Zębnik i koło zębate dźwigu budowlanego: limity zużycia, luz osiowy oraz test spadku

Podnośnik budowlany to jedna z nielicznych maszyn, w której uszkodzenie zęba kółka zębatego może skutkować śmiercią ludzi. Ten pojedynczy fakt determinuje sposób określania, inspekcji i wymiany zębatki i kółka zębatego oraz wyjaśnia, dlaczego podane w tym artykule wartości konserwacyjne są wyrażone jako bezwzględne wymiary, a nie procentowe limity zużycia stosowane w innych obszarach przekładni mocy.

Dostarczamy zębatki i kołki zębate do tego sektora, a pytania, które otrzymujemy od producentów podnośników oraz zespołów konserwacyjnych na budowach, zawsze dotyczą tych samych trzech zagadnień: kiedy zębatka uznaje się za zużytą, jaka wartość luzu jest prawidłowa oraz jak urządzenie bezpieczeństwa i kółko napędowe dzielą obciążenie. Poniżej znajdują się odpowiedzi wraz z rzeczywistymi wartościami liczbowymi.

Co reguluje norma EN 12159

EN 12159 to europejska norma dotycząca dźwigów budowlanych do przewozu osób i materiałów z kabinami prowadzonymi pionowo. Obejmuje dźwigi stałe i tymczasowe, obsługujące określone poziomy postoju, z kierowcą lub sterowaniem automatycznym; stosuje się ją do dźwigów używanych na budowach do przewozu ludzi i towarów.

Norma ma znaczenie handlowe, ponieważ dźwig wprowadzany na rynek EOG musi jej spełniać. Wymóg ten przenosi się na dostawców komponentów: materiał zębników, jakość zębów oraz śledzalność stają się częścią dokumentacji maszyny.

W Ameryce Północnej odpowiednikiem jest norma ANSI/ASSE A10.4 dotycząca dźwigów osobowych i wind pracowniczych na budowach i placach rozbiórkowych. Jest to inny dokument o innej strukturze; warto zauważyć, że norma ISO 16368, którą czasem cytują w tym kontekście, dotyczy faktycznie mobilnych podnośników roboczych, a nie dźwigów wspinalnych. Nie są to wymienialne odniesienia.

Napęd: moduł 8 i wiele kół zębatych

Standardowe dźwigi klasy SC działają modułem 8 szczytami. Jest to zgodne z dokumentacją producenta, z której korzystamy, zarówno w przypadku kół pasowych napędu, jak i koła pasowego urządzenia bezpieczeństwa.

Prędkość zadziałania urządzenia bezpieczeństwa mieści się mniej więcej w zakresie od 30 do 40 procent powyżej nominalnej prędkości podnoszenia.

Typowy napęd SC200/200 składa się z dwóch lub trzech zestawów: silnika, sprzęgła, reduktora i koła pasowego, wszystkie współpracujące z tym samym szczyciem, przy czym koło pasowe urządzenia bezpieczeństwa jest zamontowane na osobnym wałku. Moc silników podawana jest w tabelach producenta w postaci „16,5 kW × 2” lub „24 kW × 3”, co bezpośrednio wskazuje liczbę zainstalowanych jednostek napędowych. Koło pasowe urządzenia bezpieczeństwa ma 15 zębów w typowej konfiguracji SAJ30/SAJ40, choć istnieją również wersje o 12 zębach.

Szczycy są montowane sekcjami, przykręcane do poszczególnych odcinków masztu, więc maszt o wysokości 100 metrów składa się z ułożonych jeden na drugim, połączonych ze sobą sekcji szczyców. Jakość połączeń (spliców) decyduje o tym, czy koło pasowe porusza się płynnie, czy też uderza przy każdym połączeniu.

Luzy: nie są kwestią preferencji, lecz określonym parametrem technicznym

To właśnie tutaj zaczynają się większość problemów występujących na budowie.

Instrukcja producenta OEM wyraźnie określa konsekwencje popełnienia błędu:

Zbyt mała lub zbyt duża luźność spowoduje zakleszczenie zazębienia, nietypowe drgania i hałas oraz może nawet uszkodzić urządzenie bezpieczeństwa.

Zbyt ścisłe zazębienie powoduje zakleszczenie zębów, ich nagrzewanie się i zaciskanie. Zbyt luźne zazębienie sprawia, że koło zębate uderza w każdą ściankę zęba zamiast płynnie wchodzić w zazębienie – to właśnie powoduje charakterystyczny dźwięk uderzeniowy słyszalny w przypadku źle konserwowanych dźwignic oraz przyspiesza zużycie zębnicy.

Geometria zazębienia jest ustalana przez role prowadzące, a nie przez śruby mocujące zębnicę. Jeśli role są zużyte, koło zębate znajduje się w niewłaściwej odległości osiowej i żadna korekta położenia zębnicy nie rozwiąże tego problemu. Dlatego granice zużycia podane poniżej obejmują również role prowadzące.

Granice zużycia: wartości, które rzeczywiście wymuszają wymianę

Zespoły terenowe zwykle proszą o podanie procentu. Dane serwisowe producenta OEM nie działają w ten sposób – określają one bezwzględne wymiary oraz metodę pomiaru dla każdego elementu.

Granica zużycia koła zębatego napędowego, mierzona jako długość normalna wspólna na dwóch zębach.

Kołek napędowy , zmierzony na dwóch zębach za pomocą mikrometru normalnego:

To jest 1,3 mm dopuszczalnego zużycia, około 3,5% nowej wartości. Procent obliczono arytmetycznie na podstawie dwóch podanych wartości; w instrukcji podano wyłącznie wartości w milimetrach, a to właśnie wartości w milimetrach są kryterium pomiarowym.

Stojak : zmierzony za pomocą standardowego okrągłego pręta o średnicy 18 mm oraz suwmiarką przesuwną. Wskaźnik pomiarowy umieszczany jest w przestrzeni między zębami, a pomiar wykonuje się względem punktu odniesienia. Należy pamiętać, że jest to kontrola typu „tak/nie” zgodnie z wartością podaną w rysunku producenta (OEM) dla konkretnego dźwigu, dlatego wartość graniczną należy odczytać z dokumentacji własnej maszyny, a nie zakładać uniwersalnej wartości.

Ząb spiralny (w skrzyni biegów napędu):

Wałki prowadzące, kolumny o przekroju 76 mm:

Dla dźwigów szybkobieżnych i sterowanych częstotliwościowo wymiar A wynosi 80 mm (nowy) z limitem 75 mm, a wymiar B wynosi 78,5 mm (nowy) z limitem 76 mm. Dla słupów o przekroju 89 mm wymiar A wynosi 78 mm (nowy) z limitem 73 mm.

Luzy promieniowe wału urządzenia bezpieczeństwa ma własny wyzwalacz wymiany i jest najczęściej pomijany, ponieważ wymaga uchwytu. Zamocuj podporę pomiarową w odległości ok. 1,0 mm nad kółkiem zębatym, zmierz luz do wierzchołka zęba, podnieś koło zębate dźwignią bez jego obracania i zmierz ponownie. Różnica stanowi luz promieniowy.

Jeśli luz przekracza 0,6 mm, wymień urządzenie zapobiegające spadaniu.

Nie regulować. Wymienić.

Urządzenie bezpieczeństwa oraz jego prędkość wyzwalania

Urządzenie bezpieczeństwa o działaniu stopniowym SAJ to element zatrzymujący spadającą kabinę. Zostało opracowane przez Szanghajski Instytut Naukowo-Badawczy Budownictwa i otrzymało pozytywną ocenę Ministerstwa Budownictwa w 1989 r.; od tego czasu jego konstrukcja stanowi normę branżową.

Mechanicznie urządzenie to składa się z koła zębatego napędzającego mechanizm odśrodkowy: mas ekscentrycznych, sprężyny motylkowej, zewnętrznego stożka oraz wewnętrznego bębna stożkowego. Powyżej ustalonej prędkości masy ekscentryczne odciągane są na zewnątrz, stożek wpasowuje się w zazębienie, a urządzenie hamuje kabinę przy użyciu zębatki, z którą jest już sprzęgnięte.

Obciążenia hamowania nominalne według modelu:

Przydatna zależność inżynierska dotyczy związku między nominalną prędkością podnoszenia a rzeczywistą prędkością zadziałania urządzenia. Z tabel specyfikacji dźwigów producenta (OEM):

Punkt wyzwalania znajduje się zatem w przybliżeniu o 30–40 % powyżej prędkości znamionowej. Niezależne źródło branżowe podaje ogólny zakres jako 1,2–1,4-krotność prędkości znamionowej, co się zgadza.

Odległość chwytania, czyli odległość od momentu reakcji urządzenia na zatrzymanie kabiny, określona jest jako 0,15–1,0 m w instrukcji producenta. Dostawca urządzenia zabezpieczającego podaje zakres 0,3–1,2 m, nie uwzględniając swobodnego spadania. W obu przypadkach klatka zatrzymująca się w odległości do jednego metra działa prawidłowo.

Urządzenia podwójne muszą być dopasowane. Gdy zamontowano dwa urządzenia zabezpieczające, wymóg producenta dotyczy maksymalnej różnicy prędkości zadziałania wynoszącej 0,05 m/s, zarówno przy ponownym ustawianiu, jak i wymianie. Należy je wymieniać parami.

Test spadania: co trzy miesiące

Jest to jedno z obowiązków prawnych najczęściej pomijanych na budowie.

Każda dźwignica po raz pierwszy uruchamiana lub nowo zbudowana po przeniesieniu na inne miejsce musi zostać poddana testowi spadania z obciążeniem nominalnym przed rozpoczęciem normalnej eksploatacji. Po rozpoczęciu normalnej eksploatacji test ten należy powtarzać co trzy miesiące, aby zapewnić bezpieczeństwo dźwignicy.

Trzy niezależne źródła potwierdzają interwał trzech miesięcy; jedno z nich dodatkowo określa „lub co 1000 godzin pracy, w zależności od tego, co nastąpi wcześniej.”

Test przeprowadza się przy obciążeniu znamionowym , przy wszystkich osobach poza klatką, za pomocą dedykowanego przycisku testu spadku podłączonego do gniazda umieszczonego na dole skrzynki sterującej klatki. Warto znać dwa praktyczne ograniczenia:

· Żadne dwa testy spadku w ciągu 15 minut . Urządzenie przegrzewa się.

· Urządzenie bezpieczeństwa ma 5-letni okres skutecznej trwałości użytkowej i wymaga roczna inspekcja niezależnie od intensywności użytkowania. Harmonogramy konserwacji producenta orzekają o wymianie co najmniej raz na 3 lata w zależności od stanu technicznego.

Smarowanie odbywa się co 120 godzin pracy za pomocą smaru litowego klasy 2.

Montaż: klasa śrub i moment dokręcania

Zaciski szyny i masztu są klasy wytrzymałości 8.8 standardowo. Wartości momentów dokręcania są podawane w instrukcji dźwigu osobno dla każdego połączenia i zależą od średnicy śruby oraz od tego, czy powierzchnia jest ocynkowana i sucha. Nie stosować ogólnych tabel momentów dokręcania; wartości momentów dla połączeń masztu są szczególnie dopasowane do konstrukcji danego odcinka.

Istotniejsze niż dokładna wartość liczbowe jest ponowne sprawdzanie. Śruby masztu luzują się w pierwszych tygodniach eksploatacji w miarę osiadania konstrukcji, a luźne połączenie szyny objawia się błędem kroku w styczce, który następnie uderza ząbek koła zębatego.

Wybór dostawcy szyny dla tego sektora

Trzy czynniki odróżniają szynę działającą prawidłowo od szyny powodującej problemy:

1. Spójna geometria połączeń. Każde połączenie stanowi potencjalne źródło błędu kroku. Szyny cięte i dopasowane jako zestaw działają lepiej niż szyny pobrane z losowego zapasu.

2. Spójna twardość na całej długości. Miejsca miększe zużywają się wcześniej i lokalnie, a lokalne zużycie to właśnie to, co powoduje przekroczenie granicy tolerancji pomiarowej przy zachowaniu dobrego stanu reszty pręta.

3. Udokumentowane materiały i obróbka cieplna. Dla maszyny objętej normą EN 12159 dane te znajdują się w pliku technicznym; dostawca, który nie jest w stanie ich dostarczyć, powoduje problem zgodności dla producenta dźwigu.

W naszej własnej fabryce produkujemy rusztowania modułu 8 do tego zastosowania – cięcie i obróbkę cieplną wykonujemy wewnętrznie, co pozwala nam zachować stałą geometrię łączenia w całej partii.

Najczęściej zadawane pytania

Czy mogę wymienić tylko zużyte odcinki rusztowania?

Tak, jest to standardowa praktyka, pod warunkiem, że nowe rusztowanie ma taki sam moduł, jakość zębów i geometrię montażu jak istniejące. Błędy skoku w miejscach połączeń powstają właśnie wtedy, gdy na jednym maszcie stosuje się rusztowania pochodzące z różnych źródeł.

Zębnik ma średnicę 36,2 mm mierzoną po dwóch zębach. Czy należy go wycofać z eksploatacji?

Nie. Graniczna wartość wynosi 35,8 mm, więc 36,2 mm nadal jest dopuszczalne do użytkowania, ale różni się o 0,4 mm od wartości granicznej. Zaplanuj wymianę z wyprzedzeniem, zamiast czekać na kolejną inspekcję.

Dlaczego urządzenie bezpieczeństwa ma własny zębnik zamiast korzystać z zębnika napędowego?

Ponieważ musi działać w przypadku awarii napędu, w tym gdy zębatka napędu ulegnie uszkodzeniu lub przekładnia ulegnie awarii. Niezależność jest kluczowa.

Czy 3-miesięczny interwał testu upadku można negocjować w przypadku lekkiego użytkowania podnośnika?

Producent oryginalny (OEM) określa 3 miesiące po rozpoczęciu normalnego użytkowania. Niektóre wytyczne branżowe dodają alternatywny limit 1000 godzin – obowiązuje wcześniejszy termin. Przepisy lokalne mogą być surowsze. Traktuj 3 miesiące jako domyślny termin i sprawdź obowiązujące przepisy w swoim regionie.

Jaka wartość luzu osiowego powinna zostać ustawiona?

Znajdź ją w instrukcji obsługi konkretnego modelu podnośnika. Ogólna zasada brzmi: luz nie może być ani zbyt mały (co zakłóca pracę), ani zbyt duży (co dopuszcza uderzenia). Jeśli słyszysz stukanie pod obciążeniem, luz jest zbyt duży lub rolek prowadzących jest zużyty.

Czy zużyta zębnica może uszkodzić urządzenie bezpieczeństwa?

Może. Zębatka urządzenia bezpieczeństwa zazębia się z tą samą zębnicą. Nadmierny luz osiowy spowodowany zużyciem zębnicy oznacza, że zębatka urządzenia bezpieczeństwa również pracuje przy niewłaściwym zazębieniu, a producent oryginalny (OEM) wyraźnie ostrzega, że niewłaściwy luz osiowy może uszkodzić to urządzenie.

Firma Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. produkuje zębniki, kółka zębate oraz elementy przekładni od 2008 roku. Dostarczamy zębniki o module 8 oraz pasujące do nich kółka zębate przeznaczone do dźwigów budowlanych; są one frezowane i poddawane obróbce cieplnej w naszej własnej fabryce, dzięki czemu geometria połączeń pozostaje spójna w całej partii. Wyślij nam rysunek sekcji masztu oraz nominalną ładowność – przygotujemy ofertę na komplet pasujących elementów.