Муфти в портальних кранах: точність проектування для підйому важких вантажів

Матеріали, що використовуються у виробництві надміцних муфт, безпосередньо визначають термін служби портальних кранів у суворих умовах експлуатації. Зубчасті муфти, призначені для використання на кранах, майже повсюдно виготовляються з легованих сталей із середнім вмістом вуглецю — такі марки, як 42CrMo4 (еквівалент британського позначення 708M40), є стандартними для корпусів маточин та втулок. Ця марка забезпечує міцність на розрив від 900 до 1100 МПа після термічної обробки гартуванням та відпуском у поєднанні з хорошою в'язкістю при мінусових температурах — важливий фактор для зовнішніх кранів, що працюють протягом британських зим у таких місцях, як портові споруди Халла або морські будівельні майданчики Абердина.

Самі зубці шестерень піддаються поверхневому гартуванню — найчастіше цементації та цементації до поверхневої твердості від 58 до 62 HRC з глибиною цементації від 1,0 до 1,8 мм. Ця комбінація забезпечує зміцнений шар зносу, який протистоїть точковій втомі при багаторазових циклах навантаження, зберігаючи при цьому міцну серцевину, яка протистоїть крихкому руйнуванню. Для застосування в агресивних морських середовищах — поширених у портових кранах у Тілбері або Саутгемптоні — муфти можуть отримати додатковий захист за допомогою гарячого цинкування, хімічного нікелювання або епоксидного порошкового покриття, і все це можна замовити за допомогою служби індивідуального оздоблення Ever Power.

Дискові муфти, що використовуються у приводних валах високошвидкісних кранів, зокрема у з'єднанні між двигуном та проміжною коробкою передач в електричних мостових приводах, використовують дискові муфти з аустенітної нержавіючої сталі (зазвичай марки 1.4301 або 1.4401), які стійкі до корозійного розтріскування під напругою. Фланці та розпірні елементи виготовляються зі сталі 42CrMo4 або еквівалента, а з'єднувальні болти - з високоміцної сталі марки 12.9, щоб запобігти розхитування під час циклічного навантаження. Гнучкі балкові муфти для з'єднань енкодера та системи зворотного зв'язку в сучасних системах керування кранами виготовляються з аерокосмічного алюмінієвого сплаву 7075 або нержавіючої сталі 316, обраних за поєднання низької інерції та стійкості до корозії.

Сценарій застосування 1: Обробка вантажів у порту та порту — Саутгемптон та Фелікстоу

Великі контейнерні та насипні порти Великої Британії залежать від портальних кранів як для завантаження суден, так і для перевантаження з берега. На таких об'єктах, як термінал DP World у Саутгемптоні або операція Hutchison Ports у Фелікстоу, портальні крани піддаються впливу морського повітря, насиченого сіллю, частих дощів, значного вітрового навантаження та потребують безперервної багатозмінної роботи. Зчеплення підйомного двигуна в цих кранах повинно витримувати номінальне навантаження від 10 до 50 тонн з циклами запуску-зупинки, що повторюються сотні разів за зміну. ​​Зубчасті зчеплення, герметичні за стандартом IP67 від проникнення води, з корозійностійкими покриттями та синтетичним морським мастилом, є специфікацією вибору для портових інженерів на південному узбережжі Великої Британії. Зчеплення повинно витримувати коливання конструкції крана, викликані вітром, що призводить до динамічного кутового зміщення по всій трансмісії — умов експлуатації, з якими зубчасті зчеплення з їхніми корончастими профілями зубців справляються з помітною грацією, підтримуючи безперервність передачі крутного моменту навіть в умовах структурного прогину, який може призвести до створення жорсткими зчепленнями шкідливих згинальних моментів на валах двигуна та коробки передач.

Сценарій застосування 2: Обробка сталі та металу — Шеффілд та Ротерем

Сталеливарна промисловість Південного Йоркширу, зосереджена в Шеффілді та Ротеремі, залишається одним із найвибагливіших середовищ Британії для компонентів кранів. Портальні крани на електродугових печах обробляють ковші розплавленої сталі, злитки за температури понад 1000°C та завантажують необроблений брухт. Муфта, що з'єднує підйомний двигун з барабанним редуктором у сталерозійному ковшовому крані, працює в умовах випромінюваного тепла, металевого пилу, що переноситься повітрям, та під ударними навантаженнями, що виникають внаслідок раптового зачеплення повного ковша брухту. Для цих умов конструкція муфти повинна надавати пріоритет термостабільності, герметичному утриманню мастила для запобігання розрідженню мастила під дією тепла, а також міцній конструкції, яка протистоїть ударним пошкодженням від падаючих уламків. Зубчасті муфти з лабіринтними ущільненнями та високотемпературним синтетичним мастилом — зазвичай класу NLGI 2, розрахованим на мінімум 160°C — є усталеним рішенням. Компанія Ever Power постачала вузли муфт операторам кранів Південного Йоркширу, що відповідають вимогам BS 466 та Правил вантажопідіймальних операцій та вантажопідіймального обладнання 1998 року (LOLER), гарантуючи, що кожен компонент трансмісії відповідає законодавчим стандартам безпеки Великої Британії для вантажопідіймальних машин у небезпечних місцях.

Сценарій застосування 3: Суднобудування та офшорне виробництво — Ньюкасл та Глазго

Відродження суднобудівної діяльності у Великій Британії — від військово-морських програм BAE Systems на Клайді до виробництва офшорних відновлюваних джерел енергії на північному сході — відновило попит на портальні кранові системи, здатні піднімати великі конструкційні блоки, обертати їх для зварювання та розміщувати з міліметровою точністю. У цих застосуваннях муфта поворотного приводу є, мабуть, найтехнічно складнішим компонентом усього крана. Механізм повороту повинен плавно обертати верхню конструкцію крана, без ривків або заїдання, навіть на дуже низьких швидкостях повзучості, необхідних для точного позиціонування секцій корпусу. Дискові муфти чудово підходять для цього застосування: їхня висока жорсткість на кручення мінімізує затримку позиціонування, а їхня гнучкість тонких дисків поглинає циклічне структурне навантаження від власної ваги крана, що обертається на його підшипнику. Інженери з обслуговування верфей у Глазго та Ньюкаслі виявили, що дискові муфти служать довше, ніж гнучкі щелепні муфти в поворотних приводах, утричі або більше, головним чином тому, що в них немає еластомерних елементів, які б втомлювалися під впливом постійного коливального навантаження крана, який неодноразово змінює своє положення повороту протягом робочої зміни.

Сценарій застосування 4: Збірний залізобетон та цивільне будівництво — Бірмінгем та Манчестер

У британському секторі виробництва збірного залізобетону — з основними виробничими потужностями навколо Бірмінгема, Ковентрі та Манчестера — портальні крани обробляють бетонні балки, плити та секції мостів вагою від 5 до понад 100 тонн. На відміну від сталеливарних кранів, крани для збірного залізобетону працюють у відкритих або напівзахищених середовищах, де діють мінусові температури, бетонний пил та волога. Специфікація з'єднань у приводах збірних кранів повинна враховувати вологоізоляцію, пилоізоляцію та значні динамічні ударні навантаження, пов'язані з підйомом жорстких бетонних елементів, передача навантаження яких відбувається по суті миттєво, на відміну від поступового затягування строп, характерного для гнучких вантажів. Зубчасті з'єднання з лабіринтовими ущільненнями та покриттями, стійкими до впливу бетонного середовища, довели свою стабільну надійність у цих установках. Кілька виробників збірного залізобетону, що працюють у Вест-Мідлендсі, стандартизували зубчасті з'єднання для всього свого парку кранів, зумовлені поєднанням низьких вимог до технічного обслуговування та простоти ланцюга поставок — заміна стандартизованого розміру з'єднання простіше та швидше, ніж підтримка запасів кількох типів еластомерних вставок у змішаному парку з'єднань.

«Після переходу на дискові муфти Ever Power у наших приводах повороту кранів, у нас за вісімнадцять місяців не було жодного незапланованого зупину, пов’язаного з муфтою. Технічна підтримка під час вибору була ретельною, а індивідуальні фланці точно відповідали розмірам нашої коробки передач. Будь-якому серйозному оператору крана, який розглядає можливість модернізації муфти, я без вагань рекомендую Ever Power».

«Ми закуповуємо кранові муфти для багатозмінних сталеливарних заводів у Ротеремі та протягом багатьох років перепробували кількох постачальників. Зубчасті муфти Ever Power незмінно мають найвищу якість з точки зору точності геометрії зубів та глибини термічної обробки. Їхня здатність виготовляти напівмуфту на замовлення за нашим кресленням протягом двох тижнів дозволяє нам дотримуватися графіків технічного обслуговування кранів».

«Наш парк портових кранів на контейнерному терміналі Саутгемптона працює більшу частину року в умовах солоного повітря та сильних дощів. Герметичні зубчасті з'єднання Ever Power з покриттям морського класу виявилися набагато довговічнішими, ніж стандартні з'єднання, які ми використовували раніше. Ціна була конкурентоспроможною порівняно з європейськими аналогами, а доставка на наш склад у Великій Британії була швидшою, ніж очікувалося».