Јажиња со висока јачина на влакна за кранови

Иако пластичните нишки кои моментално се достапни на пазарот имаат поголема носивост од споредливите челични жици, тие беа - меѓу другото. поради недоволно практично искуство - сè уште не е широко користен како носечки елементи при возење јаже со кран. Написот воведува јаже со влакна со висока цврстина како јаже за дигалки за апликации на кран, што заеднички го развија Либерр и Теуфелбергер.

Јажето за подигнување со висока јачина од типот "soLITE", развиено во 9-годишно партнерство, не се карактеризира само со неговата мала тежина, туку и со значително поудобно ракување за време на склопувањето (влечење и обновување). До тапани од јаже може да се намотаат до десет слоја. Јажето со влакна е без ротација и, со безбедносните фактори кои најчесто се користат во крановите денес, постигнува работен век кој е многу пати подолг од споредливите челични јажиња. Јажето со висока цврстина на влакна е опремено со карактеристики што овозможуваат безбедно да се користи на различни системи за кран за да се осигура дека е подготвена за отфрлање.

Историја на партнерството за развој

Јажиња направени од полимерни влакна со висока цврстина се користат во широк спектар на апликации многу години. Во меѓувреме, овие јажиња се повеќе се користат во индустриската пракса, која претходно беше резервирана за челични јажиња заради специфичните барања таму. Во 2009 година, Либерр и Теуфелбергер основаа развојно партнерство со цел да се користат јажиња со висока јачина на влакна (HFFS) во крановите како замена за челични јажиња. Во април 2016 година, прототипот на HFFS беше презентиран пред јавноста за прв пат по околу 7 години развојна работа на меѓународен саем за градежни машини (слика 1).

Споредба на јаже со влакна и јаже од челик во апликации на кран

Јажиња со висока јачина на влакна нудат споредливи сили на кршење и заштеда на тежина до 80% во директна споредба со денешните комерцијално достапни јажиња од челик со идентичен надворешен дијаметар (слика 2). Кога користите HFFS како јаже за дигалка во кран, помалата мртва тежина резултира со директно зголемување на дозволениот момент на оптоварување и максималниот капацитет на оптоварување. Споредбата на кривините носечки оптоварувања плус на слика 3 го покажува зголемувањето како резултат на префрлување на јаже со влакна користејќи го примерот на 340 EC-B 12 и 370 EC-B 12 кранови од кула со влакна. Со истата челична конструкција, 370 EC-B 12 Влакна постигнува максимален капацитет на оптоварување зголемен за 0,4 t.

Развој на јаже со влакна како јаже за дигалка

Барањата што треба да се исполнат

Крановите се високо специјализирана градежна машинерија, чии компоненти оптимално се совпаѓаат едни со други, така што ефикасноста, работниот век и безбедноста на уредот и корисникот на градилиштето се гарантираат на долг рок. За да може да издржи „апликација за челични јажиња“ со јаже со влакна, треба да се исполнат многу различни барања. Овие вклучуваат:

Прифатлив однос на дијаметарот и силата на кршење:Кран и неговите компоненти се дизајнирани за дефинирано максимално работно оптоварување. Губење на носивост како резултат на претворање од челичен кабел во HFFS нормално не е прифатливо [2].

Споредлива наизменична јачина на замор („век на траење“): За поголемиот дел од апликациите на кран, предвидувањата за работниот век на челичните јажиња се добро познати/може да се проценат и затоа може да се испланираат. Постојат, исто така, утврдени методи за препознавање на статусот на отфрлање за челични кабли (ISO 4309 [3]). Намалување на работниот век на јажето со претворање од јаже во челик во јаже беше исклучено на почетокот на развојот.

Добро однесување на ликвидација при повеќеслојно намотување: Челичниот кабел и повеќеслојниот тапан делуваат како фино координиран систем за подигнување. Геометријата на тапанот, особено жлебот на барабанот и толеранциите на дијаметарот на јажето мора да бидат оптимално координирани. Ова е единствениот начин да се избегне прекумерно трошење на јажето во повеќеслојното намотување поврзано со грешки во ликвидацијата.

Слобода на ротација:Челични јажиња како јажиња за подигање кран, главно се дизајнирани како повеќеслојни јажиња со кружни влакна. Овие имаат многу мал вртежен момент во предвидениот опсег на оптоварување [4]. Поради материјалот од влакна, јажињата со влакна имаат помала цврстина на торзија, што бара внимателна конструкција за да се исклучи ризикот од превртување на блокот на куката.

Крајна врска:Јажиња за подигнување кран изработени од челик се испорачуваат со приклучоци за саксии или алуминиумски преси, во зависност од уредот. За употреба во кран, јажињата со влакна мора да бидат опремени со крајна врска што барем ги исполнува безбедносните барања што се применуваат на челичните јажиња.

Отпорност на влијанија врз животната средина и УВ зрачење:Челичните кабли се многу отпорни на временски услови. Сите познати полимерни влакна со висока цврстина се помалку отпорни на УВ-зраци од челичната жица и исто така се разликуваат едни од други во однос на нивната временска отпорност. За да се постигне издржливоста потребна за употреба како јаже за дигалка за кран, во зависност од употребената конструкција на влакна и јаже, може да биде потребно опремување на јажиња со влакна со соодветни карактеристики на импрегнација и/или конструкција (на пр. Заштитна обвивка).

Увид во работата за развој

Употреба на тест штандови во Биберах

Како дел од проектот, беа развиени повеќе од 100 различни прототипови на јаже со дигалки со должина на јаже повеќе од 85.000 м. Овие беа подложени на вистински оперативни оптоварувања и тестирани на тест платформи изградени специјално за проектот во Либерр во Биберах. На овој начин, јажињата со влакна можеа да бидат сеопфатно тестирани на теренски уреди пред да се користат.

Покрај класичните машини за виткање јажиња (од 10 до 250 kN), во просториите на фабриката во Биберач беше поставена клупа за тест јаже со кран со тест оптоварување до 45 t и висина на подигнување од 42 m (слика 4).

На штандот за тестирање, јажињата со дијаметар до 31 мм може да се тестираат со тапани за јажиња намотани во повеќе слоеви. За развојниот проект беше поставена тест клупа за симулација на клима (-5 ° C до 80 ° C) со тест оптоварување од 45 t. Тука беа испитани влијанијата на загадувањето на животната средина врз јажето со влакна.

Развој на тапан за јаже

Механичките својства на јажето со влакна (на пр., Надолжна вкочанетост, попречна цврстина и коефициент на триење) се разликуваат од оние на челичното јаже. За добра шема на ликвидација, кабелскиот тапан мора да биде прилагоден на механичките својства на пакетот за ликвидација [5]. Затоа, Либерр разви специјални тапани за јажиња за јажиња со влакна. Промените во дизајнот на крајните плочи и телата на ролните обезбедуваат безбедно повеќеслојно намотување и конструкција на компактен пакет јаже со јаже со високо цврсто влакно. Особено за одбележување е оптимизираниот додаток на крајот на јажето (Слика 5), што овозможува постојан број на безбедносни вртења и покрај преполовување на коефициентот на триење во споредба со челичното јаже.

Развој на јажето

За успешна употреба во кран, јажето мора да го има барем горенаведеното Исполнете ги барањата. Јажето со влакна претставено овде е развиено итеративно во неколку развојни јамки. Се состои од носечко јадро и заштитна обвивка, која од една страна ги штити носечките елементи на јадрото на јажето, а од друга страна се користи како индикатор за фрлање на јажето.

Во развојниот проект, конструкциите со јадро-обвивка се покажаа поволни во споредба со конструкциите без обвивки, особено во апликации со повеќеслојно намотување. Обвивката го штити носечкото јаже на јажето за време на употребата, така што носечките елементи не се оштетени од надворешно абење. Ова е причината зошто јажето со висока јачина на влакна, демонстративно, сепак има сила на кршење од 100% од наведената минимална сила на кршење, дури и во моментот на отфрлање. Ова осигурува дека јажето може да се управува со постојан безбедносен фактор во текот на целиот работен век. Табелата 1 ги споредува резултатите од тестовите за виткање на замор со челични кабли и кабли со влакна со исти параметри на тестот.

Критериуми за отфрлање

Бидејќи се користи јаже со високо цврсто влакно каде што се користеле претходно челични јажиња, основната идеја беше да се пренесат постојните стандарди за челични јажиња на јажето со влакна. Решавачките механизми за оштетување во погонот на јаже се:

Оштетување од наизменични оптоварувања на свиткување - внатрешна абразија помеѓу насоките

Оштетување поради повеќеслојно намотување - надворешно абразирање низ и долги должини

Оштетување со извртување, локално оштетување - дробење или посекотини.

Развиени се соодветни методи за откривање на јажето со влакна.

Јажето со влакна има, меѓу другото. преку заштитна јакна која постепено се троши и на тој начин обезбедува информации за претстојното отфрлање. Оваа заштитна јакна е дизајнирана на таков начин што може да ги прикаже сите гореспоменати механизми за оштетување. Слика 6 прикажува примери за разни услови на абење на заштитната јакна. Бидејќи обвивката нема носечка функција, јажето ја задржува својата целосна носивост во случај на целосно локално губење на обвивката. Влакна со јажиња во конструкција на јадро-обвивка може да се управуваат со значително зголемување на безбедноста во споредба со челични јажиња или конструкции без обвивки.

Упатството ФЕМ 5.024 [6] објавено во 2017 година бара преостанат век на траење од најмалку 60% во времето кога ќе се отфрли јаже со влакна. За развиеното јаже со висока цврстина на влакна "soLITE", овој момент е 100% абење на обвивка.

Теренски тестови со јажиња со влакна како јажиња за дигалки за кранови

Развиеното јаже со влакна е тестирано во теренски испитувања во различен дијаметар на разни кранови (подвижни кранови, кула кранови) од 2016 година (сл. 7 и 8). Со цел да се добијат што е можно повеќе информации за однесувањето на јажињата за време на работата, теренските тестови се придружени со специјално обучен персонал, тесни интервали за тестирање и дополнителни сензори.

Подвижните кранови и разни кула-кранови континуирано даваа нови информации што не можат да се генерираат при тестови на тест штандови. Секој кран се користи различно во полето и се управува индивидуално од различни возачи на кран. Знаењето добиено од ова е многу важно за понатамошно оптимизирање на јажето со влакна.

Јажињата користени при теренски тестови ги покажаа посакуваните својства. Lifeивотниот век, квалитетот на моделот на ликвидација и лесното ракување беа оценети многу позитивно од операторите. Слика 8 ја покажува употребата на јажето со влакна на мобилниот кран LTM 1750-9.1. Јажето преживеа неколку удари при демонтирање без никакви проблеми. Вметнувањата за демонтирање се особено важни за челичните кабли поради засекот на кабелот. Челичен кабел може брзо да се оштети. Јажето со влакна тестирано во случајот на слика 8 се користеше околу 16 месеци. За тоа време, немаше значително оштетување на заштитната обвивка, се потрошија околу 7% од работниот век во оваа точка (пресметано за кршење на јажето). Според упатството ФЕМ 5.024 [6], ова јаже мора да се исфрли по максимум 40% од работниот век на кршење. Така, ова јаже користело 7%/40% ≈ 18% од својот век на траење и преостанатиот век на траење е 82%. Екстраполирано на претходниот опсег на апликации, ова би резултирало со вкупен век на траење на ова јаже од околу 7,6 години.

Резиме

Јажиња со висока јачина на влакна (HFFS) нудат голем потенцијал за подигнување на апликации на кранови. Употребата на материјали со висока цврстина овозможува да се постигнат слични дијаметри по сила на кршење. Ова веднаш резултира во предност во тежина во споредба со челичните јажиња. Намалувањето на тежината овозможува да се користат подолги подвизи и поголеми врвни оптоварувања. Капацитетот на товарот, исто така, се зголемува во целиот опсег на оптоварување (надвисна линија). Поради приближно 4 пати подолг век на траење на јажето, времето на одржување се намалува значително, а обновувањето на јажето е олеснето. Бидејќи не се потребни лубриканти или масла за јажето со влакна, веќе нема контаминација предизвикана од маснотија на јаже на кранот.

Презентираниот јаже со влакна "soLITE" е специјално развиен за употреба во апликации за подигнување со повеќеслојно намотување на тапани за јаже. Покажува висока јачина на замор на флексија и долг век на траење при повеќеслојно намотување.

Различни механизми на оштетување дејствуваат во секој погон на јаже, што мора да се открие со соодветни механизми за откривање. За оваа причина, јажето со влакна е дизајнирано во конструкција на јадро-обвивка. Подготвеноста за отфрлање може да се види од заштитната обвивка што го штити носечкото јаже на јажето. Отфрлањето може да се подели на етапи заради последователно абење. Бидејќи абењето е ограничено на заштитната јакна, фрлањето се одредува без никакво губење на капацитетот на товарот или безбедноста за време на употребата.