Grúas pórtico de temperatura ultrabaja adaptadas a los duros inviernos del puerto de Krasnodar: soluciones de diseño avanzadas

Nuestro cliente adquirió una grúa pórtico de temperatura ultrabaja para el puerto de Krasnodar, en el sur de Rusia, que sufre inviernos muy duros debido a su elevada latitud en Siberia. Para garantizar que la grúa funcione a temperaturas de hasta 40 °C, se tuvieron en cuenta consideraciones especiales al diseñar y seleccionar estructuras de acero, componentes mecánicos y sistemas eléctricos. Se formó un equipo dedicado de diseñadores e ingenieros experimentados que trabajaron en estrecha colaboración con sus homólogos rusos en el diseño de procesos y la selección de equipos para afrontar desafíos ambientales específicos.

El ambiente frío en las zonas de altas latitudes tiene un gran impacto en el rendimiento de grúas pórtico, y se deben tomar las medidas necesarias para lidiar con el entorno de baja temperatura, incluido el impacto del clima extremadamente frío en el efecto operativo y la confiabilidad de las grúas pórtico. De acuerdo con el tipo de estructura tradicional, el diseño y la fabricación de grúas pórtico no pueden cumplir con los requisitos especiales del uso de áreas de alta latitud, la necesidad de buscar una nueva estructura de diseño especial, una nueva teoría de diseño y métodos de proceso.

Problemas de las grúas pórtico de temperatura ultrabaja

Cuando la temperatura ambiente es inferior a -20 °C, la resistencia del acero que se utiliza habitualmente se reduce considerablemente, mientras que la fragilidad aumenta. Esto debilita gravemente las propiedades mecánicas normales del acero y la contracción y deformación de la estructura de acero puede provocar un fallo estructural.

En un entorno de baja temperatura, los cables y alambres también se vuelven rígidos o incluso se rompen. El aceite lubricante se vuelve más espeso y las ruedas de freno, los cables de acero, las ruedas y los rieles están sujetos a la erosión del hielo y la nieve. Además, los componentes eléctricos y varios dispositivos de protección son propensos a funcionar de manera anormal o fallar por completo, lo que impide que la grúa pórtico funcione con normalidad.

Por lo tanto, el desarrollo y la investigación de grúas pórtico de temperatura ultrabaja es imperativo.

Características de diseño de grúas pórtico para temperaturas ultrabaja

Para garantizar que la grúa pórtico pueda funcionar normalmente en un entorno de baja temperatura, es necesario resolver cuatro problemas: uno es el diseño de la fragilidad de los materiales en un entorno de baja temperatura; el segundo es la protección de la fiabilidad del mecanismo de transmisión en un entorno de baja temperatura; el tercero son las medidas de calentamiento y conservación del calor de los componentes eléctricos en un entorno de baja temperatura; y el cuarto es la liberación de tensiones internas en la grúa pórtico causadas por cambios de temperatura de amplio alcance. De acuerdo con el impacto principal de un entorno de baja temperatura en la grúa pórtico, el diseño debe considerar plenamente los siguientes cinco aspectos.

1. Estudio de antifragilidad de la estructura de acero en el entorno de baja temperatura.

La estructura de la grúa portal pertenece a una estructura de acero de viga de caja o viga de celosía típica, el experimento demuestra que cuando la temperatura ambiente es inferior a -20 ° C, la resistencia a la fragilidad de la estructura de acero disminuye rápidamente con la caída de la temperatura de trabajo en proporcionalidad cuadrada, por lo que el diseño de resistencia a la fragilidad y el diseño de resistencia de la estructura de acero son igualmente importantes en un entorno de baja temperatura.

El estudio de numerosos casos destructivos demuestra que las partes de la estructura de acero que sufren daños frágiles en entornos de baja temperatura se producen principalmente en la concentración de tensiones causada por un diseño o una tecnología de procesamiento inadecuados, incluidas las intersecciones de soldaduras, las esquinas afiladas, las aberturas y las mutaciones de la sección transversal. Es probable que estas partes de mayor tensión provoquen grietas frágiles y provoquen la falla de las propiedades mecánicas de la estructura de acero. Por este motivo, Henan Kuangshan Crane, al diseñar la estructura de acero, tomó las siguientes medidas para abordar el impacto de un entorno de baja temperatura en la estructura de acero.

(1) El uso de materiales resistentes a bajas temperaturas, como acero estructural Q345E, estabilidad a bajas temperaturas y bajo agrietamiento por fragilidad.

(2) El diseño estructural debe intentar utilizar transiciones redondeadas; cuando la estructura debe estar abierta, no debe tener esquinas afiladas o curvadas en los agujeros, se deben tomar medidas para fortalecer la resistencia periférica del agujero, es decir, el uso del tipo de diseño estructural de “anillo”.

(3) La sección transversal de los elementos de viga tipo caja no debe cambiarse abruptamente y debe conservarse una cierta longitud de sección de transición para que la tensión pueda cambiarse suavemente.

(4) La disposición no debe ser superpuesta ni escalonada, sino que debe estar adecuadamente dispersa; tratar de asegurar que la soldadura y la estructura soldada puedan estar libres de deformaciones; no debe usarse para concentrar la tensión la soldadura traslapada unilateral asimétrica más grave, en la medida de lo posible, el uso de juntas a tope.

2. Protección del mecanismo de transmisión en el entorno de baja temperatura.

El mecanismo de transmisión de las grúas pórtico de temperatura ultrabaja es principalmente el mecanismo de elevación y el mecanismo de operación de las dos partes, que consisten en una serie de piezas hechas de diferentes materiales, como motores, reductores, acoplamientos, ejes de transmisión, frenos, juegos de ruedas, etc. Estas piezas tienen diferentes tendencias destructivas en el entorno de baja temperatura, Henan Kuangshan Crane utiliza las siguientes medidas para hacer frente a:

(1) Intente utilizar la estructura de transmisión integrada para reducir el enlace de transmisión y reducir la transmisión de piezas requeridas, mientras que la estructura integrada ocupa un espacio pequeño, es fácil de instalar y lleva a cabo una variedad de protecciones.

(2) Mediante un diseño de estructura razonable, se utiliza una cubierta protectora de tipo aislamiento térmico para proteger el dispositivo de transmisión principal. Mediante el diseño cerrado del carro elevador en una estructura cerrada, se utilizan materiales de aislamiento térmico cerrados y luego se instala dentro del carro un dispositivo de detección de temperatura, cuando la temperatura ambiente es inferior a un valor de temperatura establecido, el dispositivo de calentamiento se inicia automáticamente. La temperatura interna del carro se controla de manera efectiva en un rango adecuado, eliminando el impacto de un entorno de baja temperatura en el funcionamiento del carro.

(3) Para las partes de transmisión que son difíciles de proteger, además de la necesidad de un entorno de baja temperatura, la prueba mecánica de fragilidad del material, pero también en la selección del lubricante, reducir el impacto de la operación para tomar medidas. Las grúas pórtico de temperatura ultrabaja deben adoptar motores de arranque suave y control de convertidor de frecuencia + PLC, de modo que la operación general sea suave y estable, reduciendo la carga de impacto en el proceso de arranque de la operación.

(4) El uso de materiales resistentes a bajas temperaturas, como el acero Q345E, etc., debe probarse en cuanto a sus propiedades mecánicas en entornos de baja temperatura (-45 °C) antes de su uso. Para las empresas que estén en condiciones de hacerlo, las principales materias primas deben someterse a pruebas en entornos de baja temperatura, pero también para la evaluación del proceso de soldadura, especialmente la temperatura de -45 °C de la soldadura, la evaluación del proceso del metal de soldadura y las pruebas de propiedades mecánicas.

3. Precalentamiento y aislamiento de componentes eléctricos en un entorno de baja temperatura.

La temperatura de funcionamiento normal de los componentes eléctricos es generalmente de 0 °C a 40 °C. Una temperatura demasiado alta o demasiado baja tendrá un mayor impacto en los componentes eléctricos. Según las estadísticas, cuando la temperatura es inferior a la temperatura normal de 10 °C, el PLC, el convertidor de frecuencia y otros componentes de control, la confiabilidad de los componentes de control disminuirá en 25%. Para garantizar que el sistema de control eléctrico funcione correctamente, Henan Kuangshan Crane toma las siguientes medidas:

(1) Se deben instalar grúas pórtico de temperatura ultrabaja para aislar la sala eléctrica, se instalarán los componentes eléctricos en ella y se instalará un dispositivo de calefacción en la sala eléctrica. Cuando la temperatura ambiente sea inferior a -20 °C, las grúas pórtico de temperatura ultrabaja se deben precalentar cuando comiencen a funcionar en la sala eléctrica y luego comenzarán a funcionar normalmente después de alcanzar la temperatura ambiente.

(2) El cable de alimentación adopta un cable de goma que es resistente a entornos de baja temperatura y radiación ultravioleta en lugar de un cable de PVC para prolongar la vida útil del cable en entornos de baja temperatura.

(3) Los motores del mecanismo de elevación y del mecanismo de funcionamiento están equipados con calentadores para precalentarse antes de trabajar en un entorno de baja temperatura y mantenerse calientes después del trabajo; para las grúas pórtico de temperatura ultrabaja utilizadas al aire libre, el nivel de protección de los motores no es inferior a IP66.

(4) Los componentes eléctricos que no se puedan instalar en la sala eléctrica aislada deben instalarse en la caja eléctrica con un nivel de protección no inferior a IP55, y la caja eléctrica también debe estar equipada con un dispositivo de calefacción y aislamiento.

4. Liberación de tensiones internas de la estructura de la grúa pórtico causada por un amplio rango de cambios de temperatura

Las áreas de alta latitud en la temperatura ambiente de invierno y verano tienen enormes diferencias de temperatura que provocarán la expansión y contracción térmica del material, la estructura de acero de la grúa pórtico de gran envergadura tendrá un gran impacto en la grúa Henan Kuangshan para utilizar las medidas adecuadas para lidiar con la estructura con los cambios de temperatura causados por los cambios de tensión interna en la estructura.

En primer lugar, la estructura de acero debe diseñarse con una estructura simétrica con cambios uniformes en la sección transversal, de modo que se pueda controlar la deformación de toda la estructura con los cambios de temperatura.

En segundo lugar, la estructura de acero debe adoptar un diseño de estructura estática tanto como sea posible, junto con el uso de un cojinete de articulación de bola ajustable, que puede eliminar la tensión interna causada por la deformación de la estructura de acero. Cabe señalar que el uso de una estructura estática reducirá la rigidez de toda la estructura, que es propensa a escurrimientos de grúas pórtico de temperatura ultrabaja, roedores de rieles y otros fenómenos, por lo que es necesario garantizar el funcionamiento estable de las grúas pórtico de temperatura ultrabaja mediante el uso de enderezamiento eléctrico, el ajuste de ruedas guía horizontales y otras medidas.

5. Diseño de seguridad

Mecanismo de elevación de grúa mediante el uso de características de "temperatura constante" del diseño de estructura cerrada; el mecanismo de funcionamiento del carro debe utilizar la unidad tres en uno, es decir, el motor, el reductor, el mecanismo de funcionamiento integrado del freno y el uso de frenado tipo pezuña, la selección de lubricantes resistentes a bajas temperaturas.

Las grúas pórtico de temperatura ultrabaja se utilizan al aire libre, Henan Kuangshan Crane diseñó un dispositivo de calentamiento de vías y un mecanismo de raspado de nieve, para evitar el exceso de nieve, formación de hielo en las vías y deslizamientos, lo que afecta el uso seguro de las grúas.

Resumir

El diseño de grúas pórtico de temperatura ultrabaja debe tener en cuenta el uso de nuevos materiales, nuevas tecnologías y nuevas técnicas para el desarrollo innovador. Henan Kuangshan Crane para el desarrollo exitoso y la aplicación del proyecto de grúa pórtico del puerto de Krasnodar de Rusia, para promover la innovación de las grúas pórtico de temperatura ultrabaja ha jugado un papel positivo, especialmente para el estado extremadamente frío de la estructura de acero de las grúas pórtico de temperatura ultrabaja y la confiabilidad eléctrica y otras tecnologías han acumulado datos y experiencia. Los principales logros técnicos también se pueden aplicar al diseño de productos utilizados en otras áreas geográficas especiales.

cristal

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