호이스트 트롤리 힘 분석: 리프팅 장비 엔지니어를 위한 세 가지 힘 설명

5톤 오버헤드 크레인을 점검하는 유지보수 엔지니어에게 트롤리를 교량 빔에 고정시키는 힘은 단순한 수치가 아닙니다. 호이스트 트롤리는 일반적인 정적 운동에서 세 가지 힘, 즉 트롤리 자체의 무게, 후크에 매달린 하중, 이동 드라이브의 당기는 힘을 받습니다. 이 세 가지 힘 사이의 균형은 트롤리가 정렬된 상태를 유지하는지, 끝 캐리지가 너무 많은 하중을 견디는지, 주행 모터가 원활하게 시작하고 멈출 수 있을 만큼 충분한 토크를 가지고 있는지를 결정합니다. 이러한 균형을 올바르게 맞추는 것이 신뢰할 수 있는 트롤리 시스템을 선택하는 첫 번째 단계입니다.

호이스트 트롤리에서 세 가지 힘이 실제로 나타내는 것

단순화된 평면력 모델에서 트롤리는 세 가지 동시 힘을 받는 강체로 처리됩니다. 첫 번째는 호이스트 장치, 프레임 및 여행 기계를 포함한 트롤리 자체의 무게입니다. 두 번째는 와이어 로프나 체인을 통해 전달되는 매달린 하중의 수직 당김입니다. 세 번째는 크레인 브리지를 따라 트롤리를 이동시키기 위해 이동 메커니즘에 의해 적용되는 수평 구동 또는 제동력입니다.

이러한 각 구성 요소에는 오버헤드 크레인에 실제 물리적 소스가 있습니다. 교과서 문제에서 종종 α로 표시되는 추진력이 작용하는 각도는 수평에 대해 적용되는 힘의 방향을 나타냅니다. 실제로 이 각도는 당기는 힘이 전달되는 방식과 트롤리가 브리지 및 캐리지 끝단에 연결되는 방식에 따라 달라집니다.

• 트롤리 자체 중량은 일반적으로 세 가지 힘 중 가장 작지만 여전히 휠 하중에 영향을 미칩니다.
• 매달린 하중은 지배적인 수직력이며 호이스트 용량 선택을 결정합니다.
• 구동력은 구름 저항, 관성 및 가능한 제동력을 극복하기에 충분해야 합니다.

세 가지 힘 문제를 해결하기 위한 표준 방법

힘의 방향과 크기가 알려지면 솔루션은 동일 평면 동시 힘 시스템에 대한 표준 절차를 따릅니다. 설정은 일반적으로 각 힘을 x 및 y 구성요소로 분해하는 것으로 시작됩니다. 힘 P가 수평과 각도 α로 작용하고 힘 A가 수평으로 작용하고 힘 B가 수직으로 아래쪽으로 작용하면 평형 방정식은 간단합니다.

x 방향에서: P cos α A = 0.

y 방향에서: P sin α − B = 0.

이 두 방정식을 풀면 P = B / 죄 α 및 A = − B cot α가 됩니다. A의 음수 기호는 단순히 트롤리가 평형을 유지하려면 수평 힘이 P의 수평 구성 요소에 반대되어야 함을 나타냅니다.

아래 표는 400lb의 수직 하중 B를 입력으로 사용하여 각도 α가 변경됨에 따라 필요한 힘 P가 어떻게 변경되는지 보여줍니다. 정확한 숫자는 여기에 설명된 추세보다 덜 중요합니다. 각도가 작을수록 더 큰 추진력이 필요하고, 각도가 클수록 크레인 레일의 하중 분포가 변경됩니다.

실질적인 의미는 α를 10도만 변경해도 필요한 추진력의 크기를 거의 20%까지 변경할 수 있다는 것입니다. 각도를 나중에 생각하는 것이 아니라 처음부터 신중하게 정의해야 하는 이유입니다.

분석이 구성 요소 선택을 안내하는 방법

힘이 해결되면 결과 하중이 트롤리의 기계 부품에 대한 설계 입력이 됩니다. 수직 휠 하중은 크레인 엔드 캐리지 선택을 위한 기본 입력입니다. 수평 구동력에 따라 필요한 구동 모터 토크와 크레인 휠 블록의 정격이 결정됩니다. 정지 하중과 동적 효과가 호이스트의 정격 용량을 결정합니다.

실제 크레인 시스템에서 엔드 캐리지는 예상 휠 하중과 일치하도록 정의된 휠 베이스와 레일 직경으로 제조됩니다. 트롤리 프레임에 대한 연결과 계산된 휠 하중을 견딜 수 있는 능력을 확인하지 않고 표준 엔드 캐리지를 선택하는 것은 기계적 고장의 일반적인 원인입니다. 트롤리가 정적 해석에 설명된 세 가지 힘을 받을 때 끝 캐리지가 수직 반력의 가장 큰 부분을 차지합니다. 이것이 바로 TBM의 크레인 엔드 캐리지 제품 라인이 수직 및 수평 힘 조합을 처리할 수 있는 강화된 섹션과 견고한 휠 베어링으로 ​​설계된 이유입니다.

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정적 평형을 넘어서는 실제 고려 사항

정적 평형은 최종 답이 아니라 출발점입니다. 작업 부하 제한, 안전 계수 및 임무 분류는 모두 장비 설계가 일상적인 작업에 안전한지 여부에 영향을 미칩니다. 범용 전기 와이어 로프 호이스트의 경우 유럽 FEM 표준 또는 ISO M3 ~ M5와 같은 동등한 의무 분류를 사용하여 호이스트가 주어진 부하에서 하루에 몇 시간 작동할 수 있는지 정의하는 경우가 많습니다. 이 의무 계수는 임의적이지 않습니다. 이는 브레이크의 크기, 와이어 로프의 등급 및 모터의 열용량에 영향을 미칩니다.

또한 3가지 힘 문제는 하중 스윙, 실외 크레인에 가해지는 바람의 힘 또는 경사진 활주로의 효과를 설명하지 않습니다. 트롤리 시스템의 전체 설계에서는 이러한 추가 하중을 고려해야 합니다. 휠 블록은 주행 및 제동으로 인해 발생하는 정적 하중과 수평력 모두에 대해 평가되어야 합니다. 트롤리가 가속하거나 정지할 때 하중의 관성은 교과서 정적 문제의 일부가 아닌 추가적인 수평 힘을 적용합니다. 이 추가 힘은 휠 플랜지와 트랙에 의해 흡수되어야 합니다. TBM의 크레인 휠 블록은 반복적인 측면 하중을 견딜 수 있도록 플랜지 경화 휠과 밀봉된 베어링으로 ​​제조됩니다.

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TBM 리프팅으로 안전한 트롤리 시스템 구축

구성 요소 관점에서 볼 때 3가지 힘 문제는 트롤리 시스템의 모든 단계에 적용됩니다. 엔드 캐리지는 바퀴 하중을 지탱해야 하고, 바퀴 블록은 수평 이동력을 처리해야 하며, 와이어 로프 호이스트는 올바른 리프팅 용량과 속도로 선택되어야 합니다. TBM Lifting은 산업용 트롤리 응용 분야에 명확한 용량 마진을 제공하는 유럽 스타일 구성으로 SHA7 표준 헤드룸 전기 와이어 로프 호이스트와 SHA8 이중 대들보 호이스트를 제작합니다. 는 전선 로프 호이스트 범위 트롤리 하중 경로와 휠 반응을 염두에 두고 크기를 조정하므로 구성 요소 연결 지점은 처음부터 계산된 힘을 지원하도록 설계되었습니다.

트롤리 시스템을 지정할 때 설치의 실제 힘 다이어그램부터 시작하십시오. 매달린 하중, 트롤리 질량, 레일 레이아웃 및 구동 메커니즘의 당김 각도를 결정합니다. 이러한 기본 입력을 통해 정적 계산은 명확한 작동 부하 범위를 제공합니다. 그런 다음 해당 하중을 동일한 의무 및 안전 표준에 맞게 제작된 호이스트 및 엔드 캐리지 구성 요소 세트와 일치시킵니다.

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호이스트 트롤리는 이 고전적인 정적 문제에서 세 가지 힘의 영향을 받지만 해당 계산의 실제 가치는 실제 리프팅 장비의 설계 및 선택에 적용될 때 나타납니다. 하중을 해결하기 위해 사용하는 분석 방법은 트롤리가 원활하게 작동하고 레일에 정렬 상태를 유지하며 설계된 서비스 수명에 도달하는지 여부를 결정하는 방법과 동일합니다. 적절한 정격의 호이스트, 엔드 캐리지 및 휠 블록에 힘 솔루션을 일치시킴으로써 크기가 작은 구성품으로 인해 발생하는 비용이 많이 드는 고장을 방지할 수 있습니다. 특정 트롤리 및 크레인 레이아웃을 기반으로 한 힘 계산을 위해서는 당사에 문의하십시오. TBM기술팀 .