ホイスト トロリーの力分析: 吊り上げ装置エンジニア向けの 3 つの力の説明

5 トンの天井クレーンを点検するメンテナンス エンジニアにとって、トロリーを橋梁上の所定の位置に保持する力は単なる学術的な数字ではありません。ホイストトロリーは、典型的な静力学実験において、トロリー自体の重量、フックから吊り下げられた荷重、および走行ドライブの引張力という 3 つの力にさらされます。これら 3 つの力のバランスによって、トロリーの位置が揃っているかどうか、エンド キャリッジに過大な負荷がかかりすぎていないか、走行モーターにスムーズに開始および停止するのに十分なトルクがあるかどうかが決まります。このバランスを適切に保つことが、信頼性の高いトロリー システムを選択するための第一歩です。

ホイストトロリーにおける 3 つの力が実際に表すもの

単純化された平面力モデルでは、トロリーは 3 つの同時力の下で剛体として扱われます。 1つ目は、ホイストユニット、フレーム、走行機械を含むトロリー自体の重量です。 2 つ目は、ワイヤロープまたはチェーンを介して伝達される吊り荷の垂直方向の引力です。 3 つ目は、トロリーをクレーン橋に沿って移動させるために走行機構によって加えられる水平方向の駆動力または制動力です。

これらのコンポーネントのそれぞれには、天井クレーン上の実際の物理的ソースがあります。駆動力が作用する角度は、教科書の問題では α と表記されることが多く、水平方向に対する加えられる力の方向を表します。実際には、この角度は牽引力がどのように伝わるか、またトロリーがブリッジやエンド キャリッジにどのように接続されるかによって決まります。

• トロリーの自重は通常、3 つの力の中で最も小さいですが、それでも車輪の荷重に影響します。
• 吊り荷は支配的な垂直力であり、ホイスト容量の選択を決定します。
• 駆動力は、転がり抵抗、慣性、および発生する可能性のあるブレーキ力を克服するのに十分なものでなければなりません。

3つの力の問題を解くための標準的な方法

力の方向と大きさがわかったら、解決策は共面同時力システムの標準手順に従います。通常、設定は各力を x 成分と y 成分に分解することから始まります。力 P が水平に対して角度 α で加えられ、力 A が水平に作用し、力 B が垂直下向きに作用する場合、平衡方程式は簡単です。

x 方向から: P cos α A = 0。

y 方向から: P sin α − B = 0。

これら 2 つの方程式を解くと、P = B / sin α および A = − B cot α が得られます。 A のマイナス記号は、トロリーが平衡状態を保つためには、水平力が P の水平成分に対抗しなければならないことを単に示しています。

以下の表は、入力として 400 ポンドの垂直荷重 B を使用し、角度 α の変化に応じて必要な力 P がどのように変化するかを示しています。正確な数値は、それが示す傾向ほど重要ではありません。角度が小さいほど大きな駆動力が必要となり、角度が大きいほどクレーン レールにかかる荷重の分布が変化します。

実際の意味は、α を 10 度変えるだけでも、必要な駆動力の大きさが 20% 近く変化する可能性があるということです。このため、角度は後付けとして扱うのではなく、最初から慎重に定義する必要があります。

分析がコンポーネントの選択をどのようにガイドするか

力が解決されると、結果として生じる荷重がトロリーの機械部品の設計入力になります。垂直輪荷重は、クレーン エンド キャリッジ選択の主な入力です。水平方向の駆動力によって、必要な駆動モーターのトルクとクレーンのホイールブロックの定格が決まります。吊り荷と動的影響により、ホイストの定格容量が決まります。

実際のクレーン システムでは、エンド キャリッジは、予想される車輪荷重に適合するように定義されたホイール ベースとレール直径で製造されます。トロリーフレームへの接続や、計算された車輪荷重に耐えられる能力を確認せずに標準エンドキャリッジを選択すると、機械的故障の一般的な原因となります。トロリーが静的解析で説明した 3 つの力を受けると、エンド キャリッジが垂直方向の反力の最大の部分を負担します。このため、TBM のクレーン エンド キャリッジ製品ラインは、垂直方向と水平方向の力の組み合わせに対処できるように、強化セクションと堅牢なホイール ベアリングを備えて設計されています。

強化セクションを備えたトロリーシステム用クレーンエンドキャリッジ このエンドキャリッジは、垂直力と水平力の組み合わせに耐えられるように設計されており、クレーンのブリッジと走行機構をサポートし、産業用途に安定性と耐久性を提供します。 製品を見る→

静的平衡を超えた実際的な考慮事項

静的平衡は出発点であり、最終的な答えではありません。使用荷重制限、安全率、および義務の分類はすべて、機器の設計が日常の操作に対して安全であるかどうかに影響します。汎用電気ワイヤ ロープ ホイストの場合、特定の負荷でホイストが 1 日あたり何時間稼働できるかを定義するために、欧州 FEM 規格または ISO M3 から M5 などの同等の義務分類がよく使用されます。このデューティ係数は任意ではありません。ブレーキのサイズ、ワイヤーロープのグレード、モーターの熱容量に影響します。

また、3 つの力の問題では、荷物の揺れ、屋外クレーンにかかる風力、または傾斜した滑走路の影響も考慮されていません。これらの追加の負荷は、トロリー システムの全体的な設計において考慮する必要があります。ホイール ブロックは、静荷重と、駆動および制動によって生じる水平方向の力の両方について評価する必要があります。トロリーが加速または停止すると、積荷の慣性により、教科書の静的問題には含まれない追加の水平力がかかります。この余分な力は、ホイールのフランジとトラックによって吸収されなければなりません。 TBM のクレーン ホイール ブロックは、繰り返しの横方向の荷重に耐えられるよう、フランジ硬化ホイールと密閉ベアリングを使用して製造されています。

フランジ硬化ホイールを備えた耐久性のあるクレーンホイールブロック 高張力合金鋼と密閉ベアリングで作られたこのホイール ブロックは、加速やブレーキによる横方向の荷重に耐え、スムーズで正確なクレーンの移動を保証します。 製品を見る→

TBMリフティングによる安全なトロリーシステムの構築

コンポーネントの観点から見ると、3 つの力の問題はトロリー システムのあらゆる段階に入り込みます。エンドキャリッジは車輪荷重を支え、ホイールブロックは水平方向の移動力を処理し、適切な吊り上げ能力と速度を備えたワイヤロープホイストを選択する必要があります。 TBM Lifting は、産業用トロリー用途に明確な容量マージンを提供するヨーロッパスタイルの構成を備えた SHA7 標準ヘッドルーム電線ロープホイストと SHA8 ダブルガーダーホイストを製造しています。の 電線ロープホイスト範囲 トロリーの荷重経路と車輪の反応を考慮してサイズが決定されているため、コンポーネントの接続ポイントは計算された力をサポートするように最初から設計されています。

トロリー システムを指定するときは、設置場所の実際の力の図から始めます。吊り荷、トロリの質量、レールのレイアウト、駆動機構の牽引角度を決定します。これらの基本的な入力を使用して、静的計算により、明確な範囲の動作負荷が得られます。次に、それらの荷重をホイストと、同じ義務と安全基準に合わせて構築されたエンド キャリッジ コンポーネントのセットに適合させます。

SHA7 標準ヘッドルーム電線ロープホイスト 高効率モーターと周波数変換機能を搭載し、スムーズな動作を実現したこのホイストは、機械製造や自動車組立などのマテハンに最適です。 製品を見る→

この古典的な静力学の問題では、ホイスト トロリーは 3 つの力にさらされますが、その計算の真の価値は、実際の吊り上げ装置の設計と選択に適用されるときに現れます。荷重を解決するために使用する分析方法は、トロリーがスムーズに走行し、レール上で位置合わせを維持し、設計された耐用年数に達するかどうかを判断する方法と同じです。力ソリューションを適切に定格されたホイスト、エンドキャリッジ、およびホイールブロックに適合させることで、サイズが小さいコンポーネントに起因する高価な故障を回避できます。特定のトロリーとクレーンのレイアウトに基づいた力の計算については、次の問い合わせ先までお問い合わせください。 TBM技術チーム .