पावर्ड स्लीविंग और फ्री स्लीविंग — दो ऑपरेटिंग मोड जिनकी आवश्यकता किसी अन्य क्रेन को नहीं होती है।
अन्य सभी स्लीविंग ड्राइव अनुप्रयोगों के विपरीत — जहाँ ड्राइव या तो संरचना को घुमाती है या उसे स्थिर रखती है — एक टावर क्रेन स्लीविंग ड्राइव प्लेनेटरी गियरबॉक्स इसमें एक तीसरा मोड भी होना चाहिए: मुक्त स्लीविंग (जिसे वेदरवेनिंग भी कहा जाता है)। जब क्रेन सेवा में नहीं होती है, तो स्लीविंग ब्रेक को छोड़ दिया जाता है और जिब हवा के दबाव में स्वतंत्र रूप से घूमता है - टावर पर हवा के भार को कम करने के लिए वेदरवेन की तरह खुद को हवा की दिशा में संरेखित करता है।
मोटर, स्लीविंग रिंग गियर के विरुद्ध पिनियन को चलाकर जिब को घुमाती है। गति: 0 से 0.7 आरपीएम। टॉर्क: पिनियन आउटपुट पर 15,000 से 80,000 एनएम। ऑपरेटर कैब जॉयस्टिक के माध्यम से गति को आनुपातिक रूप से नियंत्रित करता है। मोटर बंद होने पर, स्लीविंग ब्रेक जिब को उसकी वर्तमान स्थिति में 30,000 से 80,000 एनएम के पवन भार के विरुद्ध स्थिर रखता है।
स्लीविंग ब्रेक को छोड़ दिया जाता है और जिब हवा के प्रभाव से स्वतंत्र रूप से घूमता है। पिनियन रिंग गियर के साथ जुड़ा रहता है लेकिन उसे चलाया नहीं जाता — यह जिब के घूर्णन द्वारा पीछे से संचालित होता है, और मोटर स्वतंत्र रूप से चलती है। स्लीविंग ड्राइव में पीछे से संचालित दिशा में घर्षण इतना कम होना चाहिए कि जिब 15 से 20 किमी/घंटा जितनी हल्की हवाओं में भी स्वतंत्र रूप से दिशा बदल सके — यह न्यूनतम घर्षण की आवश्यकता पावर मोड की उच्च होल्डिंग टॉर्क आवश्यकता के विपरीत है।
स्वतंत्र रूप से घूमने की क्षमता केवल एक सुविधा नहीं है, बल्कि यह संरचना की सुरक्षा के लिए आवश्यक है। 200 मीटर की ऊंचाई पर 100 किमी/घंटा की रफ्तार से चलने वाली तूफानी हवा में एक टावर क्रेन के जिब पर 30,000 से 80,000 नॉट का पार्श्व बल लगता है। यदि जिब हवा के लंबवत स्थिर रहता है, तो यह बल जिब के पूरे प्रक्षेपित क्षेत्रफल पर कार्य करता है और एक ऐसा बेंडिंग मोमेंट उत्पन्न करता है जो टावर की संरचनात्मक क्षमता से अधिक हो सकता है, जिससे टावर के गिरने का खतरा होता है। यदि जिब को हवा की दिशा में घूमने की स्वतंत्रता दी जाती है, तो यह हवा की दिशा में संरेखित हो जाता है, जिससे प्रक्षेपित क्षेत्रफल जिब के अनुप्रस्थ काट (ब्रॉडसाइड क्षेत्रफल का 5 से 101 μT) तक कम हो जाता है और हवा का मोमेंट 90 से 95 μT तक कम हो जाता है।
इसलिए स्लीविंग ड्राइव को दो परस्पर विरोधी आवश्यकताओं को पूरा करना होगा: संचालित स्लीविंग के लिए उच्च घर्षण (कार्यशील मोड में हवा के दबाव के विरुद्ध जिब को स्थिर रखने के लिए) और मुक्त स्लीविंग के लिए कम घर्षण (हल्की हवाओं में जिब को दिशा के अनुसार घूमने देने के लिए)। इसका इंजीनियरिंग समाधान दो-चरण वाला ब्रेक है: एक स्प्रिंग-आधारित सर्विस ब्रेक जो संचालित संचालन के दौरान उच्च होल्डिंग टॉर्क प्रदान करता है, और एक यांत्रिक रिलीज तंत्र जो मुक्त स्लीविंग मोड के लिए ब्रेक को पूरी तरह से निष्क्रिय कर देता है। प्लेनेटरी गियरबॉक्स का नो-लोड टॉर्क इतना कम होना चाहिए (रेटेड टॉर्क के 2 से 3% से कम) कि पीछे से उत्पन्न घर्षण मध्यम हवाओं में दिशा के अनुसार घूमने में बाधा न डाले।
पावर स्लीविंग और फ्री स्लीविंग के बीच का बदलाव क्रेन कंट्रोल सिस्टम द्वारा नियंत्रित किया जाता है, लेकिन स्लीविंग ड्राइव का मैकेनिकल डिज़ाइन यह निर्धारित करता है कि बदलाव सुचारू होगा या अचानक। ऑपरेटर द्वारा स्थिति निर्धारण के बाद स्लीविंग ब्रेक लगाने पर, ब्रेक धीरे-धीरे लगना चाहिए - 0.5 आरपीएम स्लीविंग गति पर अचानक ब्रेक लगने से एक मंदन झटका उत्पन्न होता है जो जिब की प्राकृतिक आवृत्ति को उत्तेजित कर सकता है और लटके हुए भार को हिला सकता है। इसके विपरीत, ऑपरेटर द्वारा फ्री स्लीविंग के लिए ब्रेक छोड़ने पर, यह इतनी सुचारू रूप से होना चाहिए कि जिब हवा की दिशा में अचानक न हिले। इसलिए, ब्रेक लगाने और छोड़ने की विशेषताएं स्लीविंग ड्राइव विनिर्देश का हिस्सा हैं - न केवल होल्डिंग टॉर्क क्षमता।
मुक्त-घूर्णन बेयरिंग घर्षण भी रात के समय शोर के स्तर को प्रभावित करता है। शहरी क्षेत्रों में, रात में मुक्त-घूर्णन करने वाली टावर क्रेनें हवा के कारण होने वाले घूर्णन में पिनियन दांतों और रिंग गियर दांतों के बीच से टकराने से एक लयबद्ध धातुई टिक-टिक की आवाज उत्पन्न कर सकती हैं। यह शोर, हालांकि संरचनात्मक रूप से हानिरहित है, आस-पास की इमारतों में रहने वाले निवासियों से शिकायतें उत्पन्न कर सकता है - और कुछ शहरी स्थलों पर अब आवासीय क्षेत्रों में रात के समय मुक्त-घूर्णन के लिए शोर-रोधी पिनियन कोटिंग (नायलॉन-दांत वाले पिनियन या पॉलिमर-लेपित रिंग गियर खंड) वाले स्लीविंग ड्राइव का उपयोग अनिवार्य कर दिया गया है।
जिब की जड़ता और पवन बल — ये दो भार हैं जो स्लीविंग ड्राइव के आकार को निर्धारित करते हैं।
टावर क्रेन के स्लीविंग ड्राइव को एक साथ दो भारों का सामना करना पड़ता है: जिब असेंबली की जड़ता (स्थिर अवस्था से कार्यशील गति तक जिब + काउंटर-जिब + ट्रॉली + भार को गति प्रदान करना) और हवा के कारण उत्पन्न बल (हवा के विपरीत या उसके आर-पार जिब को घुमाना)। शांत दिनों में, जड़ता का प्रभाव अधिक होता है। हवा वाले दिनों में, हवा का प्रभाव अधिक होता है। ड्राइव का आकार सबसे खराब स्थिति को ध्यान में रखकर निर्धारित किया जाना चाहिए।
| क्रेन वर्ग | जिब (एम) | टिप लोड (टी) | जड़त्व (किलोग्राम·मीटर²) | टॉर्कः |
|---|---|---|---|---|
| समतल शीर्ष (40–55 मीटर) | 40 – 55 | 1.5 – 2.5 | 200k – 500k | 15k – 30k एनएम |
| हैमरहेड (55–75 मीटर) | 55 – 75 | 2.0 – 4.0 | 600k – 1.5M | 30k – 55k एनएम |
| भारी भार उठाना (60–85 मीटर) | 60 – 85 | 3.0 – 6.0 | 1.5 मिलियन – 4 मिलियन | 50k – 120k एनएम |
ऊंचाई पर हवा का भार जमीन पर हवा के भार के भार के समान नहीं होता है: ऊंचाई बढ़ने के साथ हवा की गति भी बढ़ती है — 200 मीटर की ऊंचाई पर, हवा की गति आमतौर पर ज़मीन की गति से 1.5 से 2.0 गुना अधिक होती है। हवा का बल गति के वर्ग के समानुपाती होता है, इसलिए 200 मीटर की ऊंचाई पर जिब को ज़मीन पर उसी जिब की तुलना में 2.25 से 4.0 गुना अधिक हवा का बल झेलना पड़ता है। टावर क्रेन के स्लीविंग ड्राइव को वास्तविक परिचालन ऊंचाई पर हवा की गति के अनुसार रेट किया जाना चाहिए, न कि मौसम स्टेशनों द्वारा रिपोर्ट किए गए ज़मीन-स्तरीय माप के अनुसार।
हवा के टॉर्क की गणना केवल ड्रैग बल को त्रिज्या से गुणा करने से कहीं अधिक जटिल है। जिब एक वितरित द्रव्यमान है - प्रत्येक भाग स्लीविंग केंद्र से अलग-अलग त्रिज्या पर अलग-अलग ड्रैग बल उत्पन्न करता है। काउंटर-जिब (टावर के पीछे) मुख्य जिब के हवा के टॉर्क को आंशिक रूप से संतुलित करता है जब हवा आगे से आती है, लेकिन पीछे से आने पर इसे बढ़ा देता है। जिब के साथ ट्रॉली की स्थिति संचालन के दौरान हवा के मोमेंट आर्म को गतिशील रूप से बदलती रहती है। और लटका हुआ भार एक पेंडुलम की तरह कार्य करता है जो भार पेंडुलम अवधि (आमतौर पर 20 से 50 मीटर की होइस्ट रस्सी की लंबाई के लिए 3 से 8 सेकंड) पर हवा के टॉर्क में एक समय-परिवर्ती गतिशील घटक जोड़ता है।
स्लीविंग ड्राइव का आकार अधिकतम पवन, जड़त्व और पेंडुलम के संयुक्त बल के लिए निर्धारित किया जाना चाहिए, न कि किसी एक घटक के लिए। यह संयुक्त भार आमतौर पर केवल पवन बल के टॉर्क का 1.3 से 1.5 गुना और केवल जड़त्व बल के टॉर्क का 1.5 से 2.0 गुना होता है। इस संयुक्त भार पर लागू सुरक्षा गुणांक आमतौर पर 1.25 से 1.5 होता है (उन क्रेनों की तुलना में कम जिनमें टावर क्रेनों द्वारा प्रदान की जाने वाली लोड-मोमेंट इंडिकेटर सुरक्षा नहीं होती है)।
महत्वपूर्ण बात यह है कि टावर क्रेन पर लगा लोड-मोमेंट इंडिकेटर (LMI) हुक लोड और त्रिज्या की लगातार निगरानी करता है और क्रेन की निर्धारित क्षमता के करीब संचालन के दौरान स्लीविंग गति को स्वचालित रूप से सीमित कर सकता है। LMI द्वारा संचालित यह गति सीमा, अधिकतम कोणीय त्वरण को प्रतिबंधित करके उच्च भार उठाने के दौरान पीक इनर्शिया टॉर्क को कम करती है। स्लीविंग ड्राइव को इन परिवर्तनीय गति-सीमा आदेशों के अनुरूप, सुचारू टॉर्क प्रदान करना चाहिए - कम जॉयस्टिक इनपुट पर ड्राइव प्रतिक्रिया में किसी भी प्रकार की रुकावट या गतिहीनता कम गति संचालन को झटकेदार बनाती है और सटीक प्लेसमेंट क्षमता में ऑपरेटर के विश्वास को कम करती है।
टकराव रोधी और ज़ोनिंग — स्लीविंग ड्राइव साइट सुरक्षा प्रणाली के साथ कैसे इंटरैक्ट करता है
कई क्रेनों वाले निर्माण स्थलों पर, दो या दो से अधिक टावर क्रेनों के कार्यक्षेत्र आपस में ओवरलैप हो सकते हैं - जिसका अर्थ है कि घूमने के दौरान उनके जिब आपस में टकरा सकते हैं। टक्कर रोधी प्रणाली (ACS) स्थल पर प्रत्येक क्रेन जिब की स्थिति पर नज़र रखती है और संपर्क को रोकने के लिए घूमने की सीमा को स्वचालित रूप से सीमित कर देती है। घूमने वाले ड्राइव को कोणीय स्थिति एनकोडर के माध्यम से ACS से जुड़ना होता है और घूमने को रोकने के स्वचालित आदेशों का 1 से 2 सेकंड के भीतर जवाब देना होता है।
ACS को निरंतर कोणीय स्थिति डेटा की आवश्यकता होती है — आमतौर पर ड्राइव आउटपुट या स्लीविंग रिंग गियर पर लगे 12 से 16-बिट एब्सोल्यूट एनकोडर से। एनकोडर यांत्रिक रूप से मजबूत (निर्माण स्थल के कंपन, तापमान, नमी) और ACS नियंत्रक के साथ विद्युत रूप से संगत होना चाहिए। स्लीविंग ड्राइव को आउटपुट शाफ्ट पर शून्य बैकलैश कपलिंग के साथ एक समर्पित एनकोडर माउंटिंग इंटरफ़ेस प्रदान करना होगा।
जब एसीएस संभावित टक्कर का पता लगाता है, तो यह स्लीविंग ड्राइव को 2 से 5 डिग्री के कोणीय प्रवाह के भीतर रुकने का आदेश देता है - यह गति इतनी सहज होनी चाहिए कि टावर पर अचानक झटका न लगे, लेकिन इतनी तेज़ भी होनी चाहिए कि जिब प्रतिबंधित क्षेत्र में प्रवेश न कर सके। इसके लिए नियंत्रित मंदी विशेषताओं वाले ब्रेक की आवश्यकता होती है - न कि अचानक आपातकालीन स्टॉप की, जिससे टावर की डिज़ाइन सीमा से अधिक गतिशील भार उत्पन्न हो सकता है।
कुछ स्थानों पर क्रेन को पड़ोसी संपत्तियों (अस्पताल, रेलवे, सार्वजनिक सड़कें) के ऊपर घूमने से प्रतिबंधित किया जाता है। स्लीविंग ड्राइव और एसीएस को कठोर कोणीय सीमाएं लागू करनी चाहिए - जिब भौतिक रूप से अनुमत क्षेत्र से आगे नहीं घूम सकता। इसके लिए हार्डवेयर समर्थित विफल सुरक्षा स्टॉप (अतिरिक्त एनकोडर या यांत्रिक सीमा स्विच) के साथ सॉफ्टवेयर-कॉन्फ़िगर करने योग्य कोणीय सीमाओं की आवश्यकता होती है।
एसीएस एनकोडर एक ऐसी खराबी है जिसके पूरे परिसर पर गंभीर परिणाम हो सकते हैं। यदि किसी एक क्रेन का एनकोडर खराब हो जाता है, तो एसीएस उस क्रेन के जिब की स्थिति निर्धारित नहीं कर पाता है और उसे या तो प्रभावित क्रेन को बंद करना पड़ता है (सुरक्षित तो है, लेकिन खर्चीला: क्रेन के काम के नुकसान के लिए प्रति दिन 5,000 से 15,000 अमेरिकी डॉलर का खर्चा) या ऑपरेटर को टक्कर सुरक्षा के बिना काम जारी रखने की अनुमति देनी पड़ती है (असुरक्षित और अधिकांश स्थलों पर प्रतिबंधित)। एक से अधिक क्रेन वाले परिसर में, एक क्रेन के एनकोडर की खराबी ओवरलैप क्षेत्र में मौजूद सभी क्रेनों को बंद करने के लिए मजबूर कर सकती है - क्योंकि एसीएस यह सत्यापित नहीं कर सकता कि खराब हुई क्रेन का जिब टक्कर के रास्ते में तो नहीं है।
यही कारण है कि बहु-क्रेन स्थलों पर टावर क्रेनों के लिए रिडंडेंट एनकोडर (एक ही स्लीविंग ड्राइव आउटपुट पर दो स्वतंत्र इकाइयाँ) का उपयोग तेजी से बढ़ रहा है। दूसरे एनकोडर की लागत (500 से 1500 अमेरिकी डॉलर) उस लागत की तुलना में नगण्य है जो 2 से 4 क्रेनों को एनकोडर प्रतिस्थापन की प्रतीक्षा में बंद करने की दैनिक लागत के मुकाबले बहुत कम है, जिसे प्राप्त करने और टावर के शीर्ष पर स्थापित करने में 24 से 48 घंटे लग सकते हैं।
टावर क्रेन स्लीविंग ड्राइव से संबंधित तीन विशिष्ट विफलता मोड
संचालन के दौरान स्लीविंग ब्रेक को हवा के दबाव के विरुद्ध जिब को स्थिर रखना आवश्यक है। यदि ब्रेक विफल हो जाता है (पैड घिसने, स्प्रिंग में खराबी, हाइड्रोलिक रिसाव के कारण), तो हवा के दबाव में जिब अनियंत्रित रूप से घूमने लगता है और उस पर भार लटका रहता है – जिससे तत्काल टक्कर और भार गिरने का खतरा उत्पन्न होता है। ब्रेक स्प्रिंग-आधारित (फेलसेफ – बिजली जाने पर सक्रिय) होना चाहिए और इसमें अधिकतम हवा की गति (आमतौर पर 72 किमी/घंटा) के लिए पर्याप्त होल्डिंग टॉर्क होना चाहिए। ब्रेक की क्षमता में गिरावट बाहरी रूप से दिखाई नहीं देती और इसका पता केवल समय-समय पर होल्डिंग टॉर्क मापकर ही लगाया जा सकता है। ब्रेक का मासिक परीक्षण मानक अंतराल है – इस अंतराल को बढ़ाने से न्यूनतम होल्डिंग क्षमता से नीचे गिरावट का पता न चलने का जोखिम बढ़ जाता है। परीक्षण प्रक्रिया सरल है: जिब को प्रचलित हवा की दिशा (अधिकतम हवा का टॉर्क) के लंबवत स्थिति में रखकर, ऑपरेटर मोटर को छोड़ देता है और यह सत्यापित करता है कि ब्रेक जिब को कम से कम 60 सेकंड तक स्थिर रखता है। यदि इस होल्ड टेस्ट के दौरान जिब 0.5 डिग्री भी खिसक जाता है, तो ब्रेक की क्षमता आवश्यक स्तर से नीचे गिर गई है और क्रेन को दोबारा सेवा में लाने से पहले ब्रेक पैड या स्प्रिंग को बदलना होगा।
मुक्त-स्लेविंग के दौरान, रिंग गियर के दांत पिनियन के दांतों पर अनियंत्रित गति से फिसलते हैं - बिना संचालित पक्ष के हाइड्रोडायनामिक तेल फिल्म के लाभ के। गैर-संचालित संपर्क की स्थिति समान गति पर संचालित स्लीविंग की तुलना में अधिक घर्षण और तेजी से सतह का घिसाव उत्पन्न करती है। कई महीनों तक लगातार मुक्त-स्लेविंग (सप्ताहांत, छुट्टियां, तूफानी मौसम) के दौरान, पिनियन के दांत सीमा-स्नेहन स्थितियों के तहत हजारों संपर्क चक्रों का अनुभव करते हैं। लंबे समय तक बिना पुनः ग्रीसिंग के मुक्त-स्लेविंग में छोड़ी गई क्रेनों में दांतों का घिसाव संचालित-स्लेविंग की तुलना में 2 से 3 गुना अधिक होता है - यह एक ऐसा निष्कर्ष था जिसे प्रारंभिक विनिर्देशों में मान्यता नहीं दी गई थी और जिसके कारण उच्च मुक्त-स्लेविंग के संपर्क में आने वाली कई टावर क्रेनों में पिनियन को समय से पहले बदलना पड़ा।
एसीएस (ACS) स्लीविंग ड्राइव एनकोडर से प्राप्त सटीक कोणीय स्थिति डेटा पर निर्भर करता है। यदि एनकोडर खराब हो जाता है, उसमें खराबी आ जाती है, या उसका कैलिब्रेशन बिगड़ जाता है, तो एसीएस जिब की स्थिति निर्धारित नहीं कर पाता और प्रभावित क्रेन को बंद करना पड़ता है — और संभवतः ओवरलैप ज़ोन में मौजूद सभी क्रेनों को भी बंद करना पड़ सकता है। एनकोडर की खराबी कंपन, नमी के प्रवेश, केबल क्षति, या स्लीविंग मोटर से विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के कारण हो सकती है। चार क्रेनों वाले संयंत्र में एक एनकोडर की खराबी से प्रभावित सभी इकाइयों में प्रतिदिन 20,000 से 60,000 अमेरिकी डॉलर का नुकसान हो सकता है — जो कि एनकोडर की लागत (500 से 1,500 अमेरिकी डॉलर) से कहीं अधिक है।
टावर क्रेनों के लिए स्लीविंग ड्राइव प्लेनेटरी गियरबॉक्स — अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
कोरिया एवर-पावर 15,000 से 120,000 एनएम तक के टावर क्रेन स्लीविंग ड्राइव प्लेनेटरी गियरबॉक्स प्रदान करता है, जिसमें फ्री-स्लीविंग क्षमता, एकीकृत ब्रेक और एसीएस एनकोडर प्रावधान शामिल हैं।
संपादक: सीएक्सएम
