Levensduur bij vermoeiing van gietkranen: analyse van gebruiksklasse en levensduur

Overzicht voor gietkraan

Moderne smelttechnologie stelt hogere eisen aan de levensduur van gietkranen, de hijs- en rijsnelheden en de bedrijfsklasse. Ook worden er nieuwe ontwerpeisen gesteld aan transmissiesystemen, elektrische besturingen, tandwielkasten en andere componenten. Naarmate de algehele bedrijfsklasse van de gietkraan toeneemt, wordt het voorkomen van vermoeiingsbreuk in de belangrijkste constructieonderdelen essentieel voor een veilige en betrouwbare werking.

Een gietkraan wordt gebruikt voor het verplaatsen van gesmolten metaal of slak bij de productie van ferro- en non-ferrometalen. Typische toepassingen zijn onder andere het laden van gesmolten ijzer in een convertor, het overbrengen van een gietpan naar een continu giettoren en het verplaatsen van een gietpan naar een raffinageoven. Omdat deze werkzaamheden veeleisend zijn, hebben gietkranen over het algemeen een algemene gebruiksklasse van A6 tot A8.

Berekening van de levensduur en gebruiksduur van een gietkraan

Een betrouwbare werking van een gietkraan is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder ontwerp, productiekwaliteit, installatienauwkeurigheid, bedrijfsomstandigheden, werkmethoden en onderhoud.

Volgens de Chinese ontwerpvoorschriften voor kranen GB/T 3811-2008 wordt de bedrijfsklasse van een kraan bepaald door de lastspectrumklasse en de gebruiksklasse. De lastspectrumklasse geeft de verhouding aan tussen de te heffen last en het nominale hefvermogen. De gebruiksklasse geeft het totale aantal bedrijfscycli aan vanaf de ingebruikname tot de buitenbedrijfstelling. Tabel 1 toont de lastspectrumklassen en de lastspectrumcoëfficiënt Kp van de kraan, terwijl tabel 2 de gebruiksklassen van de kraan weergeeft.

De belastingsklassen van kranen variëren van A1 tot A8. Tabel 3 laat zien hoe de belastingsklasse zich verhoudt tot de belastingsspectrumklasse en de gebruiksklasse.

Deze tabellen laten zien dat de levensduur van een kraan wordt uitgedrukt als het totale aantal bedrijfscycli. Deze levensduur is afhankelijk van de gebruiksklasse en de verhouding tussen de typische te heffen last en het nominale hefvermogen. Een gieterijkraan verwerkt doorgaans lasten op of nabij het nominale hefvermogen, waardoor de lastspectrumklasse doorgaans Q4 is en de gebruiksklasse meestal A7. Voor Q4 en A7 geeft tabel 3 een gebruiksklasse van U5. Tabel 2 geeft dan een totaal aantal bedrijfscycli van 2,5 x 10⁶.⁵ < CT ≤ 5 X 10⁵.

Incidentele of frequente overbelasting kan het totale aantal bedrijfscycli aanzienlijk verminderen.

Hier is een voorbeeld: Een A7-gietkraan die gebruikt wordt voor het vullen van converters, werkt continu, 24 uur per dag en 330 dagen per jaar. De overige 35 dagen zijn bestemd voor de jaarlijkse revisie en oveninspectie, routineonderhoud en incidentele reparaties.

Volgens de norm zijn de twee hoogst toepasbare classificaties U6, Q3, A7 voor de complete kraan (T6, L3, M7 voor het hoofdhijsmechanisme) en U5, Q4, A7 voor de complete kraan (T5, L4, M7 voor het hoofdhijsmechanisme).

De bijbehorende totale bedrijfscycli bedragen 500.000–1.000.000 voor U6 en 250.000–500.000 voor U5.

Bij zes bedrijfscycli per uur bedraagt de geschatte levensduur 12 jaar.

Cr = 6 × 24 × 330 × 12 = 570.240 cycli.

Dit resultaat valt binnen het levensduurbereik voor de ene classificatie en overschrijdt het voor de andere, terwijl beide classificaties voldoen aan de ontwerpnorm. In de praktijk werkten veel gietkranen voor converterlading dicht bij A8 tijdens perioden van intensieve staalproductie. De genoemde combinaties van bedrijfsklassen konden deze omstandigheden niet volledig dekken, waardoor er van tijd tot tijd structurele vermoeiingsbreuken optraden.

De levensduur van een kraan is nauw verbonden met de gebruiksfrequentie, de belasting, het productieproces en het onderhoud. Correct gebruik en onderhoud kunnen de levensduur verlengen, terwijl onjuist gebruik deze verkort. Ontwerpers moeten daarom rekening houden met de daadwerkelijke gebruiksomstandigheden en deze tijdens de ontwerpfase duidelijk met de gebruikers bespreken.

Zora Zhao

Expert in oplossingen voor bovenloopkranen/portaalkranen/zwenkkranen/kraanonderdelen

Met meer dan 10 jaar ervaring in de Crane Overseas Export Industry, heb ik meer dan 10.000 klanten geholpen met hun pre-sales vragen en zorgen. Als u gerelateerde behoeften heeft, neem dan gerust contact met mij op!

Whatsappen: +86 189 3735 0200

E-mail: zorazhao@dgcrane.com