Terminologia projektowania dźwigów: Podręcznik dla początkujących dotyczący podstawowych terminów

Terminologia projektowania dźwigów stanowi podstawę do czytania rysunków technicznych, wykonywania obliczeń projektowych i przedstawiania ofert technicznych. Niniejszy przewodnik wprowadza powszechnie stosowane terminy dotyczące parametrów dźwigów, klas obciążenia, konstrukcji metalowych, obciążeń i wskaźników wydajności.

Kluczowa terminologia projektowania dźwigów: parametry i klasy obciążenia

Parametry mechanizmu dźwigowego opisują wydajność operacyjną maszyn podnoszących i stanowią podstawę projektowania oraz doboru sprzętu. Klasa pracy dźwigu uwzględnia wykorzystanie udźwigu i czasu pracy, a także liczbę cykli roboczych.

1. Nośność znamionowa Gn

Nominalny udźwig to całkowita masa ładunku lub materiału, jaką dźwig może podnieść, wraz z odłączanymi elementami podnoszącymi (z wyłączeniem rozpieraczy kontenerów) lub akcesoriami, takimi jak chwytaki, elektromagnetyczne urządzenia podnoszące i belki podnoszące. W przypadku dźwigów o zmiennym promieniu, takich jak żurawie wieżowe, żurawie samochodowe i żurawie bramowe, nominalny udźwig zmienia się wraz z promieniem roboczym. Nominalny udźwig to maksymalny udźwig dopuszczalny w bezpiecznych warunkach pracy przy minimalnym promieniu.

W powszechnym użyciu „udźwig” oznacza na ogół nominalny udźwig.

Aby wspierać produkcję seryjną i standaryzację, opracowano normę dotyczącą udźwigu znamionowego (Tabela 1-1). Źródło cytuje normę GB783-87 i podaje jednostkę jako t. W przypadku nowo zaprojektowanych maszyn dźwigowych, udźwig znamionowy dźwigu i pomocniczego mechanizmu podnoszącego powinien być zgodny z wartościami podanymi w standardowej serii. Urządzenia o specjalnych parametrach powinny również być zgodne z wartościami podanymi w standardowej serii lub być do nich jak najbardziej zbliżone.

2. Rozpiętość S

W przypadku suwnicy mostowej rozpiętość to pozioma odległość między osiami szyn jezdnych suwnicy. Jest ona oznaczana literą S, chociaż w przeszłości powszechnie stosowano L, i jest mierzona w metrach (m). Rozpiętość elektrycznych suwnic mostowych ma standardową serię krajową (źródło: Tabela 1-2). Rysunek 1-1 ilustruje rozpiętość suwnicy. Rozpiętość suwnicy mostowej zależy od rozpiętości budynku Sc; w serii rozpiętości przyrost wynosi zazwyczaj 3 m.

Rysunek 1-1 przedstawia (a) rozpiętość dźwigu i (b) rozpiętość dźwigu z dwiema szynami.

3. Wskaźnik K

Rozstaw kół, zwany również rozstawem kół, definiuje się następująco:

• W przypadku wózka jest to odległość między osiami szyn wózka.
• W przypadku dźwigu wysięgnikowego jest to odległość między osiami szyn lub między osiami torów kół jezdnych.

4. Rozstaw osi B

Rozstaw osi, zwany również rozstawem osi, to odległość między osiami podpór dźwigu lub wózka wzdłuż kierunku jazdy. Wymiar rozstawu osi B zależy od rozmieszczenia kół podporowych.

5. Wysokość podnoszenia H, głębokość opuszczania h i zakres podnoszenia D

Źródło definiuje odpowiednie odległości pionowe, wykorzystując najwyższą i najniższą pozycję roboczą osprzętu podnoszącego i podaje:

D = H + h

W przypadku braku głębokości opuszczania, zakres podnoszenia D odpowiada wysokości podnoszenia H. Wysokość podnoszenia i głębokość opuszczania mierzy się, przyjmując środek czaszy haka jako punkt odniesienia. W przypadku innych urządzeń podnoszących, takich jak chwytaki, za punkt odniesienia przyjmuje się najniższy punkt w pozycji zamkniętej.

6. Prędkości robocze mechanizmu

Prędkość robocza mechanizmu różni się w zależności od mechanizmu dźwigu:

• Prędkość podnoszenia i opuszczania Vn: prędkość przemieszczania pionowego ładunku znamionowego w ustalonym stanie pracy, mierzona w m/min.
• Prędkość jazdy dźwigiem lub mostem VR': prędkość jazdy dźwigu przewożącego ładunek znamionowy po poziomej powierzchni lub szynie w stanie ustalonym, mierzona w m/min.
• Prędkość jazdy wózka Vt': prędkość wózka przewożącego ładunek o określonej nośności wzdłuż poziomej szyny w stanie ustalonym, mierzona w m/min.

7. Obciążenie koła

Obciążenie kół to maksymalny nacisk pionowy wywierany na koła dźwigu przez ciężar własny mostu, ciężar własny wózka i udźwig nominalny, gdy wózek znajduje się w położeniu granicznym. Jest to istotna podstawa projektowania mechanizmu jezdnego i szyn.

8. Klasa służby

Klasa obciążenia dźwigu jest podzielona według klasy użytkowania – całkowitej liczby cykli roboczych w projektowanym okresie użytkowania – oraz stanu obciążenia. Wskazuje ona, jak wymagająca jest praca dźwigu, w tym jak bardzo jest on obciążony w czasie i jak często obsługuje pełne ładunki.

Źródło dzieli klasy pracy na A1–A8. Przybliżone porównanie to A1–A4 dla pracy lekkiej, A5–A6 dla pracy średniej, A7 dla pracy ciężkiej i A8 dla pracy bardzo ciężkiej. Tabela 1-4 zawiera przykłady klas pracy żurawi.

Terminy ogólne dotyczące metalowych konstrukcji i komponentów dźwigów

1. Metalowa konstrukcja dźwigu

Metalowa konstrukcja dźwigu, zwana również konstrukcją stalową dźwigu, to konstrukcja zdolna do przenoszenia różnych obciążeń dźwigu. Składa się z blach i profili stalowych wykonanych z materiałów metalowych, połączonych w określonym układzie konstrukcyjnym za pomocą spawania, nitowania, skręcania śrubami i innych metod łączenia.

Metalowe konstrukcje dźwigów składają się z elementów nośnych, nienośnych oraz elementów łączących. Dźwigary główne, dźwigary końcowe i nogi są elementami nośnymi i wymagają obliczeń wytrzymałości, sztywności i stateczności. Pomosty, poręcze i drabiny są elementami nienośnymi; źródło podaje, że nie wymagają obliczeń wytrzymałości, sztywności i stateczności, ale należy wziąć pod uwagę bezpieczeństwo, łatwość użytkowania i ergonomię. Połączenia wykonuje się głównie za pomocą spawania i śrub, natomiast nitowanie jest obecnie rzadko stosowane.

2. Typowe typy konstrukcji metalowych

Typowe typy obejmują konstrukcje mostowe, suwnice, wieże i wysięgniki. Metalowe konstrukcje dźwigów wykonane są z elementów, płyt i profili, które tworzą podstawowe elementy, takie jak dźwigary główne, dźwigary końcowe i nogi. Różne elementy tworzą podstawowe konstrukcje dźwigów, takie jak mosty, suwnice, wieże i wysięgniki.

3. Wspólne terminy strukturalne i składowe

• Belka główna: Główny element nośny suwnicy bramowej, przenoszący ładunek.
• Noga: Element nośny suwnicy bramowej lub dźwigu samochodowego, który pomaga utrzymać ogólną stabilność podczas pracy.
• Wysięgnik: Stałe lub teleskopowe ramię dźwigu wysięgnikowego służące do podnoszenia ładunków i regulacji promienia roboczego.
• Mechanizm podnoszący: Mechanizm podnoszący i opuszczający ładunki w pionie, składający się z silnika, przekładni, bębna, hamulca, haka i innych elementów.
• Mechanizm podróżny: Mechanizm, który porusza całym dźwigiem lub wózkiem; może być zamontowany na szynie lub nie.
• Mechanizm obrotowy: Mechanizm obracający wysięgnik wokół osi pionowej, powszechnie stosowany w dźwigach samochodowych, dźwigach gąsienicowych i żurawiach wieżowych.
• Hamulec: Urządzenie hamulcowe służące do zatrzymywania, ograniczania prędkości i bezpiecznego trzymania.
• Wyłącznik krańcowy: Urządzenie bezpieczeństwa ograniczające wysokość podnoszenia, odległość przesuwu lub kąt obrotu, aby zapobiec nadmiernemu wysuwowi.
• Ogranicznik przeciążenia: Urządzenie bezpieczeństwa, które automatycznie odcina siłę podnoszenia, gdy podnoszony ładunek przekroczy wartość znamionową.

Terminy obciążenia i siły

1. Ładunki regularne

Podczas normalnej pracy dźwigu często występują obciążenia regularne. Należą do nich obciążenia grawitacyjne, obciążenia bezwładnościowe powstające podczas przyspieszania lub zwalniania dźwigu podczas jazdy lub hamowania oraz obciążenia spowodowane przemieszczeniem lub odkształceniem konstrukcji stalowej dźwigu. Obciążenia te należy uwzględnić przy obliczaniu i sprawdzaniu wytrzymałości na uszkodzenia, niestabilności sprężystej i zmęczenia.

Standardowe ładunki obejmują:

• Obciążenie masą własną PG: Siła grawitacji konstrukcji stalowej dźwigu, mechanizmów, urządzeń elektrycznych i innych mas.
• Nominalny udźwig PQ: Siła grawitacji całkowitej podnoszonej masy podczas podnoszenia udźwigu nominalnego. W przypadku dużego udźwigu należy uwzględnić masę osprzętu podnoszącego i liny stalowej.
• Obciążenie bezwładnościowe ruchu poziomego PH: Siła bezwładności pozioma wytwarzana przez masę własną dźwigu lub wózka i masę podniesioną podczas ruchu wzdłużnego lub poprzecznego oraz przyspieszania lub hamowania w płaszczyźnie poziomej.

2. Obciążenia przypadkowe

Obciążenia przypadkowe to obciążenia, które nie występują często podczas normalnej eksploatacji, ale mogą wystąpić sporadycznie. Obejmują one głównie następujące typy obciążeń:

• Poziome obciążenie boczne od skosu Ps: Obciążenie wywołane reakcją prowadzącą na urządzeniu prowadzącym, takim jak obrzeże koła lub poziome koło prowadzące, gdy dźwig lub wózek przechyla się podczas ruchu wzdłużnego lub poprzecznego.
• Obciążenie gruntu Pp: Opór, jaki napotyka dźwig lub wózek, poruszając się pod górę po szynie jezdnej. Sformułowanie „wzdłuż szyny jezdnej” wydaje się zawierać błąd tekstowy i wymaga weryfikacji technicznej.
• Obciążenie wiatrem podczas eksploatacji Pw: Maksymalna siła wiatru, jaką powinien wytrzymać dźwig zewnętrzny podczas pracy. Źródło wspomina również o obciążeniu lodem, śniegiem i temperaturą.

3. Ładunki specjalne

Obciążenia specjalne to obciążenia występujące w wyjątkowych warunkach, gdy dźwig nie pracuje normalnie lub jest wyłączony z eksploatacji. Obejmują one głównie następujące typy obciążeń:

• Obciążenie zderzeniowe Pc: Obciążenie powstające w wyniku zderzenia dwóch sąsiadujących ze sobą dźwigów na tej samej szynie lub w wyniku zderzenia dźwigu ze zderzakiem na końcu szyny.
• Obciążenie wywracające poziome Psl: Na przykład w układnicy obiekt lub urządzenie do przenoszenia ładunku poruszające się wewnątrz sztywnej ramy prowadzącej lub dolnego końca sztywnej ramy prowadzącej może zderzyć się z przeszkodą i wygenerować siłę poziomą, która może spowodować wywrócenie się dźwigu lub wózka.
• Obciążenie sejsmiczne PE: Obciążenie wywołane trzęsieniem ziemi, działające na dźwig.
• Obciążenie wiatrem w stanie wyłączonym z eksploatacji: Maksymalna siła wiatru, jaką dźwig może wytrzymać podczas postoju, mierzona w N.

W szczególnych sytuacjach mogą wystąpić inne obciążenia, na przykład obciążenia procesowe. Obciążenie zmęczeniowe jest to cykliczne, zmienne obciążenie działające na konstrukcję podczas powtarzających się operacji dźwigu i mające wpływ na żywotność sprzętu.

Terminy wskaźników wydajności

• Wytrzymałość, w tym weryfikacja wytrzymałości zmęczeniowej: Zdolność elementu do uniknięcia zniszczenia pod wpływem sił zewnętrznych. Wytrzymałość obejmuje wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie, zginanie, ścinanie oraz nośność lub zgniatanie.
• Sztywność: Zdolność do ograniczenia odkształceń elementów pod wpływem sił zewnętrznych. Obejmuje ona sztywność statyczną w kierunku pionowym i poziomym, a także sztywność dynamiczną związaną z użytkowaniem.
• Stabilność: Zdolność do przeciwstawienia się utracie stateczności pod wpływem sił zewnętrznych. Obejmuje ona ogólną odporność na wywrócenie, globalną stabilność elementów i stabilność lokalną.
• Współczynnik bezpieczeństwa: Margines bezpieczeństwa zachowany w projekcie, zdefiniowany tutaj jako stosunek nośności konstrukcji do obciążenia rzeczywistego. Musi spełniać wymagania odpowiednich przepisów.
• Dopuszczalne naprężenie: Maksymalna wartość naprężenia, jaką może wytrzymać materiał konstrukcyjny, zgodnie z obowiązującą normą.

Streszczenie

Terminy te są podstawowe i często używane w projektowaniu dźwigów. Ułatwiają one przygotowywanie rysunków, obliczanie parametrów, omawianie ofert technicznych oraz dalszą naukę projektowania konstrukcji i stosowania norm.

Cindy

WhatsApp: +86 191 3738 6654

E-mail: cindywang@hndfcrane.com

Jestem Cindy, mam 10 lat doświadczenia w branży dźwigowej i zgromadziłam bogactwo wiedzy zawodowej. Wybrałam satysfakcjonujące dźwigi dla ponad 500 klientów. Jeśli masz jakiekolwiek potrzeby lub pytania dotyczące dźwigów, skontaktuj się ze mną, wykorzystam swoją wiedzę specjalistyczną i praktyczne doświadczenie, aby pomóc Ci rozwiązać problem!