天井クレーンのたわみの計算方法

天井クレーンは、産業環境で重い荷物を持ち上げて輸送するための不可欠なツールです。ただし、天井クレーンを安全かつ効率的に操作するには、クレーンのたわみを理解することが重要です。この記事では、たわみとは何か、なぜそれが重要なのか、天井クレーンのたわみを計算する方法について説明します。

たわみとは？

たわみとは、クレーンの構造が負荷を受けて曲がったり変形したりする度合いのことです。天井クレーンの設計、操作、保守を行う際に考慮すべき重要な要素です。クレーンのたわみは、重量の配分、加速、振動など、さまざまな要因によって発生する可能性があります。

たわみが重要な理由

天井クレーンのたわみは、安全性と効率性に重大な影響を与える可能性があります。クレーンの構造が過度にたわむと、クレーンが転倒し、オペレーターや近くにいる人が危険にさらされる可能性があります。さらに、過度のたわみはクレーン部品の疲労にもつながり、クレーンの寿命を縮め、メンテナンス費用を増加させる可能性があります。

垂直たわみの基準

垂直たわみ基準とは、昇降装置に許容される最大 (垂直) たわみ比を指します。垂直方向のたわみは水平方向のたわみとは異なりますが、閉鎖軌道橋クレーンでは両方が考慮されます。垂直方向のたわみとは、垂直軸に沿ったクレーンのブリッジ、トラック、またはブームの位置の変化を指します。

ほとんどのクレーン システムは、設置、基礎の剛性、配管、チューブ、鋼板、板金の厚さ許容差の標準偏差を製造元が制御できないため、おおよそのたわみで製造されています。つまり、製造元が定義したたわみの上下の多少の偏差は正常とみなされます。ただし、天井クレーンが標準設置マニュアルに従って設置され、製造元の設置保守マニュアルに従って保守されている場合、リフト製品の安全性と、選択した定格容量および性能基準に対応できることが保証されます。

安全規格のたわみ測定

安全規格のたわみを測定する場合、たわみは容量125%ではなく、容量100%で測定されます。天井走行クレーンの動作および走行試験に関する ANSI 規格 (ANSI/ASME B30.2) によれば、「標準たわみは定格容量の 100% の荷重で測定し、適用される設計規格で指定された許容たわみを超えてはなりません」 」クレーンの種類ごとに、たわみ値はクレーンの全長、スパン、またはリーチによって異なります。

垂直たわみの計算

ワークステーション (密閉型軌道) ブリッジ クレーンの場合、垂直方向のたわみ値は、重いブリッジ クレーンよりも小さくなります。密閉型トラック ワークステーション ブリッジ クレーンのたわみ限界は L/450 です。ここで、「L」はクレーンの長さまたはスパンです。つまり、ワークステーション ブリッジ クレーンのたわみを決定するには、まずそのスパンまたは長さを知る必要があります。この方程式は通常、総たわみが非常に小さいため、インチまたはセンチメートルで測定されます。たわみがインチ単位で測定された値よりも大きい場合は、問題がある可能性があります。

たとえば、ワークステーションの橋形クレーンに 34 フィートの橋があるとします。たわみは、まず測定単位をフィートからインチに変更することで決定できます。34 フィートの橋は 408 インチの長さです (フィート x 12 = インチ)。408 インチを密閉型橋形クレーンの指定たわみ限度 (L/450) で割ります。すると、たわみは 1 インチ未満 (0.9 インチ) になります。

水平たわみの計算

天井クレーンでは垂直方向のたわみを考慮することが重要ですが、水平方向のたわみも吊り上げ装置の安全性と信頼性を確保するための重要な要素です。水平たわみは、最大定格荷重がかかったときのクレーンの滑走路ビームの中心線での変位として定義されます。

クレーンの水平方向のたわみは、通常、たわみゲージまたはレーザー測定ツールによって測定されます。たわみゲージは、全荷重時の中心線におけるクレーンの滑走路ビームの相対的な動きを測定する装置です。一方、レーザー測定ツールは、レーザーを使用して 2 点間の距離を測定し、たわみを計算します。

天井クレーンの許容水平たわみは、通常、ブリッジクレーンではスパンの 1/600、ジブクレーンでは高さの 1/400 に設定されています。ただし、これは特定の設計基準とメーカーの仕様によって異なる場合があります。

組織仕様

前述したように、天井クレーンの許容たわみ値は、クレーンごとに、また関連ごとに異なる場合があります。そのため、天井クレーンの設計、設置、保守を行う際には、メーカーまたは関連協会が設定した組織仕様を参照することが重要です。

たとえば、Crane Manufacturers Association of America (CMAA) は、北米で使用される天井クレーンの基準を設定しています。 CMAA は、使用目的の厳しさに基づいて天井クレーンを 6 つのサービス クラスに分類しています。サービスクラスごとに、許容たわみや耐荷重などの仕様が異なります。

天井クレーンのたわみを計算する方法は?

天井クレーンのたわみは、いくつかの異なる式を使用して計算できます。天井クレーンのたわみを計算する手順は次のとおりです。

ステップ 1: 負荷を決定する

まず、クレーンが持ち上げる荷物の重量を決定します。この重量には、荷物の重量と持ち上げ装置の重量を含める必要があります。

ステップ 2: 負荷分散を決定する

次に、クレーンの構造全体に荷物の重量がどのように分散されるかを決定します。これは、クレーンの設計、使用する吊り上げ装置、荷物の形状とサイズによって異なります。

ステップ 3: たわみを計算する

荷重と荷重分布を決定したら、次の式を使用してクレーンのたわみを計算できます。

たわみ = (5 x 荷重 x 距離^4) / (384 x 弾性率 x 慣性モーメント)

どこ：

荷重 = 持ち上げる荷重の重量

距離 = 荷重の中心からたわみを測定するポイントまでの距離

弾性係数 = 材料の剛性と変形に対する抵抗の尺度

慣性モーメント = 構造物の曲げに対する抵抗の尺度

たわみに影響する要因

天井クレーンのたわみには、いくつかの要因が影響します。考慮すべき最も重要な要因のいくつかを次に示します。

負荷の重量

負荷の重量は、たわみに影響を与える最も重要な要因の 1 つです。負荷が重くなるほど、クレーンのたわみが大きくなります。

負荷分散

クレーンの構造全体にわたって荷物の重量がどのように分散されるかによっても、たわみが影響を受ける可能性があります。重量の分散が不均一だと、クレーンのたわみが一部の領域で他の領域よりも大きくなる可能性があります。

クレーンの設計

クレーン自体の設計もたわみに影響を与える可能性があります。クレーンのブームの長さ、使用する吊り上げ装置の種類、クレーンの総重量などの要因はすべて、負荷がかかったときにクレーンがたわむ程度に影響する可能性があります。

クレーンのメンテナンス

最後に、クレーンのメンテナンスもたわみに影響する可能性があります。時間の経過とともに、クレーン部品の摩耗により、負荷がかかったときにクレーンのたわみが大きくなる可能性があります。

天井クレーンのたわみを計算することは、クレーンの安全性と効率を確保するために不可欠です。たわみとは何か、なぜそれが重要なのか、そしてどのように計算するのかを理解することで、クレーンのオペレーターとメンテナンスの専門家は、クレーンを最適な状態に保ち、事故のリスクを最小限に抑えることができます。