Part 3: deconstrucció del subsistema de transferència de càrrega-

A la part 2, vam establir que la ranura de la polea és un component de sacrifici dissenyat per protegir la corda de filferro. Ara, analitzem el maquinari que suporta la pròpia polea. Aquest conjunt-el coixinet, l'eix (pin) i el seu segellat-és el punt de pivot per al 100% de la càrrega. El seu fracàs no és-negociable i catastròfic.

1. Paràmetre crític: el coixinet (la interfície de rotació)

El coixinet és un component dissenyat per resoldre un sol problema de física:minimitzant el coeficient de friccióentre la polea giratòria i l'eix estacionari. La selecció no és arbitrària; és un càlcul.

Mode d'error 1: aplicació incorrecta del tipus de coixinet.

Causa:Utilitzant un coixinet de càrrega baixa-(com un casquet de bronze llis) en un sistema de càrrega alta-alta-velocitat o viceversa. Els buixos són senzills, però tenen alts índexs de fricció i desgast. Els coixinets de rodets/boles tenen una fricció baixa, però són complexos i poden ser trencadissos sota càrregues de xoc extremes.

Resultat:Convulsió. L'elevada fricció d'un coixinet fallat o inadequat genera una calor extrema. Aquesta calor provoca l'expansió tèrmica, soldant la polea, el coixinet i l'eix en un únic component agafat. La corda serà llavorsarrossegara través de la polea congelada, abraçant-se ràpidament, o el propi eix intentarà girar, destruint-ne el muntatge.

Mode d'error 2: superació de la capacitat de càrrega.

Causa:Especificació d'un coixinet basat en elestàticacàrrega (el pes de l'objecte) sense calcular eldinàmiccàrrega (xocs, vibracions i forces d'acceleració).

Resultat:Esquinçament i col·lapse. Els elements rodants interns del coixinet (boles o corrons) o la pista de rodadura es cansaran, es trencaran i es desintegraran. Això introdueix fragments metàl·lics al conjunt, la qual cosa accelera la fallada. El resultat és una pèrdua de concentricitat, un "bamboleig" de la polea i un eventual col·lapse del camí de càrrega.

Especificació d'enginyeria:El coixinet ha d'estar dissenyat per a les especificitats del sistemacàrrega, velocitat i entorn.

Classificació de càrrega:El coixinetClassificació de càrrega dinàmica (C)s'ha de calcular per proporcionar una vida útil L10 objectiu (el nombre de revolucions sobreviurà el 90% dels coixinets). Per a aplicacions de grua, això sovint requereixcoixinets de rodets cònicsocoixinets de rodets esfèricsque pot suportar càrregues radials elevadesiles càrregues axials (d'empenta) introduïdes per elevacions no-verticals.

Tipus: Segellat-per-coixinets de boles de vidapot ser acceptable per a polees "ocioses" de baixa-càrrega i-ocupació baixa.Casquilles de bronzenomés són acceptables per a un ús intermitent de-velocitat molt baixa, càrrega alta- (p. ex., punt- de la pluma) on la rotació és mínima.

2. Paràmetre crític: l'eix / passador (la ruta de càrrega)

L'eix (o passador de la polea) és la columna vertebral estructural del conjunt. Funciona com abiga sotmesa a esforç tallant i moments de flexió. És el pont que transmet tot el vector de càrrega des del coixinet a l'estructura de la grua (les "galetes" del bloc).

Mode de fallada: Fractura per cisalla o fatiga.

Causa 1 (cisalla):La càrrega supera la resistència al tall final del material. Es tracta d'una fallada de "força bruta" causada per un pin de mida inferior o una sobrecàrrega catastròfica.

Causa 2 (fatiga):El passador suporta milions de cicles de càrrega (aixecament i baixada). Les micro-esquerdes es formen als punts de concentració de tensió (per exemple, espatlles, forats de lubricació) i creixen amb cada cicle fins que el passador falla amb una càrrega.molt per sotala seva força de disseny original.

Resultat:Desconnexió total i instantània del conjunt de la polea de la grua. Aquesta és la definició de fracàs catastròfic.

Especificació d'enginyeria:L'eix és un component-de gran tensió que no pot ser un article "commodity".

Material:Ha de ser un acer aliat-resistent a la fatiga-alta (p. ex.,4140o4340). L'acer estàndard de baix-carboni (p. ex., A36) és inadequat i perillós.

Disseny:El diàmetre del pin és un càlcul directe basat en la càrrega màxima i l'amplada dels suports (les plaques de la galta) per gestionar els esforços de cisalla i flexió.

Retenció:El passador s'ha de bloquejar mecànicament al seu lloc. Un simple ajustament-no és suficient. S'ha d'assegurar amb unplaca de retenció, passador o circlipper evitar "caminar" (moviment lateral) que desallotjaria el passador del seu suport estructural.

3. Paràmetre crític: lubricació i segellat (el protocol ambiental)

El coixinet i l'eix són un subsistema-mecanitzat amb precisió. Aquest subsistema gairebé sempre es desplega en el pitjor entorn possible: pols, sorra, sorra i aigua. La lubricació i el segellat són els seussistema operatiuitallafoc.

Mode de fallada: contaminació i fam.

Causa:Falla dels segells. Un sol gra de sorra o gota d'aigua entra al conjunt del coixinet. La sorra es converteix en una pasta de mòlta abrasiva. L'aigua provoca corrosió (òxid).

Resultat:La geometria interna del coixinet està destruïda. La fricció augmenta, la calor s'acumula i el greix (lubricant) es trenca o s'expulsa. Aquesta "falla de lubricació" condueix directament a la fallada de convulsió descrita al paràmetre 1.

Especificació d'enginyeria:La vida útil del conjunt depèn al 100% de la seva integritat de segellat.

Segellat:El conjunt ha de tenir un sistema de segellat robust. Això pot anar des de simplessegells de llavisa complexossegells de laberintper a entorns extrems. El segell no és una idea posterior; és un component principal del disseny.

Lubricació:El sistema ha de tenir un protocol clar per a la re{0}}lubricació (un pin "engreixable-" amb un accessori Zerk) o ha de ser certificat"segellat-per-la vida"unitat (comú en garbes més petites). Si cal re-lubricar, l'especificació ha de definir eltipus de greix(per exemple, complex de liti EP-2) i elinterval de servei.

Conclusió: L'Assemblea com a unitat única

El conjunt de transferència de càrrega-no és una col·lecció de peces intercanviables. És un únic subsistema dissenyat.

Eltipus de rodamentdicta eldisseny de l'eix. Elmaterial de l'eixdicta elcapacitat de càrrega. Elprotocol de segellatdicta elvida útil funcional del sistema.

Una fallada en qualsevol d'aquests tres paràmetres compromet tota la cadena de transferència de càrrega, canviant el sistema d'un component de desgast-i-previsible a una responsabilitat imprevisible i catastròfica.

A la part 4:Desconstruirem l'enllaç final de la cadena: elIntegració estructural, analitzant com es connecta el bloc de la polea, el ganxo o el punt de fixació amb la superestructura de la grua i els modes de fallada habituals en aquests punts de muntatge d'{0}}alta tensió.