Gru a portale a bassissima temperatura, adatte agli inverni rigidi del porto di Krasnodar: soluzioni di progettazione avanzate

Il nostro cliente ha acquistato una gru a portale a bassissima temperatura per il porto di Krasnodar nella Russia meridionale, che sperimenta inverni rigidi a causa della sua elevata latitudine in Siberia. Per garantire che la gru funzioni a temperature basse fino a 40 °C, sono state prese in considerazione considerazioni speciali durante la progettazione e la selezione di strutture in acciaio, componenti meccanici e sistemi elettrici. È stato formato un team dedicato di progettisti e ingegneri esperti, che ha lavorato a stretto contatto con le controparti russe sulla progettazione dei processi e sulla selezione delle attrezzature per soddisfare specifiche sfide ambientali.

L'ambiente freddo nelle aree ad alta latitudine ha un impatto enorme sulle prestazioni di gru a portale, e devono essere prese le misure necessarie per gestire l'ambiente a bassa temperatura, incluso l'impatto del clima estremamente freddo sull'effetto operativo e l'affidabilità delle gru a portale. Secondo il tipo di struttura tradizionale, la progettazione e la fabbricazione delle gru a portale non possono soddisfare i requisiti speciali dell'uso di aree ad alta latitudine, la necessità di cercare una nuova struttura di progettazione speciale, una nuova teoria di progettazione e metodi di processo.

Problemi delle gru a portale a temperatura ultra-bassa

Quando la temperatura ambiente è inferiore a -20°C, la resistenza dell'acciaio solitamente utilizzato sarà notevolmente ridotta, mentre la fragilità aumenterà. Ciò indebolirà seriamente le normali proprietà meccaniche dell'acciaio e il restringimento e la deformazione della struttura in acciaio possono causare cedimenti strutturali.

In un ambiente a bassa temperatura, anche fili e cavi diventano rigidi o addirittura si rompono. L'olio lubrificante diventa più denso e ruote frenanti, funi metalliche, ruote e rotaie sono soggette all'erosione di ghiaccio e neve. Inoltre, i componenti elettrici e vari dispositivi di protezione sono inclini a funzionare in modo anomalo o a guastarsi completamente, impedendo alla gru a portale di funzionare normalmente.

Pertanto, lo sviluppo e la ricerca di gru a portale a bassissima temperatura sono essenziali.

Caratteristiche progettuali delle gru a portale a bassissima temperatura

Per garantire che la gru a portale possa funzionare normalmente in un ambiente a bassa temperatura, è necessario risolvere quattro problemi: uno è la progettazione della fragilità dei materiali in un ambiente a bassa temperatura; il secondo è la protezione dell'affidabilità del meccanismo di trasmissione in un ambiente a bassa temperatura; il terzo sono le misure di riscaldamento e conservazione del calore dei componenti elettrici in un ambiente a bassa temperatura; e il quarto è il rilascio di sollecitazioni interne nella gru a portale causate da ampie variazioni di temperatura. In base all'impatto principale di un ambiente a bassa temperatura sulla gru a portale, la progettazione dovrebbe considerare pienamente i seguenti cinque aspetti.

1. Studio antifragilità della struttura in acciaio in ambiente a bassa temperatura

La struttura della gru a portale appartiene a una tipica struttura in acciaio con travi a cassone o travi reticolari; gli esperimenti dimostrano che quando la temperatura ambiente è inferiore a -20 °C, la resistenza alla fragilità della struttura in acciaio diminuisce rapidamente con il calo della temperatura di esercizio in proporzione al quadrato, quindi la progettazione della resistenza alla fragilità e la progettazione della resistenza della struttura in acciaio sono ugualmente importanti in un ambiente a bassa temperatura.

Studiando molti casi distruttivi, è stato dimostrato che le parti della struttura in acciaio che subiscono danni fragili in ambienti a bassa temperatura si verificano principalmente nella concentrazione di stress causata da progettazione o tecnologia di lavorazione improprie, tra cui intersezioni di saldatura, angoli acuti, aperture e mutazioni della sezione trasversale. È probabile che queste parti dello stress maggiore causino crepe fragili e portino al cedimento delle proprietà meccaniche della struttura in acciaio. Per questo motivo, Henan Kuangshan Crane nella progettazione della struttura in acciaio ha adottato le seguenti misure per gestire l'impatto di un ambiente a bassa temperatura sulla struttura in acciaio.

(1) L'uso di materiali resistenti alle basse temperature, come l'acciaio strutturale Q345E, la stabilità alle basse temperature e la bassa fragilità.

(2) La progettazione strutturale dovrebbe cercare di utilizzare una transizione arrotondata; quando la struttura deve essere aperta, non dovrebbe avere angoli del foro acuti o curvati, dovrebbero essere prese misure per rafforzare la resistenza periferica del foro, ovvero l'uso di un tipo di progettazione strutturale "ad anello".

(3) La sezione trasversale degli elementi delle travi a cassone non deve essere modificata bruscamente e deve essere mantenuta una certa lunghezza della sezione di transizione in modo che lo stress possa essere modificato delicatamente.

(4) La disposizione non deve essere sovrapposta e sfalsata, ma deve essere opportunamente distribuita; cercare di garantire che la saldatura e la struttura saldata possano essere esenti da deformazioni; non deve essere utilizzata per concentrare lo stress la saldatura a sovrapposizione unilaterale asimmetrica più grave, per quanto possibile, l'uso di giunti di testa.

2. Protezione del meccanismo di trasmissione in ambiente a bassa temperatura

Il meccanismo di trasmissione delle gru a portale a bassissima temperatura è principalmente il meccanismo di sollevamento e il meccanismo operativo delle due parti, costituito da una serie di parti realizzate in materiali diversi come motori, riduttori, giunti, alberi di trasmissione, freni, sale montate e così via. Queste parti hanno diverse tendenze distruttive nell'ambiente a bassa temperatura, Henan Kuangshan Crane utilizza le seguenti misure per far fronte a:

(1) Provare a utilizzare la struttura di trasmissione integrata per ridurre il collegamento di trasmissione e ridurre la trasmissione delle parti richieste, mentre la struttura integrata occupa un piccolo spazio, è facile da installare e svolge una varietà di protezioni.

(2) Attraverso un layout di struttura di progettazione ragionevole, l'uso di una copertura protettiva di tipo di isolamento termico viene utilizzato per proteggere il dispositivo di trasmissione principale. Attraverso il layout di progettazione chiuso del carrello di sollevamento in una struttura chiusa, l'uso di materiali di isolamento termico chiusi e quindi installati all'interno del dispositivo di rilevamento della temperatura del carrello, quando la temperatura ambiente è inferiore a un valore di temperatura impostato, l'avvio automatico del dispositivo di riscaldamento. La temperatura interna del carrello è efficacemente controllata in un intervallo adatto, eliminando l'impatto di un ambiente a bassa temperatura sul funzionamento del carrello.

(3) Per parte delle parti di trasmissione che sono difficili da proteggere, oltre alla necessità di un ambiente a bassa temperatura, test di meccanica della fragilità del materiale, ma anche nella selezione del lubrificante, ridurre l'impatto dell'operazione per adottare misure. Le gru a portale a temperatura ultra bassa dovrebbero adottare motori ad avviamento graduale e controllo PLC + convertitore di frequenza, in modo che l'operazione complessiva sia regolare e stabile, riducendo il carico di impatto nel processo di avvio dell'operazione

(4) L'uso di materiali resistenti alle basse temperature come l'acciaio Q345E, ecc., dovrebbe essere testato per le proprietà meccaniche in ambienti a bassa temperatura (-45 °C) prima dell'uso. Per le aziende in grado di farlo, le materie prime principali dovrebbero essere eseguite in un test ambientale a bassa temperatura, ma anche per la valutazione del processo di saldatura, in particolare la temperatura di -45 °C della saldatura, la valutazione del processo del metallo di saldatura e il test delle proprietà meccaniche.

3. Preriscaldamento e isolamento di componenti elettrici in ambiente a bassa temperatura

La temperatura di lavoro normale dei componenti elettrici è generalmente 0C ~ 40C, temperature troppo alte o troppo basse avranno un impatto maggiore sui componenti elettrici. Secondo le statistiche, quando la temperatura è inferiore alla temperatura normale di 10C, PLC, convertitore di frequenza e altri componenti di controllo, l'affidabilità dei componenti di controllo diminuirà di 25%. Per garantire che il sistema di controllo elettrico funzioni correttamente, Henan Kuangshan Crane adotta le seguenti misure:

(1) Le gru a portale a temperatura ultra bassa devono essere installate per isolare la sala elettrica, i componenti elettrici saranno installati al suo interno e la sala elettrica sarà dotata di un dispositivo di riscaldamento. Quando la temperatura ambiente è inferiore a -20 °C, le gru a portale a temperatura ultra bassa devono essere preriscaldate quando iniziano a funzionare nella sala elettrica, quindi iniziare il normale lavoro dopo aver raggiunto la temperatura ambiente.

(2) Il cavo di alimentazione adotta un cavo in gomma resistente agli ambienti a bassa temperatura e alle radiazioni ultraviolette al posto del cavo in PVC per prolungare la durata utile del cavo in ambienti a bassa temperatura.

(3) I motori del meccanismo di sollevamento e del meccanismo di funzionamento sono dotati di riscaldatori per preriscaldare prima di lavorare in un ambiente a bassa temperatura e mantenersi caldi dopo il lavoro; per le gru a portale a bassissima temperatura utilizzate all'esterno, il livello di protezione dei motori non è inferiore a IP66.

(4) I componenti elettrici che non possono essere installati nella cabina elettrica isolata devono essere installati nella scatola elettrica con un livello di protezione non inferiore a IP55 e la scatola elettrica deve essere inoltre dotata di un dispositivo di riscaldamento e isolamento.

4. Rilascio di stress interno della struttura della gru a portale causato da un'ampia gamma di variazioni di temperatura

Nelle aree ad alta latitudine, le enormi differenze di temperatura in inverno e in estate causeranno l'espansione e la contrazione termica del materiale; la struttura in acciaio della gru a cavalletto a grande campata avrà un impatto enorme sulla gru Henan Kuangshan, che dovrà adottare le misure appropriate per gestire le variazioni di temperatura della struttura causate dalle variazioni di stress interno nella struttura.

Innanzitutto, la struttura in acciaio deve essere progettata con una struttura simmetrica con variazioni uniformi della sezione trasversale, in modo da poter controllare la deformazione dell'intera struttura al variare della temperatura.

In secondo luogo, la struttura in acciaio dovrebbe adottare il più possibile un design di struttura statica, insieme all'uso di un cuscinetto a cerniera a sfera regolabile, che può eliminare lo stress interno causato dalla deformazione della struttura in acciaio. Va notato che l'uso di una struttura statica ridurrà la rigidità dell'intera struttura, che è soggetta a deflusso di gru a portale a bassissima temperatura, rotaie che rosicchiano e altri fenomeni, quindi è necessario garantire il funzionamento stabile delle gru a portale a bassissima temperatura attraverso l'uso di inclinazione elettrica, l'impostazione di ruote di guida orizzontali e altre misure.

5. Progettazione della sicurezza

Meccanismo di sollevamento della gru mediante l'uso di caratteristiche di "temperatura costante" della progettazione della struttura chiusa; il meccanismo di azionamento del carrello dovrebbe utilizzare la trasmissione tre in uno, ovvero il motore, il riduttore, il meccanismo di azionamento integrato del freno e l'uso della frenatura di tipo zoccolo, la selezione di lubrificanti resistenti alle basse temperature.

Le gru a portale a bassissima temperatura vengono utilizzate all'esterno. Henan Kuangshan Crane ha progettato un dispositivo di riscaldamento dei cingoli e un meccanismo di raschiatura della neve per evitare neve eccessiva, formazione di ghiaccio sui cingoli e slittamenti, che potrebbero compromettere la sicurezza dell'uso delle gru.

Riassumere

La progettazione di gru a portale a bassissima temperatura deve considerare l'uso di nuovi materiali, nuove tecnologie e nuove tecniche per uno sviluppo innovativo. Henan Kuangshan Crane per lo sviluppo e l'applicazione di successo del progetto di gru a portale del porto di Krasnodar in Russia, per promuovere l'innovazione delle gru a portale a bassissima temperatura ha svolto un ruolo positivo, in particolare per lo stato estremamente freddo della struttura in acciaio delle gru a portale a bassissima temperatura e l'affidabilità elettrica e altre tecnologie hanno accumulato dati ed esperienza. I principali risultati tecnici possono essere applicati anche alla progettazione di prodotti utilizzati in altre aree geografiche speciali.

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