クレーンの重要な構造コンポーネントの説明

この記事では、現代のクレーンに見られる重要な構造コンポーネントを概説し、それらがシステムとしてどのように相互作用するかを説明し、信頼性の高い機器と圧力下で故障する機器を区別する材料と製造基準に焦点を当てます。

ブーム: 主要な耐荷重アーム

ブームは、クレーンの中で最も目に見え、機械的に応力がかかる構造部材です。フックはクレーン本体から外側に伸びて荷物の上にフックを配置し、吊り上げられた荷物、自身の自重、および揺れや風圧によって生じる動的力のすべての組み合わせに耐える必要があります。

ほとんどのクレーンブームは ボックスセクション構造 —中空の長方形または正方形のプロファイル—この形状は優れた強度対重量比を提供するためです。壁の厚さと鋼種はクレーンの定格能力に合わせて調整されています。 100 ～ 500 トンの範囲で動作するクローラー クレーンの場合、ブーム セクションは通常、 降伏強さが 690MPa ～ 960 MPa の高強度低合金 (HSLA) 鋼 .

ブームの故障は、ほとんどの場合、不適切な材料グレード、断面接合部の溶接品質の低下、または応力集中点での疲労亀裂の発生という 3 つの原因のいずれかによって発生します。このため、ヒールピン接続部やミッドスパンスプライスジョイントなどの高応力ゾーンで補強プレートが溶接されています。

格子ブーム vs. 伸縮ブーム

2 つの主要なブーム タイプは、異なる用途に使用されます。

• ラティスブーム — クローラークレーンおよび大型デューティサイクルクレーンで使用されます。応力が複数の弦部材および対角線に分散されるため、到達距離が長くなり (大型機械では最大 120 m)、耐疲労性が向上します。
• 伸縮ブーム — 移動式クレーンおよびオールテレーンクレーンで使用されます。コンパクトに輸送できるようセクションは相互に内側でスライドしますが、内筒と外筒の境界面でより高い局所応力が発生するため、製造時に正確な公差制御が必要です。

マストとガントリー: ブーム角度と荷重モーメントの制御

マスト (A フレームまたはバックステー マストと呼ばれることもあります) は、ペンダント ラインと連携してブームの角度を制御し、荷物が大きな半径で持ち上げられるときに生じる転倒モーメントに対抗します。クローラー クレーンでは、マストの高さが最大許容荷重グラフの値を決定する重要な要素となります。

マストが高くなると、ペンダントの力の垂直成分が増加し、ブームにかかる圧縮荷重が減少します。 マストの高さが 10% 増加すると、より長い半径での許容荷重も対応して増加します。 そのため、クレーン メーカーは同じベース マシンに対して複数のマスト構成を提供しています。

構造的に、マストは圧縮荷重 (ペンダントの張力による) と曲げ荷重 (面外の風力による) の両方に耐えなければなりません。溶接された鋼製ボックスセクションまたは円形チューブセクションの両方が使用され、後者の方がねじり剛性が優れています。

旋回テーブル: 回転インターフェイス

旋回テーブル (回転プラットフォームまたはアッパーワーク フレームとも呼ばれる) は、ブーム、マスト、釣合おもり、ホイスト機械、およびキャブがすべて取り付けられる構造プラットフォームです。大径旋回リングベアリングを介して足回りに接続されており、360度回転できます。

このコンポーネントは、クレーンの構造部品の中で最も複雑な荷重を受けます。リフトアンドスイング動作中は、次のことを同時に行う必要があります。

• 垂直荷重をブームヒールピンから旋回リングに伝達
• マシンを前方に傾けようとする転倒の瞬間に反応する
• カウンタウェイトの反力を後方に伝達して負荷モーメントのバランスをとる
• 旋回駆動トルクを歪みなくサポート

この複雑さを考慮して、旋回テーブルは通常、内部に補強ウェブを備えた溶接鋼構造として製造されます。寸法精度は非常に重要です。旋回リングの取り付け面は、厳しい公差内で平らでなければなりません (通常、 リング直径全体にわたって ±0.5 mm ）摩耗を促進し、ベアリングの故障につながる可能性のある不均一なベアリング荷重分布を防ぎます。

私たちは製造します クローラー クレーン旋回テーブル炭素鋼構造部品 これらの厳しい基準を満たすように設計されており、主要なクレーン プラットフォームと互換性があるように設計されています。

トラックフレーム: 安定性の基礎

クローラー クレーンの場合、トラック フレーム (車体フレームまたは車台フレームとも呼ばれます) は、クレーンの全荷重 (機械重量と吊り上げ荷重を加えたもの) をクローラー トラックを通じて地面に分散する構造基盤です。それは文字通り、他のすべてが立つ基礎です。

トラックフレームは処理する必要があります 地耐圧は通常 60 kPa ～ 150 kPa の範囲です クレーンのサイズと構成によって異なります。中央の車体を介して左右のクローラー アセンブリを接続します。車体には、旋回リングから両方の履帯に荷重を伝達する X フレームまたは H フレーム構造が含まれています。

トラックフレームに対する主な設計要件

• ねじれ剛性 - 一方のトラックが他方のトラックよりも高い地面にあると、フレームがねじれます。剛性が不足すると旋回リングの位置ずれや早期摩耗が発生します。
• 耐衝撃性 — 起伏の多い地形を移動すると、フレームが永久変形することなく衝撃荷重を吸収する必要があります。
• 疲労寿命 — トラック フレームは通常、数万の動作時間を蓄積します。応力集中における溶接の詳細は、定義された疲労カテゴリに合わせて設計する必要があります。

私たちの クローラー クレーン トラック フレーム炭素鋼構造部品 残留応力を軽減し耐用年数を延ばすために必要な溶接手順と溶接後の熱処理を制御して製造されています。

カウンタウェイト システム: 負荷モーメントの管理

転倒軸の周りに転倒モーメントを発生させずに、半径方向に荷物を吊り上げるクレーンはありません。カウンタウェイト システムは、クレーンの後部に相当な質量を配置することでこのモーメントを相殺します。大型のクローラー クレーンでは、カウンターウェイト パッケージの重量を計ることができます。 200トン以上 多くの場合、さまざまなリフト要件に合わせて構成を変更できるように、モジュラー スラブで組み立てられます。

カウンタウェイト システムに含まれる構造コンポーネントには次のものがあります。

• カウンタウェイトトレイ — 旋回テーブル上に重量スラブを保持して配置する構造用鋼製トレイ
• スーパーリフトマスト — 大型クレーンでは、後方に伸びる追加のマストにより、カウンタウェイトを旋回テーブルに置くのではなく吊り下げることができ、長い半径での耐荷重が大幅に増加します。
• 接続ブラケットとピン — カウンターウェイトの全荷重下でのせん断と曲げの両方に耐える必要がある高公差のピンジョイント

主要構成部品の機能別比較

ホイスト機械フレームおよびウインチ取付構造

ホイストドラムとウインチモーターは機械部品ですが、それらを旋回テーブルに取り付ける構造フレームも同様に重要です。吊り上げ中、ワイヤ ロープがドラム上を上方に引っ張り、反力が発生し、この反力が取り付けフレームを介して旋回テーブル構造に伝達されます。 取り付けフレームの設計が不十分であったり、磨耗していると、負荷がかかるとドラムが曲がり、ロープの磨耗が加速し、ホイストの精度が低下します。 .

ホイストのフレームは通常、構造用鋼板から製造され、旋回テーブルにボルトまたは溶接で接続されています。接続点のガセット プレートは、長時間の使用後に局所的な応力集中による亀裂の発生を防ぐために不可欠です。

構造用鋼のグレードと溶接品質: 考えられている以上に重要な理由

寸法が同じで定格容量が同じ 2 台のクレーンでも、構造製作に使用される鋼種と溶接の品質によって耐用年数が大幅に異なる場合があります。これは、主に価格を重視する購入者によって過小評価されていると思われる点です。

次の実際的な比較を検討してください。

ブームとマストレベルでの軽量化は特に価値があります。 ブームから取り外される 1 キログラムごとに、吊り上げ能力の追加に直接変換できます。 モーメントアームの端の死荷重を軽減することによって。これは重要な考慮事項ではありません。大型のラティス ブーム クレーンでは、ブーム鋼材のグレードを最適化すると、定格荷重のグラフが数パーセント増加する可能性があります。

溶接面では、認定された溶接手順と非認定の溶接手順の違いは、最初の試運転時ではなく、3,000 ～ 5,000 時間の運転時間後に現れ、溶接止端部の溶接が不十分な部分に疲労亀裂が現れ始めます。重要な接合部での完全溶け込み溶接は、目視および非破壊検査 (NDT) と組み合わせて、評判の高い構造部品メーカーが従う標準です。

クレーンの構造部品を調達する際に注意すべきこと

クレーンの再構築、OEM 交換、またはカスタム機械の構築のために構造コンポーネントを調達する場合、サプライヤーに尋ねるべき重要な質問は次のとおりです。

1. 材料認証 — サプライヤーは、グレード、ヒート番号、機械的試験結果を確認する、使用された鋼板の製造証明書を提供できますか?
2. 溶接資格 — 溶接工は国際規格 (ISO 9606、AWS D1.1 など) の認定を受けていますか?溶接手順 (WPS/PQR) は文書化されており、利用可能ですか?
3. 寸法許容差 — 重要なインターフェース (ピン穴、取り付け面、フランジの平面度) について規定されている公差は何ですか?
4. NDT検査 — 溶接部は超音波検査 (UT) または磁粉検査 (MPI) によって検査されますか?各コンポーネントには検査報告書が付属していますか?
5. 表面処理 — どのような防食システムが適用されていますか?また、それは操業場所の環境要件を満たしていますか?

これらの質問に明確に答えられないサプライヤーは、価格に関係なく、慎重に扱う必要があります。クレーンの構造上の欠陥は、プロジェクトのスケジュールや予算の節約では正当化できない安全上の影響をもたらします。

重機構造部品のメーカーとして、あらゆる製品を提供しています。 クレーン炭素鋼構造部品 トラックフレーム、旋回テーブル、ブームコンポーネントなどは、文書化された手順に従って製造されており、材料のトレーサビリティと検査記録が標準で提供されています。

構造設計から始まるメンテナンスの考慮事項

優れた構造設計はメンテナンスを考慮します。コンポーネントは、中空ボックス部分の検査ポート、水の蓄積を防ぐための排水穴、目視検査中に亀裂を検出できる塗装表面など、アクセスできるように設計する必要があります。特にトラックフレームでは、疲労亀裂が最も発生しやすい車体接続部に検査カバーを設ける必要があります。

クレーン構造コンポーネントの構造化された検査プログラムには通常、次のものが含まれます。

• 250 稼働時間ごとの目視検査 — すべての溶接接続部に亀裂、塗装の損傷、腐食、変形がないか確認します。
• 1,000時間ごとにピンとボアの寸法を検査 — すべてのピボットピンの摩耗を測定し、ボア径が使用限界内であることを確認します。
• NDT検査 at known high-stress locations every 2,000 hours — 特にブームヒール接続部、旋回テーブルガセット溶接部、トラックフレーム X フレームジョイント
• 大規模なオーバーホールまたは再認定の前に完全な構造調査を実施 — 通常は 5 年ごと、または過負荷イベントの後

亀裂がプレートまたは溶接部に広がると、目視検査の段階で発生中の亀裂を発見できれば、修理費の数分の一がかかります。構造メンテナンスは費用ではありません。重量物運搬装置に利用できる最も費用対効果の高い保険です。