Γιατί οι ερπυστριοφόροι γερανοί έχουν διαφορετική κατασκευή από κάθε άλλο τελικό σύστημα μετάδοσης κίνησης
Ο πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων με μετάδοση κίνησης σε τροχιά Σε έναν ερπυστριοφόρο γερανό, αντιμετωπίζεται ένας μοναδικός συνδυασμός περιορισμών που δεν αντιμετωπίζει κανένας εκσκαφέας, μπουλντόζα ή φορτωτής. Η κατανόηση αυτών των περιορισμών εξηγεί γιατί οι κινητήρες ερπυστριοφόρων γερανών δεν είναι απλώς υπερμεγέθεις εκδόσεις των τελικών κινητήρων του εκσκαφέα — είναι ένα θεμελιωδώς διαφορετικό μηχανολογικό πακέτο.
Ένας ερπυστριοφόρος γερανός 300 τόνων ζυγίζει 280 έως 320 τόνους χωρίς φορτίο. Προσθέστε αντίβαρο, μπούμα και ένα αιωρούμενο φορτίο 100 τόνων και οι κινητήριες γραμμές της τροχιάς μεταφέρουν 400 έως 500 τόνους στο έδαφος. Ωστόσο, το μηχάνημα μπορεί να ταξιδέψει μόνο 50 έως 200 μέτρα την ημέρα — επανατοποθετώντας το μεταξύ των ανυψώσεων. Ο κύκλος λειτουργίας του συστήματος κίνησης της τροχιάς είναι 1 έως 3%: ο χαμηλότερος από οποιοδήποτε άλλο ερπυστριοφόρο μηχάνημα, αλλά στο υψηλότερο φορτίο ενός συμβάντος.
Η ταχύτητα κίνησης του ερπυστριοφόρου γερανού είναι συνήθως 0,7 έως 1,5 χλμ./ώρα — ρυθμός βαδίσματος. Η υψηλότερη ταχύτητα θα έθετε σε κίνδυνο τη σταθερότητα, θα υπερέβαινε τα όρια πίεσης στο έδαφος κατά την επιτάχυνση και θα έθετε σε κίνδυνο την ταλάντωση του εκκρεμούς των αιωρούμενων φορτίων. Η μετάδοση κίνησης της ερπύστριας είναι σκόπιμα προσαρμοσμένη για εξαιρετικά χαμηλή ταχύτητα εξόδου σε υψηλή ροπή — οι αναλογίες 150:1 έως 300:1 είναι συνήθεις, υπερβαίνοντας κατά πολύ το εύρος 40:1 έως 120:1 που χρησιμοποιείται στους εκσκαφείς.
Σε μια πλαγιά — ακόμη και σε μια κλίση 2 έως 3% που φαίνεται επίπεδη στο μάτι — ένας γερανός 500 τόνων θα επιταχύνει υπό την επίδραση της βαρύτητας εάν οι κινητήριες μονάδες της τροχιάς δεν μπορούν να αντέξουν. Το χειρόφρενο μέσα στο πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων της τροχιάς πρέπει να συγκρατεί το πλήρες βάρος του μηχανήματος στην πιο απότομη αναμενόμενη κλίση επ' αόριστον. Αυτή η απαίτηση πέδησης συχνά καθορίζει τις προδιαγραφές της τροχιάς πριν καν ληφθεί υπόψη ο υπολογισμός της ροπής κίνησης.
Πίεση Εδάφους — Ο Περιορισμός που Διέπει τον Σχεδιασμό της Μηχανής Μετάδοσης Κίνησης Ερπυστριοφόρου Γερανού
Πριν μπορέσει να κινηθεί ένας ερπυστριοφόρος γερανός, το έδαφος πρέπει να τον υποστηρίζει. Η πίεση εδάφους (GBP) — η δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας που ασκούν οι ερπύστριες στην επιφάνεια του εδάφους — καθορίζει εάν ο γερανός βυθίζεται, γέρνει ή παραμένει σταθερός. Το κιβώτιο ταχυτήτων της ερπύστριας συμβάλλει στην GBP μέσω του δικού του βάρους και μέσω των δυναμικών δυνάμεων που παράγει κατά την επιτάχυνση και το φρενάρισμα.
| Κλάση γερανών | Συνολικό βάρος (t) | Μήκος τροχιάς (μ) | Πλάτος τροχιάς (mm) | Λίρες Αγγλίας (kPa) | Ροπή μετάδοσης κίνησης τροχιάς (Nm) |
|---|---|---|---|---|---|
| Πλέγμα 50 – 80 t | 60 – 100 | 4,0 – 5,5 | 600 – 700 | 55 – 80 | 40.000 – 70.000 |
| Πλέγμα 100 – 200 t | 130 – 260 | 5,5 – 7,5 | 700 – 900 | 70 – 110 | 80.000 – 160.000 |
| Πλέγμα 300 – 500 t | 350 – 600 | 8,0 – 12,0 | 900 – 1.200 | 90 – 140 | 180.000 – 350.000 |
| Πλέγμα 600 – 750 t | 700 – 1.000 | 10,0 – 14,0 | 1.000 – 1.500 | 100 – 160 | 400.000 – 700.000 |
Η GBP είναι στατική (χωρίς δυναμική ενίσχυση). Η ροπή κίνησης της τροχιάς είναι ανά τροχιά για οριζόντια κίνηση με ταχύτητα 1,0 km/h. Τυπική επιτρεπόμενη πίεση έδρασης εδάφους: συμπιεσμένο χαλίκι 150 – 200 kPa, ξύλινα πατάκια σε άργιλο 80 – 120 kPa, μη βελτιωμένο έδαφος 50 – 80 kPa. Όταν η GBP υπερβαίνει την ικανότητα εδάφους, είναι υποχρεωτικά τα πατάκια γερανού ή οι χαλύβδινες πλάκες.
Υπολογισμός ροπής κίνησης — Διαστασιολόγηση της τροχιάς για γερανό ερπυστριοφόρο 200 τόνων
Το παρακάτω παράδειγμα δείχνει την πλήρη διαδικασία προσδιορισμού μεγέθους ροπής για έναν ερπυστριοφόρο γερανό μεσαίας κατηγορίας με δικτυωτό βραχίονα. Σημειώστε τις διαφορές από τους υπολογισμούς του εκσκαφέα και της μπουλντόζας: οι ταχύτητες είναι πολύ χαμηλότερες, οι λόγοι είναι πολύ υψηλότεροι και ο υπολογισμός της ροπής πέδησης εμφανίζεται ως ξεχωριστός υποχρεωτικός έλεγχος.
Ούτε οι μπουλντόζες ούτε οι εκσκαφείς απαιτούν ξεχωριστό υπολογισμό μεγέθους φρένων — οι μηχανισμοί μετάδοσης κίνησης των ερπυστριών τους χρησιμοποιούν υδραυλικά φρένα απελευθέρωσης με ελατήριο, τα οποία έχουν μέγεθος ίσο με τη ροπή στρέψης του κινητήρα, η οποία υπερβαίνει πάντα την απαίτηση συγκράτησης στο έδαφος για αυτά τα ελαφρύτερα μηχανήματα. Οι ερπυστριοφόροι γερανοί, με βάρος από 260 έως 1.000 τόνους, δημιουργούν δυνάμεις συγκράτησης στο έδαφος που μπορούν να πλησιάσουν ή να υπερβούν τη ροπή στρέψης του κινητήρα — ειδικά σε ανώμαλο έδαφος όπου η μία ερπύστρια φέρει δυσανάλογο μερίδιο του φορτίου. Το φρένο πρέπει να επαληθεύεται ανεξάρτητα σε σχέση με τη χειρότερη περίπτωση κλίσης και ασύμμετρης φόρτωσης, όχι απλώς να θεωρείται επαρκές επειδή ταιριάζει με τη ροπή του κινητήρα.
Ταξίδι με αιωρούμενο φορτίο — Ο περιορισμός ασφαλείας που οδηγεί τον έλεγχο ταχύτητας σε τροχιά
Ορισμένες λειτουργίες ερπυστριοφόρου γερανού απαιτούν την κίνηση του γερανού ενώ μεταφέρει ένα αιωρούμενο φορτίο — μετακινώντας ένα δομικό στοιχείο από χάλυβα από την περιοχή απόθεσης στο σημείο ανέγερσης ή επανατοποθετώντας το κατά τη διάρκεια μιας διπλής ανύψωσης. Αυτή η λειτουργία «παραλαβής και μεταφοράς» επιβάλλει τον πιο σοβαρό περιορισμό σταθερότητας στο σύστημα κίνησης της γραμμής.
Ένα αιωρούμενο φορτίο λειτουργεί ως εκκρεμές. Οποιαδήποτε επιτάχυνση, επιβράδυνση ή αλλαγή κατεύθυνσης του γερανού προκαλεί την ταλάντωση του φορτίου. Το αιωρούμενο φορτίο μετατοπίζει δυναμικά το κέντρο βάρους — και σε έναν γερανό 300 τόνων που μεταφέρει φορτίο 50 τόνων σε ακτίνα 30 μέτρων, η δυναμική μετατόπιση του κέντρου βάρους μπορεί να πλησιάσει το όριο ανατροπής. Η μετάδοση κίνησης της ερπύστριας πρέπει να επιταχύνει και να επιβραδύνει τόσο σταδιακά ώστε το πλάτος του εκκρεμούς να μην υπερβαίνει ποτέ το όριο σταθερότητας. Αυτό μεταφράζεται σε όρια επιτάχυνσης 0,01 έως 0,03 m/s2 — περίπου το 1/300ό της επιτάχυνσης που ασκεί ένα αυτοκίνητο όταν απομακρύνεται από ένα φανάρι.
Οι περισσότεροι κατασκευαστές γερανών περιορίζουν την ταχύτητα κίνησης σε 0,5 έως 0,8 km/h κατά τη διάρκεια της ανύψωσης και μεταφοράς — το ήμισυ της ήδη αργής κανονικής ταχύτητας κίνησης. Η μετάδοση κίνησης της ερπύστριας πρέπει να παρέχει ομαλό, αδιάλειπτο έλεγχο ταχύτητας από το μηδέν έως το μέγιστο σε αυτήν τη μειωμένη ταχύτητα. Οποιαδήποτε σπασμωδική κίνηση, παλμός ροπής ή κυνήγι ταχύτητας στο υδραυλικό κύκλωμα της μετάδοσης κίνησης της ερπύστριας μεταφράζεται άμεσα σε ταλάντωση φορτίου. Η προδιαγραφή οπισθοδρόμησης του πλανητικού κιβωτίου ταχυτήτων είναι αυστηρότερη για τις μεταδόσεις γερανών σε ερπύστρια από ό,τι για τις μεταδόσεις εκσκαφέων σε ερπύστρια, επειδή η οπισθοδρόμηση παράγει μια στιγμιαία ασυνέχεια ταχύτητας κατά την αλλαγή κατεύθυνσης που ξεκινά την ταλάντωση του εκκρεμούς.
Ο πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων με περιστρεφόμενη κίνηση που περιστρέφει την υπερκατασκευή του γερανού αντιμετωπίζει παρόμοιο περιορισμό εκκρεμούς κατά την περιστροφή με αιωρούμενο φορτίο — αλλά η μετάδοση κίνησης της τροχιάς αντιμετωπίζει την πρόσθετη επιπλοκή των ανωμαλιών της επιφάνειας του εδάφους (εξογκώματα, αυλακώσεις, μαλακά σημεία) που εισάγουν κατακόρυφες διαταραχές στο σύστημα εκκρεμούς. Η μετάδοση κίνησης της τροχιάς και η μετάδοση κίνησης περιστροφής πρέπει να σχεδιαστούν ως συντονισμένο ζεύγος, όχι ως ανεξάρτητα συστήματα.
Το χειρόφρενο — Γιατί οι γερανογεφυροί με ερπύστριες απαιτούν φρενάρισμα ασφαλείας με ελατήριο
Κάθε σύστημα μετάδοσης κίνησης ερπυστριοφόρου γερανού περιέχει ενσωματωμένο χειρόφρενο — συνήθως ένα πολύδισκο φρένο με ελατήριο και υδραυλική απελευθέρωση, τοποθετημένο στο άκρο υψηλής ταχύτητας (κινητήρα) του πλανητικού συστήματος γραναζιών. Αυτό το φρένο δεν είναι προαιρετικό. Είναι ένα κρίσιμο για την ασφάλεια εξάρτημα που διέπεται από τα πρότυπα γερανών (EN 13000, ASME B30.5) και πρέπει να κρατά τον γερανό ακίνητο στη μέγιστη αναμενόμενη κλίση χωρίς να εφαρμόζεται υδραυλική ισχύς.
Τα ελατήρια φρένων εμπλέκουν τους δίσκους φρένων όταν απελευθερώνεται η υδραυλική πίεση — ακόμη και σε περίπτωση βλάβης του κινητήρα, ρήξης της υδραυλικής γραμμής ή απώλειας ισχύος. Το φρένο εμπλέκεται αυτόματα σε περίπτωση απώλειας πίεσης. Πρόκειται για σχεδιασμό με ασφάλεια: η προεπιλεγμένη κατάσταση είναι «φρένα ενεργά». Ο χειριστής πρέπει να ασκήσει ενεργά υδραυλική πίεση για να απελευθερώσει το φρένο πριν ο γερανός μπορέσει να κινηθεί.
Η τοποθέτηση του φρένου στο άκρο του πλανητικού μειωτήρα στον κινητήρα (υψηλής ταχύτητας) πολλαπλασιάζει τη ροπή συγκράτησης του φρένου επί τη σχέση μετάδοσης. Ένα φρένο που παράγει 400 Nm ροπής συγκράτησης στον άξονα του κινητήρα, μέσω ενός πλανητικού μειωτήρα 200:1, παρέχει 80.000 Nm ροπής συγκράτησης στον οδοντωτό τροχό — επαρκές για έναν γερανό 200 τόνων σε κλίση 5%. Αυτή η διάταξη ελαχιστοποιεί το φυσικό μέγεθος του φρένου.
Επειδή ο γερανός κινείται τόσο σπάνια (κύκλος λειτουργίας 1 έως 3%), οι δίσκοι φρένων υφίστανται ελάχιστη περιστροφική φθορά. Ο κύριος μηχανισμός φθοράς είναι η στατική συγκράτηση — οι δίσκοι φρένων μπορούν να αναπτύξουν μοτίβα πρόσφυσης από παρατεταμένη σύσφιξη σε μία θέση. Ο ετήσιος έλεγχος θα πρέπει να επαληθεύει την ελεύθερη απελευθέρωση (χωρίς κόλλημα), τη μέτρηση του πάχους του δίσκου και την επαλήθευση της δύναμης του ελατηρίου.
Τρεις τρόποι αστοχίας ειδικά για τους ερπυστριοφόρους γερανούς
Ο γερανός παραμένει ακίνητος για 95 έως 99% της διάρκειας ζωής του με το χειρόφρενο ενεργοποιημένο. Μετά από μήνες συνεχούς σύσφιξης στην ίδια θέση, το υλικό τριβής του δίσκου φρένου μπορεί να συνδεθεί με την πλάκα αντίδρασης μέσω ενός συνδυασμού υγρασίας, θερμικών κύκλων και χημείας επιφάνειας. Όταν ο χειριστής δίνει εντολή κίνησης, το φρένο δεν απελευθερώνεται καθαρά — ο γερανός τραντάζεται ή δεν κινείται μέχρι να σπάσει ο δεσμός πρόσφυσης. Αυτή η ξαφνική απελευθέρωση παράγει ένα τράνταγμα που μπορεί να προκαλέσει την ταλάντωση του εκκρεμούς σε οποιαδήποτε αιωρούμενη ξάρτια.
Σε μη προετοιμασμένο ή κακώς συμπιεσμένο έδαφος, το ένα ερπυστριοφόρο μπορεί να βυθιστεί περισσότερο από το άλλο — μετατοπίζοντας 55 σε 70% του συνολικού βάρους του μηχανήματος σε μία μόνο τροχιά μετάδοσης κίνησης. Η υπερφορτωμένη μετάδοση κίνησης μεταφέρει έως και 1,4 φορές το ονομαστικό της μερίδιο βάρους, ενώ η άλλη μετάδοση κίνησης είναι υποφορτωμένη. Εάν η υπερφορτωμένη μετάδοση κίνησης έχει διαστασιολογηθεί για συμμετρική κατανομή βάρους 50/50, λειτουργεί στα 140% της ονομαστικής ροπής της κατά τη διάρκεια της διαδρομής. Σε πολλαπλές διαδρομές σε κακό έδαφος, η υπερφορτωμένη μετάδοση κίνησης συσσωρεύει ζημιές από κόπωση, ενώ η αντίθετη μετάδοση κίνησης παραμένει εντός ορίων.
Ένα σύστημα μετάδοσης κίνησης τροχιάς που παραμένει ακίνητο για εβδομάδες ή μήνες — κάτι συνηθισμένο σε εργοτάξια μεταξύ κινητοποιήσεων γερανών — δεν κυκλοφορεί το λάδι του κιβωτίου ταχυτήτων του. Η συμπύκνωση υγρασίας συσσωρεύεται στο περίβλημα κατά τη διάρκεια του θερμικού κύκλου ημέρας-νύχτας. Το λάδι στο κάτω μέρος του περιβλήματος απορροφά νερό ενώ τα άνω γρανάζια και τα ρουλεμάν είναι στεγνά. Όταν ο γερανός τελικά κινηθεί, η αρχική περιστροφή κατανέμει το μολυσμένο με νερό λάδι στα ρουλεμάν, επιταχύνοντας τη διάβρωση. Σε γερανούς που αποθηκεύονται σε εξωτερικούς χώρους σε υγρά κλίματα, αυτός ο κύκλος συμπύκνωσης-διάβρωσης είναι η κύρια αιτία βλάβης των ρουλεμάν μετάδοσης κίνησης τροχιάς που συμβαίνει εντός των πρώτων 100 ωρών λειτουργίας μετά από μια περίοδο αποθήκευσης.
Κορεατικά συστήματα μετάδοσης κίνησης Ever-Power για εφαρμογές ερπυστριοφόρων γερανών
Πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων με σύστημα μετάδοσης κίνησης τροχιάς για ερπυστριοφόρους γερανούς — Συχνές ερωτήσεις
Η Korea Ever-Power παρέχει πλανητικά κιβώτια ταχυτήτων με ερπυστριοφόρο γερανό με ενσωματωμένα φρένα στάθμευσης από 40.000 έως 700.000 Nm — καλύπτοντας γερανούς με δικτυωτό βραχίονα 50 τόνων έως τα μεγαλύτερα μηχανήματα βαρέως τύπου 750 τόνων. Παρέχετε το μοντέλο του γερανού σας και τη μέγιστη κλίση διαδρομής για επαληθευμένες προδιαγραφές χωρίς χρέωση.
Επιμέλεια: Cxm
