan ulang, flensa umumnya diperbaiki terlebih dahulu, dan bagian bawah alur kemudian dipotong hingga diameter yang sesuai. Jika hanya bagian bawah alur yang dipotong, sudut leher di dekat bagian bawah mungkin menjadi terlalu kecil untuk memberikan jarak bebas yang memadai, sehingga meningkatkan keausan tali kawat secara serius.

4. Tekanan Tali Kawat Derek Atas

Selain tegangan lentur yang dihasilkan ketika tali melewati katrol, tali kawat juga mengalami tekanan radial yang disebabkan oleh kontak dengan katrol. Tekanan ini menghasilkan tegangan geser pada tali, mengubah konstruksinya, dan memengaruhi laju keausan alur katrol. Oleh karena itu, besarnya tekanan radial dan ketahanan aus material katrol harus dipertimbangkan ketika memilih konstruksi tali kawat yang paling tepat.

5. Drum Derek Atas

Itu drum derek Dimensi, profil alur, dan tekanan serupa dengan kondisi yang dibahas di atas untuk puli.

Ketika drum memiliki permukaan yang halus, tekanan radial aktual relatif tinggi karena tali kawat hanya ditopang di satu sisi dan area sekitarnya tidak ditopang. Dengan jenis drum ini, baik tali maupun drum mengalami keausan lebih parah dibandingkan dengan drum beralur, dan tali lebih mudah rusak akibat tekanan.

Ketika tegangan lentur merupakan faktor utama yang memengaruhi masa pakai tali kawat, diameter drum dapat sedikit lebih kecil daripada diameter puli dalam sistem. Hal ini karena, selama pergerakan ke satu arah, tali menekuk dua kali di setiap puli tetapi hanya sekali pada drum. Tali menekuk untuk pertama kalinya saat mendekati puli dan berubah dari garis lurus menjadi lengkungan puli. Tali menekuk untuk kedua kalinya saat kembali lurus ketika meninggalkan puli.

Dalam beberapa kasus, pergerakan tali pendek. Ketika sebagian tali bergerak bolak-balik pada drum tanpa melewati katrol, jumlah siklus tekukan berkurang dan kegagalan berlangsung lebih lambat.

Saat menggunakan drum beralur, profil alur yang tepat membantu menjaga tali yang dililit tetap pada posisi yang benar. Mempertahankan jarak yang sesuai antar alur sangat penting agar lilitan tali yang berdekatan memiliki jarak yang cukup, tetapi tidak berlebihan. Hal ini membantu mencegah tali yang dililitkan ke drum menjadi berdesakan atau bergesekan dengan tali yang sudah terlilit di drum.

Untuk penggulungan multi-lapisan, jarak antar garis tengah alur harus cukup untuk mencegah tali kawat saling bersentuhan pada sudut elevasi maksimum.

6. Faktor Kegagalan Lainnya

1. Korosi: Korosi adalah penyebab umum kegagalan tali kawat. Atmosfer korosif yang tercipta oleh lingkungan operasi dapat berdampak signifikan pada masa pakai tali.
2. Beban benturan dan getaran: Pemberian beban benturan pada tali kawat dan paparan getaran akan menghasilkan tegangan lentur tinggi dengan frekuensi tinggi. Pengaruh getaran sangat parah terutama pada ujung tali dan dapat menyebabkan kegagalan akibat kelelahan material.
3. Suhu berlebihan: Jika tali kawat beroperasi pada suhu yang terlalu tinggi, tali tersebut dapat rusak karena kekuatan tariknya menurun.

Analisis kegagalan di atas menunjukkan bahwa kegagalan tali kawat derek overhead seringkali merupakan hasil dari akumulasi gabungan dari berbagai faktor. Dalam investigasi kegagalan yang sebenarnya, faktor-faktor tersebut harus dianalisis secara komprehensif, kepentingan relatifnya harus dibedakan, dan penyebab utama kegagalan harus diidentifikasi untuk membantu memperpanjang umur pakai tali kawat.

Zora Zhao

Ahli dalam Solusi Suku Cadang Derek Overhead/Gantry Crane/Jib Crane/Derek

Dengan 10+ tahun pengalaman di Industri Ekspor Luar Negeri Derek, membantu 10.000+ pelanggan dengan pertanyaan dan kekhawatiran pra-penjualan mereka, jika Anda memiliki kebutuhan terkait, jangan ragu untuk menghubungi saya!

Ada apa: +86 189 3735 0200

Surel: zorazhao@dgcrane.com