중장비 공장 설계에서의 오버헤드 크레인 설치: 매개변수 및 레이아웃

대형 기계 공장에서 크레인은 필수적인 자재 취급 장비입니다. 일반적인 크레인 종류로는 오버헤드 크레인, 갠트리 크레인, 세미 갠트리 크레인 등이 있습니다. 서스펜션 크레인, 그리고 벽걸이형 크레인최종 조립 작업장에서는 공작물이 크고 무겁기 때문에 크레인의 인양 용량이 100톤을 초과하고 활주로 높이가 10미터를 초과할 수 있습니다. 정격 하중, 활주로 높이, 그리고 경간이 정의되면 생산 용량과 건설 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 적절한 크레인 설치는 생산 요구 충족, 미래 제품 전략 지원, 공장 비용 관리, 그리고 안전 확보에 매우 중요합니다. 이 글에서는 대형 기계 공장 설계 시 크레인을 합리적으로 설치하는 방법을 설명합니다.

크레인의 기본 매개변수 결정

크레인의 기본 매개변수에는 정격 리프팅 용량, 활주로 높이(리프팅 높이), 스팬 및 작업 등급이 포함됩니다.

정격 리프팅 용량

이는 분리 가능한 리프팅 장치(또는 부착물)를 포함하여 크레인이 들어 올릴 수 있는 최대 총 중량을 의미합니다. 공장을 설계할 때는 들어 올려야 할 가장 무거운 제품이나 부품을 파악하고, 업계 동향에 따라 향후 제품 크기가 증가할 가능성을 고려하는 것이 중요합니다. 크레인의 용량은 공장의 최대 제품 크기를 제한하므로, 잠재적인 성장에 대비하여 여유를 두어야 합니다. 리프팅 장치 자체의 무게도 간과해서는 안 됩니다. 안전을 위해 들어 올리는 총 중량은 크레인의 정격 용량을 초과해서는 안 됩니다.

크레인 스팬

스팬은 크레인이 이동하는 활주로 레일 중심 사이의 수평 거리입니다. 작업장의 폭에 따라 결정되며, 작업장의 폭은 제품 크기, 작업 공간 및 기동에 따라 달라집니다. 대형 기계 작업장의 경우, 스팬은 30m 또는 36m가 일반적입니다. 크레인의 스팬은 일반적으로 작업장 폭에서 1.5m를 뺀 값입니다. 복층 크레인 설치의 경우, 상부 크레인 스팬은 건물의 구조 설계와 일치해야 합니다.

활주로 높이(트랙 높이)

활주로 높이는 필요한 최대 후크 높이와 관련이 있으며, 이는 하중을 들어 올려야 하는 높이에 따라 달라집니다. 이는 운영상의 필요에 따라 계산됩니다. 설계 시에는 가장 큰 제품의 크기를 고려해야 하며, 크레인 활주로 높이는 입면도를 통해 결정해야 합니다. 대형 제품의 경우, 리프팅 장치 자체의 높이도 계산에 포함해야 합니다.

• H1은 작업물의 순 리프팅 높이를 나타냅니다.
• H2는 작업물의 높이입니다.
• B는 작업물의 너비를 나타냅니다.
• H3는 리프팅 빔 또는 스프레더의 높이입니다.
• H4는 와이어 로프의 경사 각도에 따라 결정되는 리프팅 후크와 리프팅 빔 사이의 최소 수직 거리입니다.
• H5는 크레인 후크가 도달할 수 있는 최대 높이입니다.
• H는 크레인 활주로의 최대 고도입니다.

순 리프팅 높이(H1)는 작업물을 시험 플랫폼으로 옮기거나 차량에 적재하는 데 필요한 높이를 고려해야 합니다. 작업물의 높이는 H2이고 너비는 B입니다. 안전을 위해 와이어 로프와 수평선 사이의 각도는 일반적으로 60° 이상이어야 하며, 이는 후크와 리프팅 장치 사이의 최소 와이어 로프 높이(H4)를 결정합니다. 크레인 레일 높이 한계(H)는 H = H1 + H2 + H3 + H4 + H5로 계산할 수 있습니다. 작업장의 설계 크레인 레일 높이는 이 한계를 초과해야 합니다.

복층 크레인 시스템을 사용하는 경우, 상부 크레인의 레일 높이는 하부 크레인의 레일 높이와 거더 치수에 의해 제한되며, 두 크레인의 거더 사이에는 안전한 간격이 유지되어야 합니다. 장비 높이가 높은 대형 가공 작업장에서는 크레인 거더 하단과 장비 상단 사이의 간격도 고려하여 크레인 레일 높이를 결정해야 합니다.

크레인의 작업 의무 결정

크레인의 작업량은 크레인의 작동 특성을 반영하는 핵심 개념이며, 크레인 안전 확보의 중요한 기준이 됩니다. 크레인의 작업량은 전체 설계 수명에 걸친 두 가지 요소, 즉 사용 빈도와 하중 스펙트럼을 기준으로 분류됩니다. 이러한 기준에 따라 크레인은 A1부터 A8까지 8가지 작업 등급으로 분류됩니다. 일반적으로 기계 공장의 가공 작업장이나 조립 공장에서 사용되는 오버헤드 크레인은 A5 작업 등급에 속합니다.

합리적인 크레인 구성 및 레이아웃

대규모 가공 및 조립 작업장은 일반적으로 넓은 공간을 차지하며, 공작물 리프팅 작업도 빈번하게 이루어집니다. 특히 조립 작업장에서는 지속적인 호이스트 작업으로 인해 크레인이 장시간 가동될 수 있습니다. 따라서 설계에는 여러 대의 크레인이 사용되는 경우가 많습니다. 신중하게 설계된 크레인 구성은 생산 효율 향상, 운영 비용 절감, 그리고 운영 안전 확보에 중요한 역할을 합니다.

대규모 기계 제조에서 최종 조립 시 대부분의 부품은 소형 및 중형 부품으로, 전체 부품의 약 70%~80%를 차지합니다. 이러한 부품의 무게는 일반적으로 수백 킬로그램에서 수 톤, 심지어 수십 톤에 달합니다. 리프팅 작업은 빈번하고 시간이 많이 소요되기 때문에 이러한 작업장에서는 일반적으로 이중 크레인 시스템을 사용합니다. 소형 및 중형 부품은 주로 하부 크레인으로 운반하고, 대형 부품이나 전체 기계는 상부 크레인으로 들어 올립니다.

저층 크레인은 일반적으로 인양 용량이 50톤 이하이며, 대부분 32톤 이하입니다. 크레인 대수는 일반적으로 작업장 길이 50~60m당 1대로 설정됩니다. 그러나 크레인 사용 빈도가 높거나 인양 빈도가 높은 경우, 특정 구역에 10톤 이하의 소형 크레인을 추가로 설치할 수 있습니다. 싱글 거더 크레인 등 다양한 유형의 소형 크레인이 있습니다. 세미 갠트리 크레인, 벽 이동식 지브 크레인, 그리고 독립형 지브 크레인. 그 중에서도 벽면 이동식 지브 크레인은 유연성, 바닥 장애물 없음, 상부 크레인과의 간섭 없음 등의 장점으로 인해 대형 기계 작업장에서 특히 인기가 높습니다.

그러나 동일한 트랙에 크레인이 너무 많으면 서로 간섭하여 작업 효율성이 떨어질 수 있으므로 크레인의 수를 합리적으로 결정하는 것이 중요합니다.

상층 크레인의 경우, 일반적으로 100톤 이상, 심지어 수백 톤까지 들어 올릴 수 있는 대용량 크레인 한 대와, 1~2단 아래에 용량이 작은 소형 크레인 한 대가 설치됩니다. 이러한 대용량 크레인은 가격이 비싸고 운영 비용이 높기 때문에, 설치 대수를 엄격하게 관리해야 합니다.

실제 생산에서는 가능하면 저용량 크레인을 우선시하고, 실행 가능한 경우 대용량 크레인 대신 소형 크레인을 사용해야 합니다.

대형 작업물 뒤집기를 위한 크레인 설치

대형 기계 작업장에서는 무겁고 큰 작업물을 뒤집는 작업이 자주 필요합니다. 작업 중 크레인과 건물에 영향을 줄 수 있는 갑작스러운 충격을 방지하기 위해 두 대의 트롤리가 장착된 크레인을 사용할 수 있습니다. 즉, 한 대의 크레인에 동일한 리프팅 용량을 가진 두 대의 트롤리가 장착되어 있지만, 크레인의 총 리프팅 용량은 변하지 않습니다.

작동 중 두 대의 트롤리는 작업물을 함께 일정 높이까지 들어 올립니다. 그런 다음 트롤리 1이 작업물이 수직이 될 때까지 천천히 내려갑니다. 그런 다음 트롤리 2가 작업물을 공중에서 180도 회전시킵니다. 그 후 트롤리 1이 작업물을 다시 수평 위치로 들어 올립니다. 마지막으로 두 대의 트롤리가 작업물을 천천히 내려 뒤집기를 완료합니다.

결론

대형 기계 공장의 최종 조립 작업장은 고톤 크레인과 높은 건물로 인해 비용이 많이 듭니다. 크레인의 톤수와 레일 높이는 작업장 비용과 공장에서 처리할 수 있는 최대 제품 크기를 크게 결정합니다.

잘 설계된 크레인 설치는 원활한 생산과 안전한 작동을 보장합니다. 따라서 작업장 설계는 제품 개발 계획에 맞춰야 하며, 최대 작업물 크기를 정의하고, 신중한 계산을 통해 적합한 크레인 구성을 선택해야 합니다.

신디

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저는 신디입니다. 크레인 산업에서 10년의 근무 경험을 쌓았고 풍부한 전문 지식을 축적했습니다. 저는 500명 이상의 고객을 위해 만족스러운 크레인을 선택했습니다. 크레인에 대한 필요 사항이나 질문이 있으면 언제든지 저에게 연락하세요. 저는 제 전문 지식과 실무 경험을 활용하여 문제를 해결하도록 도와드리겠습니다!