天井クレーンのたわみの計算方法

天井クレーンは、産業環境で重い荷物を持ち上げて輸送するための不可欠なツールです。ただし、天井クレーンを安全かつ効率的に操作するには、クレーンのたわみを理解することが重要です。この記事では、たわみとは何か、なぜそれが重要なのか、天井クレーンのたわみを計算する方法について説明します。

たわみとは？

たわみとは、クレーンの構造が荷重を受けて曲がる、または変形する度合いです。天井クレーンを設計、操作、および保守する際に考慮すべき重要な要素です。クレーンのたわみは、重量分布、加速度、振動など、さまざまな要因によって引き起こされます。

たわみが重要な理由

天井クレーンのたわみは、その安全性と効率に大きな影響を与える可能性があります。クレーンの構造が大きくたわむと、クレーンが転倒し、オペレーターや近くにいる人が危険にさらされる可能性があります。さらに、過度のたわみはクレーンのコンポーネントの疲労にもつながり、クレーンの寿命を縮め、メンテナンス コストを増大させます。

垂直たわみの基準

垂直たわみ基準とは、昇降装置に許容される最大 (垂直) たわみ比を指します。垂直方向のたわみは水平方向のたわみとは異なりますが、閉鎖軌道橋クレーンでは両方が考慮されます。垂直方向のたわみとは、垂直軸に沿ったクレーンのブリッジ、トラック、またはブームの位置の変化を指します。

ほとんどのクレーン システムは、取り付け、基礎の剛性、または配管、チューブ、鋼板、およびシート メタルの厚さの公差の標準偏差をメーカーが制御できないため、おおよそのたわみで製造されます。これは、製造業者によって定義されたたわみより上または下の変動が正常であると見なされるべきであることを意味します。ただし、天井クレーンが標準の設置マニュアルに従って設置され、メーカーの設置メンテナンス マニュアルに従ってメンテナンスされている場合、リフト製品の安全性と、選択した定格容量と性能基準を処理する能力が保証されます。

安全規格のたわみ測定

安全規格のたわみを測定する場合、たわみは容量125%ではなく、容量100%で測定されます。天井走行クレーンの動作および走行試験に関する ANSI 規格 (ANSI/ASME B30.2) によれば、「標準たわみは定格容量の 100% の荷重で測定し、適用される設計規格で指定された許容たわみを超えてはなりません」 」クレーンの種類ごとに、たわみ値はクレーンの全長、スパン、またはリーチによって異なります。

垂直たわみの計算

ワークステーション (密閉型軌道) ブリッジ クレーンの場合、垂直方向のたわみ値は、重いブリッジ クレーンよりも小さくなります。密閉型トラック ワークステーション ブリッジ クレーンのたわみ限界は L/450 です。ここで、「L」はクレーンの長さまたはスパンです。つまり、ワークステーション ブリッジ クレーンのたわみを決定するには、まずそのスパンまたは長さを知る必要があります。この方程式は通常、総たわみが非常に小さいため、インチまたはセンチメートルで測定されます。たわみがインチ単位で測定された値よりも大きい場合は、問題がある可能性があります。

たとえば、ワークステーション ブリッジ クレーンに 34 フィートの橋があるとします。たわみは、最初に測定単位をフィートからインチに変更することによって決定できます。 34 フィートの橋の長さは 408 インチ (フィート x 12 = インチ) です。 408 インチを閉鎖型橋梁クレーンの指定されたたわみ限界 (L/450) で割ります。これにより、たわみが 1 インチ (0.9 インチ) 未満になります。

水平たわみの計算

天井クレーンでは垂直方向のたわみを考慮することが重要ですが、水平方向のたわみも吊り上げ装置の安全性と信頼性を確保するための重要な要素です。水平たわみは、最大定格荷重がかかったときのクレーンの滑走路ビームの中心線での変位として定義されます。

クレーンの水平方向のたわみは、通常、たわみゲージまたはレーザー測定ツールによって測定されます。たわみゲージは、全荷重時の中心線におけるクレーンの滑走路ビームの相対的な動きを測定する装置です。一方、レーザー測定ツールは、レーザーを使用して 2 点間の距離を測定し、たわみを計算します。

天井クレーンの許容水平たわみは、通常、ブリッジクレーンではスパンの 1/600、ジブクレーンでは高さの 1/400 に設定されています。ただし、これは特定の設計基準とメーカーの仕様によって異なる場合があります。

組織仕様

前述したように、天井クレーンの許容たわみ値は、クレーンごとに、また関連ごとに異なる場合があります。そのため、天井クレーンの設計、設置、保守を行う際には、メーカーまたは関連協会が設定した組織仕様を参照することが重要です。

たとえば、Crane Manufacturers Association of America (CMAA) は、北米で使用される天井クレーンの基準を設定しています。 CMAA は、使用目的の厳しさに基づいて天井クレーンを 6 つのサービス クラスに分類しています。サービスクラスごとに、許容たわみや耐荷重などの仕様が異なります。

天井クレーンのたわみを計算する方法は?

天井クレーンのたわみは、いくつかの異なる式を使用して計算できます。天井クレーンのたわみを計算する手順は次のとおりです。

ステップ 1: 負荷を決定する

まず、クレーンが持ち上げる荷物の重量を決定します。この重量には、荷物の重量と持ち上げ装置の重量を含める必要があります。

ステップ 2: 負荷分散を決定する

次に、負荷の重量がクレーンの構造全体にどのように分散されるかを決定します。これは、クレーンの設計、使用する吊り上げ装置、積荷の形状とサイズによって異なります。

ステップ 3: たわみを計算する

荷重と荷重分布を決定したら、次の式を使用してクレーンのたわみを計算できます。

たわみ = (5 x 荷重 x 距離^4) / (384 x 弾性率 x 慣性モーメント)

どこ：

荷重 = 持ち上げる荷重の重量

距離 = 荷重の中心からたわみを測定するポイントまでの距離

弾性率 = 材料の剛性と変形に対する抵抗力の尺度

慣性モーメント = 曲げに対する構造の抵抗の尺度

たわみに影響する要因

天井クレーンのたわみには、いくつかの要因が影響します。考慮すべき最も重要な要因のいくつかを次に示します。

負荷の重量

負荷の重量は、たわみに影響を与える最も重要な要因の 1 つです。負荷が重くなるほど、クレーンのたわみが大きくなります。

負荷分散

負荷の重量がクレーンの構造全体に分散される方法も、たわみに影響を与える可能性があります。重量配分が不均一であると、クレーンが一部の領域で他の領域より大きくたわむ可能性があります。

クレーンの設計

クレーン自体の設計もたわみに影響を与える可能性があります。クレーンのブームの長さ、使用する吊り上げ装置の種類、クレーンの総重量などの要因はすべて、負荷がかかった状態でのクレーンのたわみに影響を与える可能性があります。

クレーンのメンテナンス

最後に、クレーンのメンテナンスもたわみに影響を与える可能性があります。時間の経過とともに、クレーンのコンポーネントの摩耗や損傷により、負荷がかかった状態でクレーンがさらにたわむ可能性があります。

天井クレーンのたわみを計算することは、クレーンの安全性と効率を確保するために不可欠です。たわみとは何か、なぜそれが重要なのか、そしてどのように計算するのかを理解することで、クレーンのオペレーターとメンテナンスの専門家は、クレーンを最適な状態に保ち、事故のリスクを最小限に抑えることができます。