Ράβδος και πινιόν ανελκυστήρα κατασκευής: Όρια φθοράς, χασμωτότητα και δοκιμή πτώσης

Ένας ανελκυστήρας κατασκευής είναι ένα από τα λίγα μηχανήματα όπου η αστοχία ενός δοντιού του οδοντωτού τροχού προκαλεί θανάτους. Αυτό το μοναδικό γεγονός αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο πρέπει να καθορίζεται, να ελέγχεται και να αντικαθίσταται το οδοντωτό τμήμα και ο οδοντωτός τροχός, και εξηγεί γιατί οι τιμές συντήρησης σε αυτό το άρθρο είναι απόλυτες διαστάσεις και όχι όρια φθοράς σε ποσοστό, όπως χρησιμοποιούνται αλλού στη μετάδοση κίνησης.

Προμηθεύουμε οδοντωτά τμήματα και οδοντωτούς τροχούς για αυτόν τον τομέα, και τα ερωτήματα που λαμβάνουμε από κατασκευαστές ανελκυστήρων και ομάδες συντήρησης επιτόπου είναι πάντα τα ίδια τρία: πότε ένα οδοντωτό τμήμα θεωρείται κατεστραμμένο, ποια είναι η σωστή τιμή χαλάρωσης (backlash) και πώς μοιράζεται το φορτίο μεταξύ της συσκευής ασφαλείας και του κινητήριου οδοντωτού τροχού. Παρακάτω παρέχονται οι απαντήσεις με τις πραγματικές αριθμητικές τιμές.

Τι διέπει η ΕΝ 12159

Το πρότυπο EN 12159 είναι το ευρωπαϊκό πρότυπο για ανελκυστήρες κατασκευής για μεταφορά ατόμων και υλικών με κατακόρυφα καθοδηγούμενες καμπίνες. Καλύπτει ανελκυστήρες που εγκαθίστανται μόνιμα ή προσωρινά και υπηρετούν καθορισμένα επίπεδα στάσης, με οδηγό ή αυτόματο έλεγχο, και εφαρμόζεται σε ανελκυστήρες που χρησιμοποιούνται σε οικοδομικές εργοταξιακές εγκαταστάσεις για μεταφορά ατόμων και εμπορευμάτων.

Το πρότυπο έχει εμπορική σημασία, διότι κάθε ανελκυστήρας που διατίθεται στην Ευρωπαϊκή Οικονομική Ζώνη (EEA) πρέπει να το πληροί. Αυτό επηρεάζει και τους προμηθευτές εξαρτημάτων: το υλικό της οδοντωτής ράβδου, η ποιότητα των δοντιών και η επακόλουθη εντοπισιμότητά τους καθίστανται όλα μέρος του τεχνικού αρχείου της μηχανής.

Στη Βόρεια Αμερική, το αντίστοιχο πρότυπο είναι το ANSI/ASSE A10.4, «Προσωπικοί ανελκυστήρες και ανελκυστήρες εργαζομένων σε οικοδομικά και κατεδαφιστικά εργοτάξια». Πρόκειται για ένα διαφορετικό έγγραφο με διαφορετική δομή. Αξίζει να σημειωθεί ότι το ISO 16368, το οποίο αναφέρεται ενίοτε σε αυτό το πλαίσιο, αφορά στην πραγματικότητα κινητές υψομετρικές πλατφόρμες εργασίας (MEWPs), και όχι ανελκυστήρες ανόδου με στύλο (mast climbing hoists). Δεν είναι ανταλλάξιμες αναφορές.

Ο κινητήρας: το μόντουλ 8 και πολλαπλά πινιόν

Οι τυπικοί ανελκυστήρες κλάσης SC λειτουργούν μόντουλ 8 οδοντωτοί τροχοί. Αυτό ισχύει συνεπώς σε όλα τα εγχειρίδια των κατασκευαστών (OEM) που χρησιμοποιούμε, τόσο για τους κινητήριους οδοντωτούς τροχούς όσο και για τον οδοντωτό τροχό της συσκευής ασφαλείας.

Η ταχύτητα ενεργοποίησης της συσκευής ασφαλείας βρίσκεται περίπου 30 έως 40 τοις εκατό πάνω από την ονομαστική ταχύτητα ανύψωσης.

Ένα τυπικό κινητήριο σύστημα SC200/200 αποτελείται από δύο ή τρία σύνολα κινητήρα, συζευκτήρα, μειωτήρα και οδοντωτού τροχού, όλα τα οποία μπλέκονται με τον ίδιο οδοντωτό τροχό, ενώ η συσκευή ασφαλείας διαθέτει δικό της οδοντωτό τροχό σε ξεχωριστό άξονα. Η ισχύς του κινητήρα αναφέρεται στους πίνακες των κατασκευαστών (OEM) ως «16,5 kW × 2» ή «24 kW × 3», γεγονός που δείχνει άμεσα τον αριθμό των εγκατεστημένων κινητήριων μονάδων. Ο οδοντωτός τροχός της συσκευής ασφαλείας έχει 15 δόντια στη συνηθισμένη διάταξη SAJ30/SAJ40, αν και υπάρχουν και εκδόσεις με 12 δόντια.

Οι οδοντωτοί τροχοί τοποθετούνται σε τμήματα που είναι κολλημένα με βίδες σε κάθε τμήμα του στύλου, οπότε ένας στύλος ύψους 100 μέτρων αποτελείται από μια στοίβα ενωμένων οδοντωτών τροχών. Η ποιότητα της σύνδεσης καθορίζει εάν ο οδοντωτός τροχός ανεβαίνει ομαλά ή προκαλεί κρούσεις σε κάθε σύνδεση.

Χαζότητα: όχι προτίμηση, αλλά προδιαγραφή

Εδώ αρχίζουν οι περισσότερες προβληματικές καταστάσεις στο χώρο εργασίας.

Οι οδηγίες του κατασκευαστή είναι σαφείς όσον αφορά τις συνέπειες λανθασμένης ρύθμισης:

Εάν η υπολειπόμενη κίνηση είναι πολύ μικρή ή πολύ μεγάλη, θα προκύψει παρεμβολή στην οδόντωση, ασυνήθιστη δόνηση και θόρυβος, και μπορεί ακόμη να προκληθεί ζημιά στη συσκευή ασφαλείας.

Πολύ σφιχτή ρύθμιση προκαλεί παρεμβολή των δοντιών, υπερθέρμανση και φθορά. Πολύ χαλαρή ρύθμιση έχει ως αποτέλεσμα τον πινιόν να προσκρούει σε κάθε πλευρά των δοντιών αντί να κυλίεται ομαλά στην οδόντωση· αυτό είναι που παράγει τον χτυπητό θόρυβο που ακούγεται σε ανεπαρκώς συντηρούμενα γερανάκια και επιταχύνει τη φθορά της οδοντωτής ράβδου.

Η γεωμετρία σύμπλεξης καθορίζεται από τους οδηγούς τροχούς, όχι από τις βίδες της οδοντωτής ράβδου. Εάν οι τροχοί είναι φθαρμένοι, ο πινιόν βρίσκεται σε λανθασμένη απόσταση κέντρου, και καμία ρύθμιση της οδοντωτής ράβδου δεν μπορεί να το διορθώσει. Γι’ αυτόν τον λόγο, τα όρια φθοράς που αναφέρονται παρακάτω περιλαμβάνουν και τους οδηγούς τροχούς.

Όρια φθοράς: οι αριθμοί που προκαλούν πραγματικά την αντικατάσταση

Οι ομάδες επιτόπου συνήθως ζητούν ποσοστό. Τα στοιχεία συντήρησης του κατασκευαστή δεν λειτουργούν με αυτόν τον τρόπο· παρέχουν απόλυτες διαστάσεις και μέθοδο μέτρησης για κάθε περίπτωση.

Όριο φθοράς του κινητήριου πινιόν, μετρούμενο ως μήκος κοινής κάθετης σε δύο δόντια.

Οδηγός οδοντωτός τροχός , μετρούμενο σε δύο δόντια με μικρόμετρο κοινής κανονικής απόστασης:

Αυτό είναι 1,3 mm επιτρεπόμενη φθορά, περίπου 3,5% της νέας διάστασης. Το ποσοστό υπολογίζεται αριθμητικά με βάση τα δύο δημοσιευμένα νούμερα· το εγχειρίδιο αναφέρει μόνο τις τιμές σε χιλιοστά, και οι τιμές σε χιλιοστά είναι αυτές που συγκρίνετε με τις μετρήσεις σας.

Κεραμίδας : μετρούμενο με τυποποιημένη στρογγυλή ράβδο διαμέτρου 18 mm και ένα ολισθαίνον μανδρέλο. Η μετρητική ράβδος τοποθετείται στο κενό μεταξύ δύο δοντιών και πραγματοποιείται η μέτρηση ως προς ένα αναφοράς. Σημειώστε ότι πρόκειται για έλεγχο τύπου «go/no-go» με βάση μία τιμή που καθορίζεται στο σχέδιο του κατασκευαστή (OEM) για το συγκεκριμένο ανυψωτικό σας, επομένως θα πρέπει να λάβετε το όριο από την τεκμηρίωση της συγκεκριμένης μηχανής σας και όχι να υποθέσετε μία γενική τιμή.

Ελικοεπιταγμένος (στο κιβώτιο ταχυτήτων του κινητήρα):

Οδηγοί ρόλερ, στύλοι τομής 76 mm:

Για ανελκυστήρες υψηλής ταχύτητας και ελεγχόμενους συχνότητας, η διάσταση Α είναι 80 χιλιοστά καινούργια με όριο 75 χιλιοστά, και η Β είναι 78,5 χιλιοστά καινούργια με όριο 76 χιλιοστά. Για στύλους τομής 89 χιλιοστών, η Α είναι 78 χιλιοστά καινούργια με όριο 73 χιλιοστά.

Ακτινική χάραξη του άξονα της συσκευής ασφαλείας έχει δικό της ενεργοποιητή αντικατάστασης, και είναι αυτός που παραλείπεται συχνότερα, επειδή απαιτείται εξάρτημα στήριξης. Στερεώστε μια βάση μέτρησης περίπου 1,0 χιλιοστό πάνω από τον οδοντωτό τροχό, μετρήστε τη χάραξη μέχρι την κορυφή του δοντιού, ανυψώστε τον οδοντωτό τροχό με μοχλό χωρίς να τον περιστρέψετε και μετρήστε εκ νέου. Η διαφορά είναι η ακτινική χάραξη.

Εάν η χάραξη είναι μεγαλύτερη των 0,6 χιλιοστών, αντικαταστήστε τη συσκευή προστασίας από πτώση.

Δεν ρυθμίζεται. Αντικαταστήστε.

Η συσκευή ασφαλείας και η ταχύτητα ενεργοποίησής της

Η προοδευτική συσκευή ασφαλείας SAJ είναι το εξάρτημα που σταματά μια πέφτουσα καμπίνα. Αναπτύχθηκε από το Ινστιτούτο Έρευνας Δομικών Επιστημών της Σανγκάη και εγκρίθηκε από το Υπουργείο Κατασκευών το 1989, ενώ η σχεδίασή της έχει αποτελέσει πρότυπο του τομέα από τότε.

Μηχανικά, αποτελείται από έναν οδοντωτό τροχό που κινεί ένα κεντροφύγου μηχανισμό: εκκεντρικές μάζες, ένα πεταλωτό ελατήριο, ένα εξωτερικό κώνο και ένα εσωτερικό κωνικό τύμπανο. Όταν η ταχύτητα υπερβεί ένα καθορισμένο όριο, οι μάζες εκτίνονται, ο κώνος συμπλέκεται και η συσκευή επιβραδύνει την καμπίνα με την οδοντωτή ράβδο με την οποία είναι ήδη συμπλεγμένη.

Ονομαστικά φορτία πέδησης ανά μοντέλο:

Η χρήσιμη μηχανολογική σχέση είναι ανάμεσα στην ονομαστική ταχύτητα ανύψωσης και στην ταχύτητα στην οποία το σύστημα ενεργοποιείται πραγματικά. Από τους πίνακες προδιαγραφών των κατασκευαστών (OEM):

Έτσι, το σημείο ενεργοποίησης βρίσκεται περίπου 30 έως 40 % πάνω από την ονομαστική ταχύτητα. Μια ανεξάρτητη βιομηχανική πηγή αναφέρει τη γενική περιοχή ως 1,2 έως 1,4 φορές την ονομαστική ταχύτητα, γεγονός που συμφωνεί.

Απόσταση αντίδρασης, δηλαδή η απόσταση από τη στιγμή που το σύστημα αντιδρά μέχρι το σταμάτημα της καφέζας, καθορίζεται ως 0,15 έως 1,0 μ στο εγχειρίδιο του κατασκευαστή. Ένας προμηθευτής συσκευών ασφαλείας αναφέρει 0,3 έως 1,2 μέτρα, εκτός της ελεύθερης πτώσης. Σε κάθε περίπτωση, μια κλωβός που σταματά εντός ενός μέτρου λειτουργεί σωστά.

Οι δίδυμες συσκευές πρέπει να ταιριάζουν. Όπου εγκαθίστανται δύο συσκευές ασφαλείας, ο κατασκευαστής απαιτεί η διαφορά στην ταχύτητα ενεργοποίησης να μην υπερβαίνει 0,05 m/s, τόσο κατά την επαναφορά όσο και κατά την αντικατάσταση. Αντικαθιστάτε τις ως ζεύγος.

Ο δοκιμαστικός πτωτικός έλεγχος: κάθε τρεις μήνες

Αυτή είναι η νομική υποχρέωση που πιο συχνά παραβιάζεται επιτόπου.

Για κάθε ανελκυστήρα που χρησιμοποιείται για πρώτη φορά ή που κατασκευάζεται εκ νέου μετά τη μεταφορά του σε άλλη τοποθεσία, πρέπει να διεξαχθεί δοκιμαστικός πτωτικός έλεγχος με ονομαστικό φορτίο πριν από την κανονική χρήση. Μετά την κανονική χρήση, ο έλεγχος αυτός πρέπει να επαναλαμβάνεται κάθε τρεις μήνες για να διασφαλίζεται η ασφάλεια του ανελκυστήρα.

Τρεις ανεξάρτητες πηγές συμφωνούν στο διάστημα των τριών μηνών· μία προσθέτει «ή κάθε 1.000 ώρες λειτουργίας, ανάλογα με το ποιο συμβαίνει πρώτο».

Ο έλεγχος εκτελείται στο ονομαστικό φορτίο , με όλο το προσωπικό έξω από την κλωβό, χρησιμοποιώντας ειδικό πίνακα δοκιμής πτώσης που συνδέεται σε υποδοχή στο κάτω μέρος του πίνακα ελέγχου της κλωβού. Δύο πρακτικοί περιορισμοί που αξίζει να γνωρίζετε:

· Δεν επιτρέπονται δύο δοκιμές πτώσης εντός 15 λεπτά . Η συσκευή υπερθερμαίνεται.

· Η συσκευή ασφαλείας έχει ενεργό χρόνο ζωής 5 ετών και απαιτεί ετήσιος έλεγχος ανεξάρτητα από τη χρήση. Τα προγράμματα συντήρησης του κατασκευαστή προβλέπουν αντικατάσταση τουλάχιστον μία φορά κάθε 3 χρόνια, ανάλογα με την κατάσταση.

Η λίπανση γίνεται κάθε 120 ώρες λειτουργίας με λιπαντικό λιθίου βαθμού 2.

Τοποθέτηση: κλάση βιδών και ροπή σύσφιξης

Οι συνδετήρες της οδοντωτής ράβδου και του μαστού είναι κλάσης ιδιοκτησίας 8.8 ως πρότυπο. Οι τιμές ροπής δημοσιεύονται ανά σύνδεση στο εγχειρίδιο του ανελκυστήρα και διαφέρουν ανάλογα με το μέγεθος του βίδας και αν η επιφάνεια είναι γαλβανισμένη και στεγνή. Μην αντικαθιστάτε με γενικό πίνακα ροπής· οι ροπές σύνδεσης του μαστού, ειδικότερα, είναι ειδικές για το σχέδιο της διατομής.

Αυτό που έχει μεγαλύτερη σημασία από την απόλυτη τιμή είναι η επαναλαμβανόμενη ελέγξιμη επαλήθευση. Οι βίδες του μαστού χαλαρώνουν κατά τις πρώτες εβδομάδες λειτουργίας καθώς η κατασκευή εγκαθίσταται, και μια χαλαρή σύνδεση της οδοντωτής ράβδου εμφανίζεται ως σφάλμα προσανατολισμού (pitch error) στη σύνδεση, το οποίο στη συνέχεια «χτυπά» ο πινιόν.

Η επιλογή προμηθευτή οδοντωτής ράβδου για αυτόν τον τομέα

Τρεις παράγοντες διαχωρίζουν μια οδοντωτή ράβδο που λειτουργεί από μια που προκαλεί προβλήματα:

1. Συνεκτική γεωμετρία σύνδεσης. Κάθε σύνδεση αποτελεί δυνητικό σφάλμα προσανατολισμού (pitch error). Οι οδοντωτές ράβδοι που κόβονται και τελειώνουν ως συντονισμένο σύνολο συμπεριφέρονται καλύτερα από εκείνες που επιλέγονται τυχαία από αποθήκη.

2. Συνεκτική σκληρότητα κατά μήκος της ράβδου. Οι μαλακές περιοχές φθείρονται νωρίς και τοπικά, και η τοπική φθορά είναι αυτή που οδηγεί τη ράβδο πέραν του ορίου μέτρησης, ενώ το υπόλοιπο μήκος της ράβδου παραμένει εντάξει.

3. Τεκμηριωμένο υλικό και θερμική επεξεργασία. Για μια μηχανή που καλύπτεται από το πρότυπο EN 12159, αυτό συμπεριλαμβάνεται στο τεχνικό αρχείο, και ένας προμηθευτής που δεν μπορεί να το παράσχει δημιουργεί πρόβλημα συμμόρφωσης για τον κατασκευαστή ανελκυστήρα.

Παράγουμε εμπρός τα ράφια τροχιάς τύπου 8 γι’ αυτήν την εφαρμογή στο δικό μας εργοστάσιο, με κοπή και θερμική επεξεργασία εντός της εγκατάστασης, γεγονός που μας επιτρέπει να διατηρούμε τη γεωμετρία των συνδέσεων σε όλη την παρτίδα.

Συχνές Ερωτήσεις

Μπορώ να αντικαταστήσω μόνο τα φθαρμένα τμήματα του ράφιου;

Ναι, και αυτή είναι η συνήθης πρακτική, εφόσον το αντικαταστατικό ράφι ταιριάζει με το υφιστάμενο ως προς το module, την ποιότητα των δοντιών και τη γεωμετρία στερέωσης. Η ανάμειξη ραφιών από διαφορετικές πηγές σε έναν ίδιο στύλο είναι η αιτία των σφαλμάτων βήματος στις συνδέσεις.

Το πινιόν έχει μέτρηση 36,2 mm σε δύο δόντια. Είναι άχρηστο;

Όχι. Το όριο είναι 35,8 mm, οπότε τα 36,2 mm είναι ακόμα λειτουργικά, αλλά απέχουν 0,4 mm από την αντικατάσταση. Σχεδιάστε την αντικατάσταση εγκαίρως, αντί να περιμένετε την επόμενη επιθεώρηση.

Γιατί η συσκευή ασφαλείας διαθέτει δικό της πινιόν αντί να χρησιμοποιεί το πινιόν κίνησης;

Επειδή πρέπει να λειτουργεί όταν αποτύχει η κίνηση, συμπεριλαμβανομένης της περίπτωσης κατά την οποία σπάει ο πινιόνιος κίνησης ή αποτυγχάνει ο μειωτήρας. Η ανεξαρτησία είναι ο στόχος.

Είναι διαπραγματεύσιμο το διάστημα των 3 μηνών για τον έλεγχο με πτώση, εάν η ανυψωτική συσκευή χρησιμοποιείται ελαφρά;

Ο κατασκευαστής καθορίζει 3 μήνες μετά την έναρξη της κανονικής χρήσης. Ορισμένες βιομηχανικές κατευθυντήριες γραμμές προσθέτουν εναλλακτικά τις 1.000 ώρες, όποιο από τα δύο ερχόταν πρώτο. Οι τοπικές ρυθμίσεις μπορεί να είναι αυστηρότερες. Θεωρήστε τους 3 μήνες ως προεπιλογή και ελέγξτε την αρμόδια νομοθεσία σας.

Πόση χαλαρότητα πρέπει να ρυθμίσω;

Ανατρέξτε στο εγχειρίδιο της ανυψωτικής συσκευής για το συγκεκριμένο μοντέλο. Η γενική αρχή είναι ότι δεν πρέπει να είναι ούτε τόσο σφιχτή ώστε να παρεμποδίζει τη λειτουργία, ούτε τόσο χαλαρή ώστε να επιτρέπει κρούσεις. Εάν ακούτε χτυπήματα υπό φόρτιση, είναι πολύ χαλαρή ή οι οδηγοί τροχίσκοι είναι φθαρμένοι.

Μπορεί μια φθαρμένη οδοντωτή ράβδος να ζημιώσει τη συσκευή ασφαλείας;

Ναι, μπορεί. Ο πινιόνιος της συσκευής ασφαλείας μπλέκεται με την ίδια οδοντωτή ράβδο. Η υπερβολική χαλαρότητα από μια φθαρμένη ράβδο σημαίνει ότι ο πινιόνιος της συσκευής ασφαλείας επίσης λειτουργεί με κακή σύμπλεξη, και ο κατασκευαστής προειδοποιεί ειδικά ότι η λανθασμένη χαλαρότητα μπορεί να ζημιώσει τη συσκευή.

Η εταιρεία Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. κατασκευάζει οδοντωτούς οδηγούς, οδοντωτούς τροχούς και εξαρτήματα μετάδοσης από το 2008. Προμηθεύουμε οδοντωτούς οδηγούς με μέτρο 8 και αντίστοιχους οδοντωτούς τροχούς για εφαρμογές ανελκυστήρων κατασκευής, οι οποίοι τέμνονται και υφίστανται θερμική επεξεργασία στο δικό μας εργοστάσιο, ώστε η γεωμετρία των αρθρώσεων να παραμένει σταθερή σε όλη την παρτίδα. Αποστείλετε μας το σχέδιο της διατομής του στύλου και το ονομαστικό φορτίο και θα σας προσφέρουμε ένα αντίστοιχο σύνολο.