Terminologie voor kraanontwerp: een beginnersgids voor essentiële termen

De terminologie die gebruikt wordt bij het ontwerpen van kranen vormt de basis voor het lezen van technische tekeningen, het uitvoeren van ontwerpberekeningen en het communiceren van technische voorstellen. Deze handleiding introduceert veelgebruikte termen met betrekking tot kraanparameters, belastingsklassen, metalen constructies, belastingen en prestatie-indicatoren.

Belangrijke terminologie voor kraanontwerp: parameters en bedrijfsklassen

De parameters van een kraanmechanisme beschrijven de operationele prestaties van hijsmachines en vormen de basis voor het ontwerp en de materiaalkeuze. Bij een kraanbelastingsklasse wordt rekening gehouden met het gebruik van het hijsvermogen en de tijd, evenals het aantal werkcycli.

1. Nominaal hefvermogen Gn

Het nominale hefvermogen is het totale gewicht van de last of het materiaal dat een kraan kan tillen, inclusief afneembare hijsinrichtingen (exclusief containerspreiders) of accessoires zoals grijpers, elektromagnetische hijsapparaten en hijsbalken. Bij kranen met een variabele radius, zoals torenkranen, vrachtwagenkranen en portaalkranen, verandert het nominale hefvermogen met de werkradius. Het nominale hefvermogen is het maximaal toegestane nominale hefvermogen onder veilige werkomstandigheden bij de minimale radius.

In de dagelijkse praktijk betekent "hefvermogen" doorgaans het nominale hefvermogen.

Om serieproductie en standaardisatie te ondersteunen, is een nominale capaciteitsnorm vastgesteld (Tabel 1-1). De bron verwijst naar GB783-87 en geeft de eenheid t. Voor nieuw ontworpen hijsmachines moet de nominale hefcapaciteit van de kraan en het hulphefmechanisme voldoen aan de standaardwaarden. Apparatuur met speciale prestaties moet ook voldoen aan, of zo dicht mogelijk bij, de standaardwaarden blijven.

2. Span S

Bij een brugkraan is de overspanning de horizontale afstand tussen de hartlijnen van de rails waarop de brug van de kraan loopt. Deze wordt aangeduid met S, hoewel vroeger L gebruikelijker was, en wordt gemeten in meters (m). De overspanningen van elektrische brugkranen hebben een nationale standaardreeks (bron: Tabel 1-2). Figuur 1-1 illustreert de overspanning van een kraan. De overspanning van een brugkraan is afhankelijk van de overspanning Sc van het gebouw; in de overspanningsreeks is de stapgrootte doorgaans 3 m.

Figuur 1-1 toont (a) de overspanning van een kraan en (b) de overspanning van een kraan met twee rails.

3. Gauge K

Spoorbreedte, ook wel wielspoor genoemd, wordt als volgt gedefinieerd:

• Bij een tram is het de afstand tussen de hartlijnen van de rails.
• Bij een zwenkkraan is dit de afstand tussen de hartlijnen van de rails of tussen de hartlijnen van de loopvlakken van de wielen.

4. Wielbasis B

De wielbasis, ook wel asafstand genoemd, is de afstand tussen de hartlijnen van de steunpunten van de kraan of trolley in de lengterichting. De wielbasis B is afhankelijk van de opstelling van de steunwielen.

5. Hefhoogte H, daaldiepte h en hefbereik D

De bron definieert de relevante verticale afstanden aan de hand van de hoogste en laagste werkposities van het hefmechanisme en geeft:

D = H + h

Als er geen daaldiepte is, is het hefbereik D gelijk aan de hefhoogte H. De hefhoogte en daaldiepte worden gemeten met het midden van de haakkom als referentiepunt. Voor andere hijsaccessoires, zoals grijpers, wordt het laagste punt in gesloten positie als referentiepunt gebruikt.

6. Werksnelheden van het mechanisme

De bedieningssnelheden van de mechanismen variëren afhankelijk van het kraanmechanisme:

• Hef- en daalsnelheid Vn: De verticale verplaatsingssnelheid van de nominale belasting in een stabiele bedrijfstoestand, gemeten in m/min.
• Kraan- of brugtransportsnelheid VR': De rijsnelheid van de kraan met zijn nominale last op een horizontaal oppervlak of rail in een stabiele bedrijfstoestand, gemeten in m/min.
• Trolley-reissnelheid Vt': De snelheid van een trolley die zijn nominale belasting over een horizontale rail vervoert in een stabiele bedrijfstoestand, gemeten in m/min.

7. Wielbelasting

De wiellast is de maximale verticale druk die door het eigen gewicht van de brug, samen met het eigen gewicht van de trolley en het nominale hefvermogen, op de wielen van de kraan wordt uitgeoefend wanneer de trolley zich in de uiterste stand bevindt. Het is een belangrijke basis voor het ontwerp van het rijmechanisme en de rails.

8. Dienstklasse

De gebruiksklasse van een kraan wordt ingedeeld op basis van de gebruiksfrequentie – het totale aantal werkcycli gedurende de levensduur – en de belasting. Deze klasse geeft aan hoe veeleisend het werk van de kraan is, inclusief hoe intensief de kraan in de loop van de tijd wordt gebruikt en hoe vaak deze volle lasten verwerkt.

De bron verdeelt de gebruiksklassen in A1–A8. Een ruwe vergelijking is als volgt: A1–A4 voor lichte belasting, A5–A6 voor middelzware belasting, A7 voor zware belasting en A8 voor extra zware belasting. Tabel 1-4 van de bron geeft voorbeelden van gebruiksklassen voor kranen.

Algemene termen voor metalen kraanconstructies en -onderdelen

1. Metalen kraanconstructie

Een metalen kraanconstructie, ook wel een stalen kraanconstructie genoemd, is een constructie die de verschillende lasten van een kraan kan dragen. Deze bestaat uit stalen platen en profielen, vervaardigd uit metalen materialen en samengevoegd in een vooraf bepaalde constructie door middel van lassen, klinken, bouten en andere verbindingsmethoden.

De metalen constructie van een kraan bestaat uit dragende elementen, niet-dragende elementen en verbindingsstukken. Hoofdliggers, eindliggers en poten zijn dragende elementen en vereisen berekeningen van sterkte, stijfheid en stabiliteit. Loopbruggen, leuningen en ladders zijn niet-dragende elementen; de bron stelt dat hiervoor geen berekeningen van sterkte, stijfheid en stabiliteit nodig zijn, maar dat veiligheid, gebruiksgemak en ergonomie wel in overweging moeten worden genomen. Verbindingen worden voornamelijk gemaakt met lassen en bouten, terwijl klinken tegenwoordig zelden wordt gebruikt.

2. Typische typen metaalconstructies

Typische typen zijn brugconstructies, portaalkranen, torens en gieken. Metalen kraanconstructies zijn gemaakt van staven, platen en profielen die basiselementen vormen zoals hoofdliggers, eindliggers en poten. Verschillende elementen vormen de basisconstructie van een kraan, zoals bruggen, portaalkranen, torens en gieken.

3. Algemene structurele en componenttermen

• Hoofdbalk: Het primaire dragende element van een bovenloopkraan of portaalkraan, dat de te tillen last draagt.
• Been: Een ondersteunend onderdeel van een portaalkraan of vrachtwagenkraan dat bijdraagt aan de algehele operationele stabiliteit.
• Jib: Een vaste of telescopische arm op een zwenkkraan, gebruikt voor het heffen van lasten en het aanpassen van de werkradius.
• Hijsmechanisme: Het mechanisme dat lasten verticaal omhoog en omlaag brengt, bestaande uit een motor, versnellingsbak, trommel, rem, haak en andere onderdelen.
• Reismechanisme: Het mechanisme dat de complete kraan of trolley beweegt; dit kan op rails gemonteerd zijn of niet.
• Zwenkmechanisme: Het mechanisme dat een giek rond een verticale as laat draaien, dat veelvuldig wordt gebruikt op vrachtwagenkranen, rupskranen en torenkranen.
• Rem: Een reminrichting die wordt gebruikt om te stoppen, de snelheid te beperken en de auto veilig vast te houden.
• Eindschakelaar: Een veiligheidsvoorziening die de hefhoogte, de verplaatsingsafstand of de zwenkhoek beperkt om overschrijding te voorkomen.
• Overbelastingsbeveiliging: Een veiligheidsvoorziening die de hefkracht automatisch uitschakelt wanneer de te heffen last de nominale waarde overschrijdt.

Belasting- en krachttermen

1. Regelmatige ladingen

Tijdens normaal kraangebruik treden regelmatig belastingen op. Deze omvatten zwaartekrachtbelastingen, traagheidsbelastingen die ontstaan wanneer de kraan accelereert of vertraagt tijdens het rijden of remmen, en belastingen veroorzaakt door verplaatsing of vervorming van de stalen kraanconstructie. Met deze belastingen moet rekening worden gehouden bij het berekenen en controleren op sterktefalen, elastische instabiliteit en vermoeiingsbreuk.

Regelmatige ladingen omvatten:

• Eigen gewicht PG: De zwaartekracht van de stalen constructie, mechanismen, elektrische apparatuur en andere massa's van de kraan.
• Nominaal hefvermogen PQ: De zwaartekracht van de totale te tillen massa bij het tillen van het nominale hefvermogen. Bij een groot hefvermogen moet het gewicht van het hijshulpstuk en de staalkabel worden meegerekend.
• Horizontale beweging traagheidsbelasting PH: De horizontale traagheidskracht die ontstaat door de eigen massa van de kraan of trolley en de geheven massa wanneer deze zich in de lengte- of dwarsrichting verplaatst en in een horizontaal vlak versnelt of remt.

2. Onbedoelde belastingen

Onopzettelijke belastingen zijn belastingen die tijdens normaal gebruik niet vaak voorkomen, maar wel incidenteel kunnen optreden. Het gaat hierbij hoofdzakelijk om de volgende typen:

• Horizontale laterale belasting door scheefstand Ps: Een belasting die ontstaat door de reactiekracht bij een geleidingsinrichting, zoals een wielflens of horizontaal geleidingswiel, wanneer de kraan of trolley kantelt tijdens verplaatsing in de lengte- of dwarsrichting.
• Belastingsgraad Pp: De weerstand die wordt ondervonden wanneer de kraan of trolley bergopwaarts over de rails beweegt. De formulering "over de rails" lijkt een tekstuele fout te bevatten en vereist technische controle.
• Windbelasting tijdens bedrijf Pw: De maximale windkracht die een buitenkraan tijdens gebruik moet kunnen weerstaan. De bron vermeldt ook ijs-, sneeuw- en temperatuurbelastingen.

3. Speciale ladingen

Speciale belastingen zijn belastingen die optreden onder uitzonderlijke omstandigheden, wanneer de kraan niet normaal functioneert of buiten gebruik is. Het gaat hierbij hoofdzakelijk om de volgende typen belastingen:

• Botsingsbelasting pc: Een belasting die ontstaat wanneer twee naast elkaar gelegen kranen op hetzelfde spoor botsen, of wanneer een kraan tegen een stootblok aan het einde van het spoor botst.
• Horizontale kantelbelasting Psl: Bijvoorbeeld, bij een stapelkraan kan een object of lastbehandelingsapparaat dat zich binnen een star hefgeleidingsframe beweegt, of het onderste uiteinde van het starre geleidingsframe, tegen een obstakel botsen en een horizontale kracht genereren die de kraan of trolley doet kantelen.
• Seismische belasting PE: Een belasting veroorzaakt door een aardbeving die inwerkt op een hijskraan.
• Windbelasting buiten bedrijf: De maximale windkracht die de kraan kan weerstaan wanneer deze niet in bedrijf is, gemeten in Newton (N).

In specifieke situaties kunnen zich ook andere belastingen voordoen, zoals procesbelastingen. Vermoeidheidsbelasting Dit is een cyclische, wisselende belasting die de constructie ondervindt tijdens herhaaldelijk kraangebruik en die de levensduur van de apparatuur beïnvloedt.

Prestatie-indicator termen

• Sterkte, inclusief verificatie van de vermoeiingssterkte: Het vermogen van een constructieonderdeel om bezwijken onder invloed van externe krachten te voorkomen. Sterkte omvat trek- en druksterkte, buigsterkte, schuifsterkte en druksterkte.
• Stijfheid: Het vermogen om de vervorming van een constructieonderdeel onder invloed van externe krachten te beperken. Dit omvat statische stijfheid in verticale en horizontale richting, evenals dynamische stijfheid die samenhangt met het gebruik.
• Stabiliteit: Het vermogen om stabiliteitsverlies onder invloed van externe krachten te weerstaan. Dit omvat het algehele kantelbestendigheidsvermogen, de globale stabiliteit van de leden en de lokale stabiliteit.
• Veiligheidsfactor: De in het ontwerp gereserveerde veiligheidsmarge wordt hier gedefinieerd als de verhouding tussen het draagvermogen van de constructie en de werkelijke belasting. Deze moet voldoen aan de geldende bouwvoorschriften.
• Toelaatbare spanning: De maximale spanningswaarde die het constructiemateriaal volgens de geldende norm mag weerstaan.

Samenvatting

Deze termen zijn fundamenteel en worden veelvuldig gebruikt bij het ontwerp van kranen. Ze ondersteunen het opstellen van tekeningen, parameterberekeningen, besprekingen van technische voorstellen en verdere studie van constructief ontwerp en toepassing van normen.

Cindy

Whatsappen: +86 191 3738 6654

E-mail: cindywang@hndfcrane.com

Ik ben Cindy, met 10 jaar werkervaring in de kraanindustrie en een schat aan professionele kennis. Ik heb de bevredigende kranen voor meer dan 500 klanten geselecteerd. Als u behoeften of vragen over kranen hebt, neem dan gerust contact met mij op, ik zal mijn expertise en praktische ervaring gebruiken om u te helpen het probleem op te lossen!