크라스노다르 항구의 혹독한 겨울에 맞춰 제작된 초저온 갠트리 크레인: 고급 설계 솔루션

저희 고객은 시베리아의 높은 위도로 인해 혹독한 겨울을 겪는 러시아 남부 크라스노다르 항구를 위해 초저온 갠트리 크레인을 구매했습니다. 크레인이 40°C의 낮은 온도에서 작동하도록 하기 위해 강철 구조물, 기계 구성 요소 및 전기 시스템을 설계 및 선택할 때 특별한 고려 사항이 있었습니다. 경험이 풍부한 설계자와 엔지니어로 구성된 전담 팀이 구성되어 특정 환경적 과제를 충족하기 위해 러시아 대응자와 긴밀히 협력하여 프로세스 설계 및 장비 선택을 수행했습니다.

고위도 지역의 추운 환경은 성능에 큰 영향을 미칩니다. 갠트리 크레인, 그리고 극한의 추운 날씨가 갠트리 크레인의 작동 효과와 신뢰성에 미치는 영향을 포함하여 저온 환경을 처리하기 위한 필요한 조치를 취해야 합니다. 전통적인 구조 유형에 따르면, 갠트리 크레인의 설계 및 제조는 고위도 지역 사용의 특수 요구 사항을 충족할 수 없으며, 새로운 특수 설계 구조, 새로운 설계 이론 및 공정 방법을 모색해야 합니다.

초저온 갠트리 크레인 문제

주변 온도가 -20°C보다 낮으면 일반적으로 사용하는 강철의 강도가 크게 감소하고 취성이 증가합니다. 이는 강철의 정상적인 기계적 특성을 심각하게 약화시키고 강철 구조의 수축 및 변형으로 인해 구조적 실패가 발생할 수 있습니다.

저온 환경에서는 전선과 케이블도 딱딱해지거나 끊어질 수 있습니다. 윤활유는 두꺼워지고, 제동 휠, 와이어 로프, 휠, 레일은 얼음과 눈의 침식에 노출됩니다. 또한 전기 부품과 다양한 보호 장치가 비정상적으로 작동하거나 완전히 고장나서 갠트리 크레인이 정상적으로 작동하지 못할 수 있습니다.

그러므로 초저온 갠트리 크레인의 개발과 연구는 필수적이다.

초저온 갠트리 크레인의 설계 특성

갠트리 크레인이 저온 환경에서 정상적으로 작동할 수 있도록 하려면 네 가지 문제를 해결해야 합니다. 하나는 저온 환경에서 재료의 취성을 설계하는 것입니다. 두 번째는 저온 환경에서 전달 메커니즘의 신뢰성 보호입니다. 세 번째는 저온 환경에서 전기 구성 요소의 가열 및 열 보존 조치입니다. 네 번째는 광범위한 온도 변화로 인해 갠트리 크레인의 내부 응력을 해제하는 것입니다. 저온 환경이 갠트리 크레인에 미치는 주요 영향에 따라 설계는 다음 다섯 가지 측면을 충분히 고려해야 합니다.

1. 저온환경에서의 강구조물의 항취성 연구

포털 크레인 구조는 전형적인 상자형 보 또는 트러스 보 강철 구조에 속하며, 실험 결과 주변 온도가 -20C 이하일 경우 강철 구조의 취성 저항성은 작동 온도의 감소에 따라 제곱 비례적으로 급격히 감소합니다. 따라서 저온 환경에서는 강철 구조의 취성 저항성 설계와 강도 설계가 똑같이 중요합니다.

저온 환경에서 취성 손상을 입는 강철 구조 부분은 대부분 용접 교차점, 날카로운 모서리, 개구부, 단면 변형을 포함하여 부적절한 설계 또는 가공 기술로 인한 응력 집중에서 발생한다는 것은 많은 파괴적 사례를 연구하여 입증되었습니다. 이러한 더 큰 응력 부분은 취성 균열을 일으키고 강철 구조의 기계적 특성이 파괴될 가능성이 높습니다. 이러한 이유로 Henan Kuangshan Crane은 강철 구조 설계에서 저온 환경이 강철 구조에 미치는 영향을 처리하기 위해 다음과 같은 조치를 취했습니다.

(1) Q345E 구조용 강재 등 저온내구성이 뛰어난 재료를 사용하여 저온 안정성이 우수하고 취성균열이 적습니다.

(2) 구조 설계는 원형 변환을 사용하도록 해야 합니다. 구조를 열어야 하는 경우 구멍 모서리가 날카롭거나 휘어져서는 안 되며 구멍의 주변 강도를 강화하기 위한 조치를 취해야 합니다. 즉, "링"형 구조 설계를 사용해야 합니다.

(3) 상자형 보부재의 단면은 급격하게 변화시키지 않아야 하며, 일정 길이의 전이구간을 확보하여 응력이 완만하게 변화되도록 하여야 한다.

(4) 배치는 중복 및 엇갈리게 하지 말고 적절히 분산시켜야 하며, 용접부와 용접구조가 변형되지 않도록 해야 한다. 응력이 집중되는 비대칭 일방 겹치기 용접을 사용해서는 안 되며, 가능한 한 맞대기 접합을 사용해야 한다.

2. 저온 환경에서의 전달 메커니즘 보호

초저온 갠트리 크레인의 전달 메커니즘은 주로 두 부분의 호이스트 메커니즘과 작동 메커니즘으로, 모터, 감속기, 커플링, 구동축, 브레이크, 휠셋 등과 같은 다양한 재료로 만들어진 일련의 부품으로 구성됩니다. 이러한 부품은 저온 환경에서 서로 다른 파괴적 경향을 가지고 있으며, 허난 광산 크레인은 다음과 같은 조치를 사용하여 대처합니다.

(1) 통합 전달구조를 채택하여 전달링크를 줄이고, 전달에 필요한 부품의 소모를 줄이는 동시에 통합구조는 차지하는 공간도 작고 설치가 용이하며 각종 보호기능을 수행한다.

(2) 합리적인 설계 구조 레이아웃을 통해 열 절연 유형 보호 커버를 사용하여 주 전송 장치를 보호합니다. 리프팅 트롤리의 폐쇄형 설계 레이아웃을 폐쇄형 구조로 사용하여 열 절연 재료를 닫은 다음 트롤리 온도 감지 장치 내부에 설치하여 주변 온도가 설정 온도 값보다 낮을 때 가열 장치가 자동으로 시작됩니다. 트롤리의 내부 온도는 적절한 범위에서 효과적으로 제어되어 저온 환경이 트롤리 작동에 미치는 영향을 제거합니다.

(3) 보호가 어려운 일부 변속기 부품의 경우 저온 환경, 재료 취성 역학 시험이 필요할 뿐만 아니라 윤활유 선택에서도 작동의 영향을 줄여 조치를 취해야 합니다. 초저온 갠트리 크레인은 소프트 스타트 모터와 PLC + 주파수 변환기 제어를 채택하여 전체 작동이 원활하고 안정되어 작동 시작 프로세스의 충격 부하를 줄여야 합니다.

(4) Q345E강 등의 저온내성재료를 사용할 경우 사용 전 저온환경(-45C)에서 기계적 성질을 시험해야 한다. 이를 할 수 있는 기업의 경우 주요 원자재에 대해 저온 환경 시험을 실시해야 하며, 용접 공정 평가, 특히 용접부의 -45C 온도, 용접 금속 공정 평가 및 기계적 성질 시험도 실시해야 한다.

3. 저온 환경에서의 전기부품 예열 및 절연

전기 부품의 정상 작동 온도는 일반적으로 0C ~ 40C이며, 너무 높거나 너무 낮은 온도는 전기 부품에 더 큰 영향을 미칩니다. 통계에 따르면 온도가 정상 온도인 10C보다 낮을 경우 PLC, 주파수 변환기 및 기타 제어 부품의 신뢰성이 25%만큼 떨어집니다. 전기 제어 시스템이 제대로 작동하도록 하기 위해 Henan Kuangshan Crane은 다음과 같은 조치를 취합니다.

(1) 초저온 갠트리 크레인은 전기실을 절연하도록 설치해야 하며, 전기 구성품은 전기실에 설치되고 전기실에는 가열 장치가 설치됩니다. 주변 온도가 -20C보다 낮을 때 초저온 갠트리 크레인은 전기실에서 작업을 시작할 때 예열해야 하며, 실내 온도 환경에 도달한 후 정상 작업을 시작해야 합니다.

(2) 전원공급케이블은 PVC케이블 대신 저온환경 및 자외선에 강한 고무케이블을 채택하여 저온환경에서의 케이블 수명을 연장하였습니다.

(3) 권상기구 및 주행기구의 모터는 저온환경에서 작업하기 전에 예열하고 작업후에는 따뜻하게 유지하기 위한 히터를 장착한다. 옥외에서 사용되는 초저온 갠트리크레인의 경우 모터의 보호수준은 IP66 이상이다.

(4) 절연전기실에 설치할 수 없는 전기부품은 IP55 이상의 보호등급을 갖춘 전기함에 설치하여야 하며, 전기함 내에는 전열 및 절연장치를 갖추어야 한다.

4. 광범위한 온도 변화에 의한 갠트리 크레인 구조의 내부 응력 해소

고위도 지역의 겨울과 여름철 주변 온도는 큰 온도차로 인해 재료의 열팽창과 수축이 발생하며, 대경간 갠트리 크레인의 강철 구조는 허난 광산 크레인에 큰 영향을 미치므로 구조물의 내부 응력 변화로 인한 온도 변화에 적절한 조치를 취해야 합니다.

우선, 철구조물은 온도 변화에 따른 전체 구조물의 변형을 제어할 수 있도록 단면변화가 균일한 대칭구조로 설계되어야 한다.

둘째, 철구조물은 가능한 한 정적 구조 설계를 채택해야 하며, 조절식 볼 힌지 베어링을 함께 사용하여 철구조물의 변형으로 인한 내부 응력을 제거할 수 있습니다. 정적 구조를 사용하면 전체 구조의 강성이 낮아져 초저온 갠트리 크레인 유출, 레일 갉아먹기 등의 현상이 발생하기 쉽기 때문에 전기적 디스큐, 수평 가이드 휠 설정 등의 조치를 통해 초저온 갠트리 크레인의 안정적인 작동을 보장해야 합니다.

5. 안전 설계

크레인 권상 메커니즘은 폐쇄형 구조 설계의 "일정 온도" 특성을 활용합니다. 트롤리 주행 메커니즘은 모터, 감속기, 브레이크의 통합 주행 메커니즘인 3합 1 구동을 사용하고 발굽형 브레이크를 사용하며 저온 내성 윤활제를 선택합니다.

초저온 갠트리 크레인은 야외에서 사용되며, 허난 광산 크레인은 트랙 가열 장치와 눈 긁는 메커니즘을 설계하여 과도한 눈, 트랙 결빙, 미끄러짐을 방지하여 크레인의 안전한 사용에 영향을 미치지 않습니다.

요약하다

초저온 갠트리 크레인의 설계는 혁신적 개발을 위한 새로운 소재, 새로운 기술 및 새로운 기법의 사용을 고려해야 합니다. 허난 광산 크레인은 러시아 크라스노다르 항구 갠트리 크레인 프로젝트의 성공적인 개발 및 적용을 위해 초저온 갠트리 크레인의 혁신을 촉진하는 데 긍정적인 역할을 했습니다. 특히 초저온 갠트리 크레인의 극한 저온 상태 강철 구조 및 전기적 신뢰성 및 기타 기술에 대한 데이터와 경험이 축적되었습니다. 주요 기술적 성과는 다른 특수 지리적 영역에서 사용되는 제품의 설계에도 적용할 수 있습니다.

크리스탈

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