Муфти для портальних кранів: інженерна точність, яка забезпечує енергію важкої вантажопідйомної галузі Великої Британії

Муфта з'єднує два обертові вали — зазвичай вихідний вал двигуна та вхідний вал редуктора — і передає крутний момент між ними, одночасно компенсуючи невеликі, але неминучі недоліки вирівнювання валів, що виникають під час встановлення, теплового розширення або структурного прогину під навантаженням. У портальному крані існує кілька точок з'єднання по всій машині: двигун підйому до редуктора підйому, двигун повороту до редуктора повороту, а двигуни приводу ходу до колісних редукторів. Кожна точка з'єднання відчуває різну комбінацію стаціонарного крутного моменту, пікового ударного крутного моменту під час підйому вантажу та циклічного навантаження, коли кран гойдається та позиціонує свій гак.

Принцип усіх промислових муфт однаковий: крутний момент надходить через одну маточину, проходить через проміжний елемент (який може бути зубцями, еластомерними елементами, металевими дисками або рідким середовищем) і виходить через другу маточину, прикріплену до веденого валу. Конструкції муфт відрізняються одна від одної тим, як цей проміжний елемент справляється з перекосом, поглинає удари та підтримує жорсткість на кручення при тривалому навантаженні. Застосування портальних кранів вимагає високої крутної сили, стійкості до ударних навантажень під час аварійних зупинок та здатності переносити кутові та осьові перекоси, які накопичуються, коли великі сталеві конструкції згинаються та осідають під робочими навантаженнями, які можуть сягати кількох сотень тонн.

Легована сталь (42CrMo4)

Використовується для маточин, фланців та зубців шестерень у портальних кранах з високим крутним моментом. Цей хромо-молібденовий сплав забезпечує міцність на розрив у діапазоні 900–1100 МПа, чудову стійкість до втоми та надійну роботу при ударних навантаженнях, типових для вантажопідйомних операцій крана. Після термічної обробки та прецизійної механічної обробки маточини 42CrMo4 зберігають розмірну стабільність при робочих температурах від -20°C до +120°C, що важливо для портальних кранів, що застосовуються на відкритому повітрі, в прибережних або північних районах Великої Британії, де коливання температури можуть бути значними.

Ковкий чавун (GGG50)

Обраний для корпусів муфт та проміжних фланців, де зниження ваги та управління витратами є пріоритетами без шкоди для міцності. Чавун зі сфероїдальним графітом GGG50 забезпечує міцність на розрив приблизно 500 МПа з подовженням понад 7%, що забезпечує йому енергопоглинальну здатність витримувати ударні навантаження. Його чудова оброблюваність також забезпечує жорсткі допуски отвору (зазвичай H7), необхідні для натягових або перехідних посадок на приводних валах кранів.

Поліуретановий еластомер (ПУ)

Гнучкий елемент в еластомерних муфтах, поліуретанових павуках та подушках забезпечує контрольовану крутну податливість, витримуючи при цьому забруднення маслом, мастилом та незначними хімічними речовинами, що зустрічаються в кранових середовищах. ПУ елементи з твердістю по Шору 92A є стандартним вибором для поворотних приводів кранів, забезпечуючи поглинання пікових ударних навантажень без крихкості, характерної для твердіших гум, та термін служби, який зазвичай перевищує 20 000 робочих годин у помірних умовах експлуатації.

Нержавіюча сталь 316L (диски)

Дискові муфти, що використовуються в точних високошвидкісних кранах, таких як приводи енкодерів або з'єднання двигунів із частотним перетворювачем (ЧРП), використовують дискові пакети з нержавіючої сталі 316L, вирізані лазером. Ці диски циклічно згинаються, щоб компенсувати перекіс без люфту, передавати крутний момент з нульовою крутильною податливістю та протистояти впливу солоного повітря та вологи, що зустрічаються в установках портових кранів уздовж узбережжя Великої Британії.

⚡

Висока щільність крутного моменту

Сучасні зубчасті та дискові муфти забезпечують номінальний крутний момент від 500 Нм до понад 500 000 Нм у компактних розмірах, що робить їх ідеальними для модернізації існуючих приводів кранів, де обмежений простір, але потреби в потужності зросли через підвищення продуктивності або переналаштування крана для підвищення робочого навантаження.

🔨

Допуск несуміщення

Конструкції портальних кранів – це великі зварні конструкції, які осідають, прогинаються під навантаженням і зазнають теплового переміщення протягом змін. Якісні муфти одночасно компенсують кутове зміщення до 1,5 градуса та паралельне зміщення до 0,5 мм, запобігаючи згинаючим моментам вала, що руйнують підшипник, які створюють жорсткі муфти за тих самих умов.

🛡

Захист від ударних навантажень

Під час роботи крана виникають короткочасні піки крутного моменту — під час підйому вантажу, екстреного гальмування та коли вантажі хитаються в утримувальний момент — які можуть сягати від 2,5 до 3 разів номінального робочого крутного моменту. Еластомерні муфти та пружинні запобіжні муфти з вбудованим захистом від перевантаження поглинають ці піки та запобігають пошкодженню коробки передач і двигуна, що в іншому випадку вимагало б дорогого простою крана.

📈

Тривалий термін служби

Зубчасті муфти зі змащеним зачепленням зубів розраховані на понад 50 000 годин роботи між капітальними ремонтами, що значно знижує витрати на обслуговування протягом життєвого циклу порівняно з гладкими кулачковими муфтами або простими штифтовими муфтами. Для британських кранівників, які працюють у кілька змін на верфях, сталеливарних заводах та терміналах для обробки сипучих вантажів, подовжені інтервали обслуговування безпосередньо призводять до вищого коефіцієнта використання активів та зниження вартості перевантаженої тонни.

🔄

Легкий доступ для технічного обслуговування

Конструкції з розрізною втулкою та напівоболонковими муфтами дозволяють проводити огляд та заміну елементів без порушення центрування двигуна або коробки передач, що є важливою особливістю, коли періоди технічного обслуговування крана вимірюються годинами, а не днями. Модульна конструкція означає, що зношені еластомерні хвіртки або пакети дисків можуть бути замінені на місці інженерами-кранівниками без спеціальних інструментів.

⚓

Корозійна стійкість для морського середовища

Портальні крани, встановлені в портах Великої Британії — від Фелікстоу до Абердина — працюють у вологому повітрі, насиченому сіллю. Муфти з корпусами, оцинкованим методом гарячого занурення, пакетами дисків з нержавіючої сталі або спеціальними покриттями морського класу забезпечують значну перевагу в терміні служби порівняно зі стандартними незахищеними сталевими компонентами в цих агресивних умовах навколишнього середовища.

Підйомний механізм є серцем будь-якого портального крана. У портах Великої Британії, таких як Тілбері, Саутгемптон і Грейнджмут, портальні крани регулярно піднімають вантажі вагою від 16 до 100 тонн, причому деякі важкі вантажопідйомні установки сертифіковані для вантажів, що перевищують 250 тонн. Муфта, що з'єднує двигун підйомника з багатоступінчастою планетарною або паралельною коробкою передач, повинна передавати повний номінальний крутний момент двигуна, а також поглинати значний крутильний удар, який виникає, коли хитний вантаж раптово зупиняється або коли гальмо підйомника застосовується під час аварійної зупинки. На практиці це означає, що підйомні муфти повинні витримувати пікові значення крутного моменту до 3 разів перевищують постійний номінальний крутний момент, не деформуючись, не ламаючись і не втрачаючи зчеплення. Зубчасті муфти є стандартним промисловим вибором для цього завдання: їхня геометрія корончастих зубів дозволяє компенсувати невеликі перекоси, не створюючи значних згинальних моментів, а їхнє зчеплення зі сталлю ефективно передає крутний момент навіть при високих навантаженнях на зубці.

Муфта також повинна справлятися з впливом теплового розширення коробки передач під час безперервної роботи протягом змін, коли висота центрів вихідного валу може зміщуватися на частки міліметра відносно валу двигуна. Зубчасті муфти, змащені мастилом або маслом, забезпечують це осьове плавання без створення осьових навантажень на підшипники двигуна або коробки передач. Для операторів портів ця деталь має величезне значення: муфта, яка створює осьові навантаження на підшипник двигуна, поступово пошкоджує цей підшипник, що призводить до виходу з ладу двигуна в найневідповідніший момент — під час розвороту судна, де витрати на простої можуть сягати десятків тисяч фунтів стерлінгів на день.

Поворотний механізм портального крана дозволяє стрілі обертатися на 360 градусів або по визначеній дузі, розміщуючи вантажі горизонтально над пристанню, залізничним вагоном або вантажівкою. Приводи повороту зазвичай використовують електродвигуни, що приводяться в рух через черв'ячні або косозубі редуктори, причому кінцева вихідна шестерня входить у зачеплення з поворотним вінцем великого діаметра. Зчеплення між поворотним двигуном і редуктором працює в особливо вимогливому робочому циклі: постійний пуск/зупинка, часті реверси та вплив динамічного навантаження, викликаного вітром, коли стріла проходить через зони з різним тиском вітру.

Еластомерні кулакові муфти з поліуретановими хрестовинами широко використовуються в поворотних приводах, оскільки вони забезпечують демпфування кручення, що зменшує деренчання та тремтіння шестерень під час повільних операцій повільного переміщення. Це особливо важливо для британських кранівників, які працюють з незграбними або крихкими вантажами, де точне позиціонування є критично важливим. Поліуретанова хрестовина також діє як жертовний елемент: якщо поворотний привід перевантажений, наприклад, коли вантаж зачіпається за швартовний трос, хрестовина відхиляється до того, як відбудеться пошкодження шестерні, що потенційно дозволяє заощадити тисячі фунтів стерлінгів на витратах на ремонт коробки передач.

Портальні крани переміщуються по кранових рейках, щоб позиціонувати себе вздовж причалу або поперек депо, а механізм приводу ходу повинен плавно та точно переміщувати конструкцію вагою сотні або навіть тисячі тонн по колії. Приводи ходу зазвичай складаються з кількох візків залізничних коліс, кожен з яких приводиться в рух окремим двигуном і редуктором, з електрично керованою синхронізацією. Муфти на приводах ходу повинні справлятися з нерівномірним навантаженням, яке виникає, коли окремі колеса стикаються з рейковими з'єднаннями, накладками або нерівностями поверхні — імпульсними навантаженнями, які можуть миттєво зростати значно вище усталеного крутного моменту ходу.

Муфти на шини, які іноді називають пончиковими муфтами, часто використовуються в приводах пересування кранів, оскільки їх елемент з натуральної гуми або неопрену забезпечує високу податливість по всіх трьох осях одночасного зміщення. Ця гнучкість важлива, оскільки рейки, по яких рухаються портальні крани, часто самі піддаються осіданню та зміщенню, а це означає, що приводні візки можуть бути нерівними або не співвісними. На сталеливарних заводах у Шеффілді та виробничих майданчиках у Бірмінгемі, де кранові рейки перетинають компенсаційні шви у великих бетонних плитах, це накопичене зміщення може бути значним, а здатність муфти поглинати його запобігає передчасному зносу коліс і рейок.

Багато портальних кранів, що працюють на терміналах для перевантаження сипучих вантажів у Великій Британії, оснащені грейферними грейферами для обробки вугілля, металобрухту, заповнювача або зерна. Ці грейфери потребують окремої системи підйомника та закриваючого каната, причому закриваючий барабан приводиться в рух власним ланцюгом зчеплення двигун-редуктор. Натяг закриваючого каната під час заповнення грейфера може різко зростати, коли зубці грейфера вдаряються об закопану породу або ущільнений матеріал, створюючи ударні крутні моменти, що в кілька разів перевищують номінальну потужність двигуна. З цієї причини на високопродуктивних грейферних кранах, що працюють у важкій промисловості, таких як ті, що знаходяться на північному сході Англії або в сталеливарному поясі Південного Уельсу, між двигуном та редуктором закриваючого барабана іноді встановлюються запобіжні муфти з вбудованими механізмами обмеження крутного моменту.

Перевага муфти, що обмежує крутний момент, у цьому положенні полягає в тому, що вона захищає кожен компонент нижче за течією — редуктор, барабан, канат і конструкцію грейфера — від ударних навантажень, які в іншому випадку вимагали б або дорогого надмірного проектування всіх цих компонентів, або прийняття вищого рівня відмов. На практиці добре підібрана запобіжна муфта може багаторазово окупитися, запобігаючи відмові однієї коробки передач на грейферному крані, де заміна коробки передач плюс втрата часу роботи можуть коштувати понад 50 000 фунтів стерлінгів у завантаженому терміналі.

Компанія Ever Power має сучасне виробниче обладнання, оснащене прецизійними токарними та фрезерними центрами з ЧПК, зубофрезерними та шліфувальними верстатами, а також печами для термічної обробки, здатними обробляти маточини та фланці з легованої сталі відповідно до стандартів допусків DIN та ISO. Наша система управління якістю сертифікована за стандартом ISO 9001, що забезпечує відстеження матеріалів від сирої заготовки до готової продукції, включаючи випробування на твердість, контроль розмірів та динамічне балансування високошвидкісних муфт. Кожна муфта, яку ми постачаємо для кранового обладнання, проходить повну функціональну перевірку на відповідність вимогам замовника щодо крутного моменту та перекосу перед відправкою.

Можливості налаштування в Ever Power охоплюють кожен параметр, важливий для інженерів-кранівників та фахівців з закупівель. Діаметри отворів від 10 мм до 450 мм можуть бути оброблені з допусками H7 як стандарт, а посадки з натягом P6 доступні на запит для застосувань, де є проблема з фреттинговою корозією шпонкових з'єднань. Профілі шпонкових канавок обробляються відповідно до стандартів ISO та DIN або за розмірами, визначеними замовником, на основі існуючих конструкцій редукторів та валів двигунів. Розміри окружності фланців, загальна довжина муфти та зовнішні діаметри маточини можуть бути змінені відповідно до обмежень існуючих конструкцій портальних кранів, що означає, що Ever Power може постачати замінювані муфти для застарілих моделей кранів, для яких оригінальний виробник більше не підтримує запасні частини.

Гнучка балкова муфта

Гнучка балкова муфта від Ever Power, виготовлена ​​з високоточної обробки з алюмінію 7075-T6, забезпечує передачу крутного моменту без люфту для з'єднань валів енкодера крана, датчика імпульсів та датчика положення. Її спіральна геометрія балки дозволяє одночасно враховувати кутове зміщення до 3 градусів та паралельне зміщення до 0,5 мм, що робить її ідеальною для модернізації існуючих систем керування портальними кранами, де не може бути гарантовано вирівнювання валів. Доступна з діаметром отвору від 3 мм до 45 мм, а також на замовлення доступні варіанти нестандартних отворів та шпонкових канавок.

Переглянути гнучке з'єднання балок →

Дискова муфта

Дискова муфта Ever Power використовує пакети дисків з нержавіючої сталі 316L, вирізані лазером, для передачі крутного моменту з абсолютною жорсткістю на кручення та нульовим люфтом, що робить її найкращим вибором для приводів портальних кранів, оснащених сучасними частотно-регульованими приводами. Сумісна з діаметрами валів до 200 мм та номінальними крутними моментами до 150 000 Нм у стандартних конфігураціях, з подовженими прокладками, доступними для застосувань, коли фланці двигуна та редуктора повинні бути розділені для доступу для технічного обслуговування. Документація, що відповідає стандартам CE, та сертифікати випробувань матеріалів постачаються стандартно для клієнтів у Великій Британії.

Переглянути дискову муфту →

⭐ Відгуки клієнтів