Các khớp nối trong ứng dụng cần cẩu cổng: Độ chính xác kỹ thuật cho việc nâng hạ tải trọng lớn

Vật liệu được sử dụng trong sản xuất khớp nối chịu tải nặng quyết định trực tiếp tuổi thọ sử dụng trong môi trường khắc nghiệt của cần cẩu cổng. Các khớp nối kiểu bánh răng dùng cho cần cẩu hầu như đều được sản xuất từ ​​thép hợp kim cacbon trung bình — các mác thép như 42CrMo4 (tương đương với ký hiệu 708M40 của Anh) là tiêu chuẩn cho thân moayơ và ống lót. Mác thép này có độ bền kéo từ 900 đến 1.100 MPa sau khi xử lý nhiệt tôi và ram, kết hợp với độ dẻo dai tốt ở nhiệt độ dưới 0 độ C — một yếu tố quan trọng đối với cần cẩu ngoài trời hoạt động trong suốt mùa đông ở Anh tại các địa điểm như cảng Hull hoặc các xưởng đóng tàu biển Aberdeen.

Bản thân các răng bánh răng trải qua quá trình tôi cứng bề mặt — thường là tôi cacbon và tôi cứng bề mặt để đạt độ cứng bề mặt từ 58 đến 62 HRC với độ sâu lớp tôi từ 1,0 đến 1,8 mm. Sự kết hợp này tạo ra một lớp chống mài mòn cứng chắc, có khả năng chống lại hiện tượng mỏi rỗ dưới các chu kỳ tải trọng lặp đi lặp lại, đồng thời vẫn giữ được lõi cứng cáp chống lại hiện tượng gãy giòn. Đối với các ứng dụng trong môi trường biển ăn mòn — thường thấy ở các cần cẩu cảng tại Tilbury hoặc Southampton — các khớp nối có thể được bảo vệ thêm bằng cách mạ kẽm nhúng nóng, mạ niken không điện phân hoặc phủ bột epoxy, tất cả đều có thể được chỉ định thông qua dịch vụ hoàn thiện tùy chỉnh của Ever Power.

Các khớp nối đĩa được sử dụng trong trục truyền động cần cẩu tốc độ cao — đặc biệt là trong kết nối giữa động cơ và hộp số trung gian trong các hệ thống truyền động di chuyển trên cao bằng điện — sử dụng các đĩa thép không gỉ Austenit (thường là loại 1.4301 hoặc 1.4401) có khả năng chống nứt do ăn mòn ứng suất. Các mặt bích và các phần tử đệm được sản xuất từ ​​42CrMo4 hoặc tương đương, trong khi các bu lông khớp nối là loại cường độ cao cấp 12.9 để ngăn ngừa hiện tượng lỏng lẻo dưới tải trọng chu kỳ. Các khớp nối dầm mềm cho các kết nối hệ thống mã hóa và phản hồi trong các hệ thống điều khiển cần cẩu hiện đại được gia công từ hợp kim nhôm 7075 cấp hàng không vũ trụ hoặc thép không gỉ 316, được lựa chọn vì sự kết hợp giữa quán tính thấp và khả năng chống ăn mòn.

Tình huống ứng dụng 1: Xử lý hàng hóa tại cảng và bến tàu — Southampton và Felixstowe

Các cảng container và hàng rời lớn của Anh phụ thuộc vào cần cẩu cổng để thực hiện cả việc xếp dỡ tàu và chuyển hàng trên đất liền. Tại các cơ sở như nhà ga Southampton của DP World hoặc hoạt động tại Felixstowe của Hutchison Ports, cần cẩu cổng phải chịu tác động của không khí biển mặn, mưa thường xuyên, tải trọng gió đáng kể và nhu cầu vận hành liên tục nhiều ca. Khớp nối động cơ nâng trong các cần cẩu này phải chịu được tải trọng định mức từ 10 đến 50 tấn với chu kỳ khởi động-dừng diễn ra hàng trăm lần mỗi ca. Khớp nối kiểu bánh răng được bịt kín theo tiêu chuẩn IP67 chống thấm nước, với lớp phủ chống ăn mòn và chất bôi trơn tổng hợp cấp hàng hải, là lựa chọn hàng đầu của các kỹ sư cảng dọc bờ biển phía nam Vương quốc Anh. Khớp nối phải chịu được sự lắc lư do gió gây ra của cấu trúc cần cẩu, dẫn đến sự lệch góc động trên toàn bộ hệ thống truyền động — một điều kiện vận hành mà khớp nối kiểu bánh răng với cấu hình răng hình vương miện xử lý một cách khéo léo, duy trì tính liên tục truyền mô-men xoắn ngay cả trong điều kiện biến dạng cấu trúc mà các khớp nối cứng sẽ tạo ra mô-men uốn gây hư hại trên trục động cơ và hộp số.

Tình huống ứng dụng 2: Chế biến thép và kim loại — Sheffield và Rotherham

Ngành công nghiệp thép của Nam Yorkshire — tập trung ở Sheffield và Rotherham — vẫn là một trong những môi trường đòi hỏi khắt khe nhất ở Anh đối với các bộ phận cần cẩu. Cần cẩu cổng tại các nhà máy lò hồ quang điện xử lý các gáo chứa thép nóng chảy, phôi thép ở nhiệt độ trên 1.000°C và phế liệu thô. Khớp nối giữa động cơ nâng và hộp số tang trống trong cần cẩu gáo thép hoạt động trong điều kiện nhiệt bức xạ, bụi kim loại trong không khí và tải trọng va đập do việc đột ngột tiếp xúc với gáo phế liệu đầy. Trong những điều kiện này, thiết kế khớp nối phải ưu tiên tính ổn định nhiệt, khả năng giữ chất bôi trơn kín để ngăn ngừa sự hóa lỏng của mỡ dưới tác động của nhiệt và cấu trúc chắc chắn có khả năng chống hư hại do va đập từ các mảnh vụn rơi xuống. Khớp nối kiểu bánh răng với gioăng mê cung và mỡ tổng hợp chịu nhiệt độ cao — thường là loại NLGI cấp 2 với khả năng chịu nhiệt tối thiểu 160°C — là giải pháp đã được chứng minh. Ever Power đã cung cấp các cụm khớp nối cho các nhà vận hành cần cẩu ở Nam Yorkshire đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn BS 466 và Quy định về Hoạt động Nâng hạ và Thiết bị Nâng hạ năm 1998 (LOLER), đảm bảo rằng mọi bộ phận trong hệ thống truyền động đều đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn theo luật định của Vương quốc Anh đối với máy móc nâng hạ tại các khu vực nguy hiểm.

Kịch bản ứng dụng 3: Đóng tàu và chế tạo ngoài khơi — Newcastle và Glasgow

Sự hồi sinh của hoạt động đóng tàu ở Anh — từ các chương trình hải quân của BAE Systems trên sông Clyde đến việc chế tạo thiết bị năng lượng tái tạo ngoài khơi ở vùng Đông Bắc — đã làm sống lại nhu cầu về hệ thống cần cẩu cổng có khả năng nâng các khối kết cấu lớn, xoay chúng để hàn và đặt chúng với độ chính xác từng milimet. Trong các ứng dụng này, khớp nối truyền động quay có lẽ là bộ phận đòi hỏi kỹ thuật cao nhất trong toàn bộ cần cẩu. Cơ cấu quay phải xoay cấu trúc phía trên của cần cẩu một cách trơn tru, không bị giật hoặc trượt dính, ngay cả ở tốc độ chậm cần thiết để định vị chính xác các phần thân tàu. Khớp nối đĩa vượt trội trong ứng dụng này: độ cứng xoắn cao của chúng giảm thiểu độ trễ định vị trong khi độ linh hoạt của đĩa mỏng giúp hấp thụ tải trọng kết cấu tuần hoàn từ trọng lượng của chính cần cẩu quay trên ổ trục của nó. Các kỹ sư bảo trì tại xưởng đóng tàu Glasgow và Newcastle đã phát hiện ra rằng khớp nối đĩa có tuổi thọ cao hơn khớp nối hàm mềm trong các hệ thống truyền động quay gấp ba lần hoặc hơn, chủ yếu là do không có các bộ phận đàn hồi nào bị mỏi dưới tải trọng dao động liên tục của cần cẩu liên tục thay đổi vị trí quay trong suốt ca làm việc.

Tình huống ứng dụng 4: Bê tông đúc sẵn và kỹ thuật xây dựng dân dụng — Birmingham và Manchester

Trong ngành sản xuất bê tông đúc sẵn của Anh — với các cơ sở sản xuất chính xung quanh Birmingham, Coventry và Manchester — cần cẩu cổng xử lý các dầm, tấm và các phần cầu bê tông có trọng lượng từ 5 đến hơn 100 tấn. Không giống như cần cẩu nhà máy thép, cần cẩu bãi bê tông đúc sẵn hoạt động trong môi trường ngoài trời hoặc bán che chắn, chịu ảnh hưởng của nhiệt độ đóng băng, bụi bê tông và độ ẩm. Thông số kỹ thuật khớp nối trong hệ thống truyền động cần cẩu bê tông đúc sẵn phải đáp ứng yêu cầu chống ẩm, ngăn bụi và tải trọng va đập động đáng kể liên quan đến việc nâng các cấu kiện bê tông cứng có sự truyền tải trọng gần như tức thời — không giống như đặc tính siết chặt dần dần của dây cáp đối với tải trọng mềm. Các khớp nối kiểu bánh răng với cơ cấu gioăng mê cung và lớp phủ chống chịu môi trường bê tông đã được chứng minh là đáng tin cậy trong các hệ thống này. Một số nhà sản xuất bê tông đúc sẵn hoạt động ở West Midlands đã tiêu chuẩn hóa việc sử dụng khớp nối kiểu bánh răng trên toàn bộ đội cần cẩu của họ, do sự kết hợp giữa yêu cầu bảo trì thấp và sự đơn giản của chuỗi cung ứng — việc thay thế một kích thước khớp nối tiêu chuẩn đơn giản và nhanh hơn so với việc duy trì kho hàng của nhiều loại miếng đệm đàn hồi khác nhau trên một đội khớp nối hỗn hợp.

“Sau khi chuyển sang sử dụng khớp nối đĩa Ever Power trong hệ thống truyền động quay cần cẩu của chúng tôi, chúng tôi chưa từng gặp bất kỳ sự cố nào liên quan đến khớp nối trong vòng mười tám tháng qua. Dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật trong quá trình lựa chọn rất chu đáo và mặt bích tùy chỉnh hoàn toàn phù hợp với kích thước hộp số của chúng tôi. Đối với bất kỳ nhà vận hành cần cẩu nào đang cân nhắc nâng cấp khớp nối, tôi không ngần ngại giới thiệu Ever Power.”

“Chúng tôi cung cấp khớp nối cần cẩu cho các hoạt động sản xuất thép nhiều ca tại Rotherham và đã thử nhiều nhà cung cấp khác nhau trong những năm qua. Khớp nối kiểu bánh răng của Ever Power luôn đạt chất lượng cao nhất về độ chính xác hình học răng và độ sâu xử lý nhiệt. Khả năng sản xuất một nửa khớp nối theo bản vẽ của chúng tôi trong vòng hai tuần giúp chúng tôi duy trì lịch trình bảo trì cần cẩu.”

“Đội cần cẩu cảng của chúng tôi tại bến container Southampton hoạt động trong điều kiện không khí mặn và mưa lớn hầu hết thời gian trong năm. Các khớp nối bánh răng kín của Ever Power với lớp phủ chuyên dụng cho môi trường biển đã chứng minh độ bền vượt trội so với các khớp nối tiêu chuẩn mà chúng tôi sử dụng trước đây. Giá cả cạnh tranh so với các sản phẩm thay thế của châu Âu và việc giao hàng đến kho của chúng tôi tại Anh nhanh hơn dự kiến.”