天井クレーンのブレーキホイールの故障：円形表面の欠陥の原因と治療

工業生産における重要な設備として、天井クレーンの安全性と信頼性は生産効率と操作安全性に直接影響します。

天井クレーンのブレーキホイールは天井クレーンの重要な部品であり、ブレーキング中に高強度の摩擦と圧力を受けるため、さまざまな欠陥が発生しやすく、クレーンの正常な動作と耐用年数に影響を与えます。

天井クレーンがさまざまな過酷な環境で広く使用されるようになると、ブレーキホイールの故障頻度が徐々に増加し、特に円形欠陥の出現が設備の安全な操作に深刻な課題をもたらしました。しかし、既存の研究のほとんどは、工業生産の重要な設備である天井クレーンの一般的な欠陥に焦点を当てており、その安全性と信頼性は、生産効率と操作の安全性に直接影響します。

天井クレーンのブレーキホイールは、表面の亀裂や摩耗などの重要な部分ですが、天井クレーンのブレーキホイールの表面の円形欠陥とその原因については、比較的研究がほとんど行われていません。この記事では、天井クレーンのブレーキホイールの円形欠陥を分析し、具体的な原因を探り、効果的な治療対策と予防策を提案します。

鋳造プロセス、熱処理プロセス、動作環境に関する包括的な説明を通じて、天井クレーンのブレーキホイールの信頼性に関する実用的なガイダンスを提供します。

天井クレーンのブレーキホイールの主な欠陥と分析

天井クレーンに対する環境要因の影響

まず、天井クレーンは通常、ほこりや金属不純物が多い環境で稼働します。不純物は機械内部に入り込みやすく、部品の摩耗が進みます。長期的には故障率が上昇し、使用時の安全性能が低下し、寿命が大幅に短縮されます。

第二に、クレーンの作業負荷の大きさと性質がクレーンに与える影響は、通常の操作では、部品にかかる負荷が平均設計負荷よりも大きい場合、ブレーキタイルの摩耗が激しくなり、 天井クレーンのブレーキホイール長期間にわたる高負荷操作はクレーンの耐用年数に影響します。安定した負荷は摩耗が少なく、故障が少なく、耐用年数が長くなることが実証されています。

天井クレーンのブレーキホイールの欠陥

天井クレーンのブレーキホイールは複数の鋳造部品で構成されており、鋳造工程で発生した欠陥は必然的にブレーキホイールに反映され、主に以下の点で現れます：

• それは、鍛造品の外側に、粗い外面、穴、しわ、未充填、折り目、ひび割れなどとして現れます。
• 内部に緩み、亀裂、粗大結晶、ヘアライン、白斑、偏析、介在物、表面脱炭、樹枝状結晶、粗大結晶リング、収縮残留物、非鉄金属の浸透、酸化膜、流線障害などが現れます。
• いくつかは、第 2 相の沈殿など、微細構造に反映されます。
• 鍛造品の性能に反映されるものの中には、常温強度や塑性、靭性、疲労特性などが不合格、瞬間強度、長期強度、長期塑性、クリープ強度などの高温特性や高温・低温疲労特性が使用要件を満たさないなどがあります。クレーンホイールの鍛造品の表面品質の問題であれ、内部の性能欠陥であれ、通常は互いに影響を及ぼし合い、密接に関連し、互いに伴い、悪循環を形成します。

天井クレーンのブレーキホイールの欠陥発見

天井クレーンは、使用頻度が高く、負荷が大きく変動するため、さまざまな機構で始動とブレーキのサイクルが頻繁に発生します。特定の期間内にブレーキ操作を実行する必要があるとき、ブレーキの性能が理想的でないことがよくあります。同時に、多くのクレーン オペレーターは、専門的で熟練した操作スキルを欠いています。

作業過程では、クレーンを斜めに傾けることが多く、吊り荷が吊り上げ点の鉛直点にありません。クレーンの吊り上げ点が定位置になる前に、車両を後進させて定位置ブレーキの目的を達成します。また、クレーンの作業中、ブレーキタイルとブレーキホイールの間には頻繁に摩擦が発生し、ブレーキタイルがある程度摩耗し、天井クレーンのブレーキホイールに深いスラグトラップ円形欠陥が現れます。

鋭いハンマーで天井クレーンのブレーキ輪の穴を叩くと、砂が砕ける音が聞こえます。これは、天井クレーンのブレーキ輪の材質が破損して硬くなり、表面の黒い円形の欠陥にスラグが存在する傾向があることを示しています。

天井クレーンの定期検査中に、吊り上げ操作構造システムの部品が操作中に異常な音を立てていることが判明し、綿密な検査の結果、天井クレーンのブレーキホイールの表面にいくつかの円形の欠陥があることがわかりました。これらの欠陥の内壁は粗く、暗褐色です。図に示すように、欠陥の直径はそれぞれ7mmと3mm、深さは12mmと5mmです。

天井クレーンのブレーキホイールの欠陥の原因

• 天井クレーンのブレーキホイールの鋳造工程では、溶鋼の脱ガスが不十分で、製錬工程で溶鋼の脱酸素が不十分で、図に示すように、溶鋼にガスが多すぎます。そのため、「過冷却」による局所収縮の程度が大きすぎることが多く、ブレーキホイール自体が不均一に鋳造され、気泡が発生します。
• 金型キャビティ内に残留物があり、灌流中にキャビティの排出がスムーズではありません。灌流プロセス中に砂粒やその他の破片が金型内に落ち、鋳鋼部品の部分が十分に満たされません。物体内部に空隙が存在するため、収縮時に自然温度の冷却効果により表皮層は一定の硬度を維持しますが、内部収縮効果により表面に凹みが形成されます。
• 鋳造工程では、ガスが金属の流れとキャビティ壁の間に挟まれ、完全に排出できず、ブレーキホイールの該当部分に気泡が発生します。この気泡がキャビティ内に大量に集まると、鋳鋼のエッジや表面部分に現れます。

上記の分析から、材質、鋳造プロセス、および使用プロセスにおける要因により、ブレーキタイルと天井クレーンのブレーキホイールの接触面の応力集中領域に大きな引張応力と圧縮応力が発生することがわかります。これらの応力は鋳物の弾性強度の限界を超えており、不適切な操作と頻繁な摩擦と相まって、深いスラグトラップ円形欠陥が露出します。

治療方法

天井クレーンのブレーキホイールの品質管理

クレーンブレーキホイールの耐用年数と性能を向上させるには、製造工程で品質と性能を管理し、生産技術で品質管理を強化する必要があります。天井クレーンブレーキホイールの製造工程では、そのプロセスと生産技術は、鋳造→焼入れ→機械加工→中周波焼入れ、焼戻し→研削のプロセスを厳密に遵守する必要があります。

このうち、焼ならし温度は100kWトロリー型抵抗炉で完了できる約830℃に制御する必要があり、焼ならし時間は1時間以内に制御する必要があります。また、焼ならし温度は95kWウェル型抵抗炉で完了できる約350℃に制御する必要があり、焼ならし時間は1時間以内に制御する必要があります。

天井クレーンブレーキホイールの熱処理工程では、材料熱処理の表面硬度を35～45HRに制御し、硬化層の深さを23mmに制御する必要があります。これにより、天井クレーンブレーキホイールの硬度と耐摩耗性が向上し、鋼の弾性限界と総合的な機械的性質が向上し、鋼の材料特性や化学的性質が向上します。

天井クレーンのブレーキホイールとブレーキタイルの間の隙間を調整する

クレーンのブレーキ板と天井クレーンのブレーキホイールとの間の隙間は、ブレーキホイールの制動性能をある程度決定します。ブレーキホイールとブレーキ板との間の隙間が小さい場合、クレーンのブレーキホイールが頻繁に作動する間に、両者の間に深刻な摩擦が生じます。ブレーキ板の表面の材料が摩擦によって押しつぶされると、ブレーキ板を固定するボルトが天井クレーンのブレーキホイールに直接擦れます。

この摩擦によってブレーキホイールに生じる損傷は極めて深刻であるため、クレーン操作者はクレーンのブレーキホイールとブレーキタイルの隙間を厳密に点検する必要があります。両者の隙間が小さすぎることが判明した場合は、直ちに適切な基準に調整して正常な動作を確保する必要があります。

検査の強化

ブレーキホイールは、クレーンの作業プロセスで最も故障しやすい部品の 1 つです。そのため、オペレーターは、クレーンの通常の使用中にブレーキホイールを定期的に検査する必要があります。検査内容は主に次の点です。

• ブレーキホイールとブレーキタイルの間の隙間を詳細に測定し、作業プロセス中にブレーキホイールとブレーキタイルの間の隙間が科学的かつ合理的な範囲内に保たれていることを確認します。
• クレーンを操作する過程では、操作中のブレーキホイールの音が正常かどうかに注意してください。
• ブレーキホイールを定期的に点検・整備し、摩耗を科学的に評価・合理的に予測し、ブレーキホイールの表面に安全性に影響する欠陥がないか点検します。
• ブレーキレバーの圧縮スプリングを点検してください。スプリングの弾力性が不十分であることが判明した場合は、直ちに交換する必要があります。

安全技術検査

橋形クレーンのブレーキホイールを点検する場合は、以下の手順に従ってください。

• シフトごとに一度慎重にチェックする必要があります。
• 検査官は、巻尺を使用してブレーキホイールの両側のクリアランスの量を測定することができ、それは国家規格の要件を満たす必要があります。
• ノギスを使用してブレーキホイールのリムの厚さを測定できます。摩耗前のブレーキホイールのリムの直径が整数値であることが必要です。これにより、ブレーキホイールのリムの元の厚さを迅速かつ正確に計算し、摩耗の厚さを計算します。
• ブレーキホイールの摩擦面が清潔であることを確認してください。油やその他の汚れが見つかった場合は、すぐに清掃する必要があります。

橋梁クレーンの検査時には、以下の注意事項を厳守してください。

• 検査プロセス中、検査官はTSG 51-2023「特別設備安全技術仕様」の規定に従ってコンポーネントを1つずつ厳密に検査するものとします。
• 橋形クレーンの検査プロセスでは、発見された欠陥と主要な幾何学的寸法を詳細に記録または撮影し、将来の検査で的を絞って比較できるようにする必要があります。
• 部品の検査や各種性能試験の際には、クレーンの動作中に異常音がないか注意深く聞き、可動部品に明らかな変形、摩耗、穴、その他の欠陥がないかよく観察し、データを注意深く測定して記録します。
• 検査およびテストのプロセス中に見つかった問題がユーザー ユニットに時間どおりに通知され、詳細な説明、修正意見、および提案が提供されるようにします。

まとめ

天井クレーンのブレーキホイールの円形欠陥は、設備の安全操作と寿命に影響を与える重要な問題です。ブレーキホイールの欠陥の原因分析と治療対策の検討を通じて、この記事では、次の3つの重点的な改善計画を提案しています。

• 鋳造プロセスの改善：ブレーキホイールは、鋳造プロセス中に溶鋼の脱ガスおよび脱酸素プロセスを厳密に制御し、気泡とスラグの発生を減らし、発生源からの円形表面欠陥の形成を回避する必要があります。
• 熱処理の最適化: 合理的な熱処理プロセスにより、ブレーキホイール材料の硬度と耐摩耗性が向上し、高応力および高温環境での性能が向上し、耐用年数が延長されます。
• 操作およびメンテナンス仕様：ブレーキホイールの日常的な検査とメンテナンス、特にブレーキホイールとブレーキタイルの隙間の調整を強化し、不要な摩耗と応力集中を減らし、クレーンの安全な操作を確保します。

シンディ

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私はシンディです。クレーン業界で 10 年間の勤務経験があり、豊富な専門知識を蓄積してきました。500 社以上のお客様にご満足いただけるクレーンを選んできました。クレーンに関するご要望やご質問がございましたら、お気軽にご連絡ください。専門知識と実務経験を活かして、問題解決のお手伝いをいたします。