ความล้มเหลวของเครื่องยกที่ไม่ได้เกิดจากความผิดพลาดของเฟือง และทำไมนั่นถึงทำให้สถานการณ์แย่ลงไปอีก
ในปี 2022 บริษัทก่อสร้างแห่งหนึ่งในเกาหลีใต้ประสบปัญหาฟันเฟืองหักในเฟืองตัวหนอนของระบบยกวัสดุ หลังจากใช้งานไปได้เพียงแปดเดือนในโครงการก่อสร้างอาคารสูงในเมืองอินชอน การตรวจสอบพบสาเหตุทางกลไกโดยตรงอย่างรวดเร็ว คือ วัสดุของเพลาตัวหนอนเป็นเหล็กกล้าชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ C45 ไม่ใช่เหล็กกล้าชุบแข็งแบบผ่านเนื้อวัสดุ 40Cr ตามที่ระบุไว้ในเอกสารจัดซื้อจัดจ้าง ผู้จำหน่ายได้เปลี่ยนวัสดุโดยไม่แจ้งให้ทราบ เพลา C45 ที่มีความแข็ง 48 HRC เทียบกับ 40Cr ที่มีความแข็ง 54 HRC ทำให้เกิดความแตกต่างของความแข็งที่ไม่เพียงพอเมื่อเทียบกับล้อบรอนซ์ดีบุกภายใต้แรงกระแทกจากการทำงาน 15-20 ครั้งต่อวันภายใต้ภาระเต็มที่
แต่สิ่งที่สำคัญกว่านั้นคือข้อกำหนดทางเทคนิคเอง เอกสารจัดซื้อระบุว่าเป็น D2 สำหรับงานปานกลาง แต่ลักษณะการรับน้ำหนักจริง — เริ่มจากการรับน้ำหนักเต็มพิกัดหลายครั้งต่อกะ การรับแรงกระแทกเมื่อถังคอนกรีตแกว่งเข้าไปในรอก และการรับน้ำหนักเกินพิกัดเป็นครั้งคราวจากตัวล็อคถังที่ติดขัด — ต้องเป็น D3 สำหรับงานหนักเป็นอย่างน้อย โดยมีปัจจัยการกระแทกสูงถึง 2.5 เท่าในเหตุการณ์ที่ถังกระแทก อุปกรณ์ถูกระบุและจัดซื้อเป็น D2 แต่ใช้งานจริงเหมือน D3 การเปลี่ยนวัสดุทำให้ความเสียหายเกิดขึ้นเร็วขึ้น แต่หากใช้ข้อกำหนด D2 ที่ถูกต้องกับรอกนี้ ก็จะเกิดความเสียหายเช่นกัน — เพียงแต่ช้ากว่า
ความท้าทายด้านข้อกำหนดในการก่อสร้างและการทำเหมือง: รูปแบบการรับน้ำหนักในอุตสาหกรรมหนักมักไม่คงที่ เช่น เครื่องผสมคอนกรีตทำงานได้อย่างราบรื่นที่แรงบิด 40% เป็นเวลา 20 นาที จากนั้นก็เจอปัญหาหินติดขัดที่แรงบิด 2.8 เท่าของแรงบิดที่กำหนด เป็นเวลา 0.3 วินาที หรือสายพานลำเลียงในเหมืองแร่ทำงานที่แรงรับน้ำหนัก 65% เป็นเวลาหลายชั่วโมง จากนั้นก็เจอปัญหาแรงรับน้ำหนักพุ่งสูงขึ้นอย่างฉับพลันเมื่อหินตกลงบนสายพาน การกำหนดคุณสมบัติโดยพิจารณาจากแรงรับน้ำหนักเฉลี่ยจึงเป็นวิธีการที่ผิด การกำหนดคุณสมบัติโดยพิจารณาจากแรงรับน้ำหนักสูงสุดพร้อมกับปัจจัยการใช้งานที่เหมาะสมเท่านั้น จึงจะทำให้ได้อายุการใช้งานที่เชื่อถือได้
ปัจจัยห้าประการที่แยกหน้าที่การก่อสร้างออกจากหน้าที่อุตสาหกรรม
การรับแรงกระแทก
อุปกรณ์ก่อสร้างและเหมืองแร่ต้องเผชิญกับแรงบิดที่พุ่งสูงขึ้นอย่างฉับพลันและมีความรุนแรงสูง จากการติดขัดของวัสดุ การหยุดกะทันหันขณะรับน้ำหนัก และแรงกระแทกจากการเทวัสดุ โดยทั่วไปแล้วค่า Impact Factor ที่ 2.0-3.0 เท่าของแรงบิดขณะทำงานจะอยู่ที่ 1.25-1.5 เท่า ความแตกต่างนี้ทำให้ต้องใช้วิธีการเลือกวัสดุที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง เช่น ควรใช้ ZCuAl10Fe3 อลูมิเนียม-เหล็กบรอนซ์ (ความแข็งแรงดึง 550 MPa) แทน ZCuSn10Pb1 ดีบุกบรอนซ์ (220 MPa) สำหรับการใช้งานที่ต้องการความทนทานต่อแรงกระแทกสูง
ช่วงอุณหภูมิสุดขั้ว
สถานที่ก่อสร้างในเกาหลีมีการทำงานตลอดทั้งปี: อุณหภูมิในฤดูหนาวของจังหวัดคังวอนอาจสูงถึง -15 องศาเซลเซียส ในขณะที่อุณหภูมิภายในบ้านในเดือนกรกฎาคมอาจสูงถึง +40 องศาเซลเซียส สำหรับเครื่องจักรที่ตากแดด การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิถึง 55 องศาเซลเซียสนี้กว้างเกินไปสำหรับน้ำมันหล่อลื่นทั่วไปที่มีความหนืดระดับมาตรฐานที่จะรักษาความหนาของฟิล์มน้ำมันให้เพียงพอตลอดช่วงอุณหภูมิ น้ำมันหล่อลื่นสังเคราะห์ PAO ที่มีค่าดัชนีความหนืด (VI) มากกว่า 150 จึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับอุปกรณ์ที่ทำงานในสภาพอากาศหนาวเย็นในฤดูหนาว
การปนเปื้อนจากสารกัดกร่อน
ฝุ่นคอนกรีต ฝุ่นถ่านหิน อนุภาคหิน และโคลนเจาะ เป็นสิ่งที่พบเห็นได้ทั่วไปในสถานที่ก่อสร้างและเหมืองแร่ สิ่งเหล่านี้เข้าไปภายในระบบผ่านซีลเพลาที่สึกหรอ ตัวกรองระบายอากาศที่ไม่เพียงพอ และความเสียหายของข้อต่อตัวเรือน อนุภาคหินขนาด 50 ไมโครเมตรเพียงอนุภาคเดียวที่หมุนเวียนอยู่ในร่องเฟืองตัวหนอน ทำให้เกิดการสึกหรอแบบเสียดสีทั้งบนเกลียวและด้านข้างของฟันเฟือง ซึ่งเร็วกว่าการสึกหรอทางไตรโบโลยีปกติหลายเท่าตัว
ความแปรผันของรอบการทำงาน
โดยทั่วไปแล้ว เครื่องจักรในสายการผลิตภาคอุตสาหกรรมจะทำงานที่ภาระคงที่ แต่เครื่องจักรในงานก่อสร้างนั้นมีลักษณะการทำงานที่แปรผันได้ เช่น เครนยกของอาจหยุดทำงานเป็นเวลาหลายนาที จากนั้นก็ยกน้ำหนักสูงสุด แล้วก็หยุดทำงานอีกครั้ง การรับภาระที่ไม่ต่อเนื่องเช่นนี้หมายความว่าสมดุลทางความร้อนแทบจะไม่เกิดขึ้นเลย แต่การทำงานของเฟืองกลับต้องรับภาระสูงมากกว่าค่าเฉลี่ยที่คาดการณ์ไว้
ข้อกำหนดด้านเอกสาร
รอกและอุปกรณ์ยกในงานก่อสร้างในเกาหลีต้องเป็นไปตามพระราชบัญญัติความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงานและมาตรฐานการก่อสร้างของเกาหลี (KCS) ที่เกี่ยวข้อง สำหรับระบบขับเคลื่อนด้วยเกียร์ใดๆ ในงานยกหรือเคลื่อนย้ายที่มีพื้นที่สำหรับคนอยู่ด้านล่าง การตรวจสอบการล็อกตัวเองและการรับรองวัสดุที่ได้รับการบันทึกไว้เป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการรับรองความปลอดภัยของเครื่องจักร
ประเภทการใช้งาน D3 และ D4 — ข้อกำหนดเฉพาะมีการเปลี่ยนแปลงอะไรบ้าง
การเปลี่ยนจาก D2 สำหรับงานปานกลางไปเป็น D3 สำหรับงานหนัก ไม่ใช่แค่การเพิ่มปัจจัยการใช้งานเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนวัสดุเพลาที่ต้องการ โลหะผสมของล้อ ข้อกำหนดการอบชุบความร้อน และข้อกำหนดการตรวจสอบความลึกของชั้นผิวด้วย การเปลี่ยนแปลงแต่ละอย่างเป็นการแก้ไขปัญหาความเสียหายเฉพาะอย่างที่ข้อกำหนด D2 ไม่สามารถป้องกันได้
| พารามิเตอร์ข้อมูลจำเพาะ | D2 งานปานกลาง | D3 งานหนัก | D4 งานหนัก |
|---|---|---|---|
| ปัจจัยโหลด | 40-70% ที่ได้รับการจัดอันดับ | 70-90% ที่ได้รับการจัดอันดับ | 90-100% ต่อเนื่อง |
| ปัจจัยผลกระทบสูงสุด | 1.50 | 2.0 | 3.0 |
| วัสดุเพลาหนอน | 40Cr ชุบแข็ง | SCM415 คาร์บูไรซ์ | SCM415 หรือ 42CrMo คาร์บูไรซ์ |
| ความแข็งของพื้นผิวเพลา | 50-56 HRC | 58-62 HRC | 58-62 HRC + ตรวจสอบความลึกของเคสแล้ว |
| ความลึกของเคสที่บริเวณรอยต่อราก | ไม่มีข้อมูล — ผ่านการชุบแข็ง | ความหนาขั้นต่ำ 0.8 มม. (ตรวจสอบโดยการทดสอบวิคเกอร์ส) | อย่างน้อย 1.0 มม. (ระบุไว้ในใบรับรอง) |
| ล้ออัลลอย | ZCuSn10Pb1 ดีบุกบรอนซ์ | ZCuAl10Fe3 อะลูมิเนียม-เหล็กบรอนซ์ | ZCuAl10Fe3 + ฮับ GGG40 (โมดูลขนาดใหญ่) |
| ความแข็งแรงดึงของล้อ | ~220 เมกะปาสคาล | ~550 เมกะปาสคาล | ~550 MPa + ผ่านการทดสอบการดัดงอของดุมล้อแล้ว |
| มาตรฐานการติดตั้งรูเจาะ | มาตรฐาน H7/n6 | H7/p6 (การรบกวน) | H7/p6 พร้อมการคำนวณการรบกวนแบบเต็มรูปแบบ |
| ข้อกำหนดของซีล | ซีลริมฝีปาก NBR, IP54+ | ซีลกันน้ำ FKM, มาตรฐาน IP65 ขั้นต่ำ | FKM ฝาคู่ กันน้ำระดับ IP67 ขั้นต่ำ |
| ช่วงอุณหภูมิ | ตัวเรือนทนอุณหภูมิ 0 ถึง +80 องศาเซลเซียส | แร่ธาตุหรือ PAO ตามอุณหภูมิ | PAO สังเคราะห์บังคับ |
| เอกสารล็อคตัวเอง | เครื่องวัดพิกัดสามมิติมาตรฐานเท่านั้น | มีการคำนวณการล็อคตัวเองให้มาด้วย | เอกสารด้านความปลอดภัยครบถ้วน |
| เอกสารเกี่ยวกับพลังอำนาจของเกาหลี | ใบรับรองวัสดุ + CMM | ใบรับรองวัสดุ + CMM + บันทึกความลึกของชิ้นงาน | ชุดเอกสารทางวิศวกรรมครบวงจร |
การใช้งานในงานก่อสร้างและเหมืองแร่ — ข้อกำหนดอุปกรณ์เฉพาะ
ระบบขับเคลื่อนดรัมผสมคอนกรีต
การหมุนอย่างต่อเนื่อง สภาพแวดล้อมที่มีการเสียดสีสูง คอนกรีตสามารถแทรกซึมผ่านซีลที่ไม่เหมาะสมได้ วัสดุ: D2-D3, เพลา 40Cr, ล้อ ZCuSn10Pb1 หรือ ZCuAl10Fe3 มาตรฐาน IP65 ขั้นต่ำ ปัจจัยการใช้งาน 1.75 สำหรับการติดขัดของวัสดุรวมเป็นครั้งคราว
ลิฟต์ขนส่งวัสดุ (พื้นที่สำหรับบุคลากรอยู่ด้านล่าง)
ระบบล็อคตัวเองเป็นข้อบังคับ พร้อมเอกสารความปลอดภัย มาตรฐาน D3 ขั้นต่ำ เพลา SCM415 เฟืองตัวหนอนแบบสตาร์ทเดี่ยว ระบบล็อคตัวเองได้รับการตรวจสอบแล้วที่อุณหภูมิ -10 องศาเซลเซียส (อุณหภูมิใช้งานในฤดูหนาว) โดยใช้น้ำมันที่ระบุ Korea Ever-Power จัดเตรียมเอกสารระบบล็อคตัวเองแบบครบถ้วนเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐาน KCS
สายพานลำเลียงแร่สำหรับการทำเหมืองแบบเข้ามุม
ใช้งานระดับ D3-D4 รับน้ำหนักได้ 70-100% ล้อ ZCuAl10Fe3 จำเป็นสำหรับการรับแรงกระแทกจากแร่ มาตรฐาน IP67 สำหรับการทำเหมืองใต้ดิน ฝุ่นถ่านหิน: มีช่องระบายอากาศแบบมีตัวกรองและตัวเรือนแรงดันบวก หรือแบบปิดผนึกตลอดอายุการใช้งาน
อุปกรณ์ปูและบดอัดถนน
การสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่องจากเครื่องยนต์ เครื่องอัดดิน และพื้นผิวถนน การสั่นสะเทือนจะเร่งการสึกหรอที่ข้อต่อของตัวเรือนและส่วนต่อประสานของรูเจาะ ระบุการประกอบแบบแน่น H7/p6 สำหรับรูเจาะ ตรวจสอบความเข้ากันได้ของวัสดุยาแนวข้อต่อตัวเรือนกับสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือน
อุปกรณ์เจาะและขุดอุโมงค์
การซีลกันน้ำใต้ระดับน้ำ: มาตรฐาน IP68 ขั้นต่ำ ทนต่ออุณหภูมิ: อุปกรณ์เจาะสร้างความร้อน มาตรฐาน PAO ISO VG 460 เป็นสิ่งจำเป็น เพลาสแตนเลสสำหรับสภาพแวดล้อมการขุดอุโมงค์ที่เปียกชื้น
การหมุนและกำหนดตำแหน่งของเครน
ใช้งานเป็นช่วงๆ แรงบิดเริ่มต้นสูง ข้อกำหนด D3 สำหรับเฟืองตัวหนอนขับวงแหวนหมุน แรงโมเมนต์จากน้ำหนักของเครนที่อยู่นอกศูนย์กลางทำให้เกิดความเค้นทั้งในแนวรัศมีและแนวแกนที่เพลาเฟืองตัวหนอน ตรวจสอบการเลือกตลับลูกปืนสำหรับการรับน้ำหนักแบบผสม
การผลิตชุดเกียร์ D3 และ D4 ที่บริษัท Ever-Power ประเทศเกาหลี
 |
 |
 |
 |
 |
 |
วิศวกรรมภาคสนามสำหรับงานหนัก
กรณีศึกษาเฟืองตัวหนอนในงานก่อสร้างและเหมืองแร่ 4 กรณี — ข้อกำหนด ข้อบกพร่อง และวิธีแก้ไข
สถานการณ์: โครงการก่อสร้างอาคารสูงในเมืองอินชอนใช้เครื่องยกวัสดุแบบเฟืองตัวหนอนที่กำหนดตามมาตรฐาน D2 (งานปานกลาง) ลักษณะการใช้งานจริงประกอบด้วยการเริ่มทำงาน 15-20 ครั้งต่อรอบการทำงานภายใต้ภาระเต็มที่ การกระแทกเป็นครั้งคราวจากการแกว่งของถังคอนกรีต และการทำงานที่อุณหภูมิ -8 องศาเซลเซียสในเดือนมกราคม ความเสียหายของวัสดุเพลา C45 เป็นสาเหตุโดยตรง แต่ข้อกำหนด D2 ไม่เพียงพอสำหรับสภาวะการทำงาน D3 ไม่ว่าวัสดุเพลาจะเป็นอะไรก็ตาม
ปณิธาน: การอัพเกรดสเปคอย่างสมบูรณ์: เพลาเหล็กชุบแข็ง SCM415 (ความแข็ง 58-62 HRC ความลึกของชั้นผิว 0.9 มม. ตรวจสอบแล้วที่รอยต่อโคนเพลา) ล้อ ZCuAl10Fe3 (ความแข็งแรงดึง 550 MPa เทียบกับ 220 MPa ของเดิม) น้ำมันหล่อลื่น PAO ISO VG 460 (ความหนืดในการสตาร์ทเย็นเพียงพอที่อุณหภูมิ -15 องศาเซลเซียส) ซีล FKM IP65 ตัวควบคุมมอเตอร์แบบซอฟต์สตาร์ทเพื่อจำกัดแรงบิดเริ่มต้นไว้ที่ 1.4 เท่าของพิกัด มีเอกสารประกอบครบถ้วนพร้อมระบบล็อคอัตโนมัติสำหรับเอกสารความปลอดภัยในสถานที่ปฏิบัติงาน
สถานการณ์: โรงงานผลิตคอนกรีตผสมเสร็จแห่งหนึ่งต้องเปลี่ยนชุดเฟืองตัวหนอนที่ขับเคลื่อนดรัมผสมทุกๆ 9-11 เดือน การตรวจสอบชุดขับเคลื่อนที่ชำรุดพบว่ามีการสึกหรออย่างรุนแรง ทั้งด้านข้างของเกลียวเพลาและหน้าฟันเฟืองมีรอยขีดข่วนขนานกันละเอียดในทิศทางการเลื่อน การวิเคราะห์น้ำมันยืนยันการปนเปื้อนของซิลิกาที่ 1,200 ppm ซีลเพลาตัวเรือนเป็น NBR มาตรฐาน ซึ่งไม่เหมาะสมสำหรับการสัมผัสกับคอนกรีตเหลวอย่างต่อเนื่อง
ปณิธาน: ซีลเพลา FKM แบบสองชั้นพร้อมวงแหวนขูดคอนกรีตที่ทางออกของเพลา ตัวเรือนได้รับการซีลใหม่ด้วยสารประกอบปะเก็นซิลิโคน (เข้ากันได้กับความเป็นด่างของคอนกรีต) เพิ่มการตรวจสอบซีลรายไตรมาสในตารางการบำรุงรักษา เพิ่มปลั๊กระบายน้ำแม่เหล็กพร้อมการตรวจสอบด้วยสายตาเป็นประจำทุกเดือน ชุดเกียร์ขับเครื่องผสมเป็นไปตามข้อกำหนด D2 อื่นๆ สาเหตุของความล้มเหลวคือการปนเปื้อน ไม่ใช่การใช้งานต่ำกว่าข้อกำหนดของระดับการทำงาน
สถานการณ์: สายพานลำเลียงแร่แบบเปิดในเหมืองถ่านหินแห่งหนึ่งในจังหวัดคังวอนประสบปัญหาตามฤดูกาลสองประการ ได้แก่ กระแสไฟเกินขณะสตาร์ทเครื่องในเดือนมกราคม (-18 องศาเซลเซียส) และการสึกหรอที่เร่งขึ้นในฤดูร้อนเนื่องจากฝุ่นถ่านหินเข้าไปภายในผ่านช่องระบายอากาศที่ไม่เพียงพอ ปัญหาทั้งสองเกิดจากข้อกำหนดของสารหล่อลื่น: สารหล่อลื่นชนิดแร่ ISO VG 460 (มีความหนืดสูงเกินไปที่อุณหภูมิ -18 องศาเซลเซียส ทำให้สตาร์ทเครื่องในสภาพอากาศเย็นไม่ได้) และตัวเรือนที่ไม่ได้ปิดสนิท ทำให้ฝุ่นถ่านหินถูกดูดเข้าไปทางช่องระบายอากาศ
ปณิธาน: น้ำมันหล่อเย็นสังเคราะห์ PAO ISO VG 220 (จุดไหล -40 องศาเซลเซียส ความหนืดที่เหมาะสมที่ -18 องศาเซลเซียสสำหรับการสตาร์ทมอเตอร์ตามปกติ) ตัวเรือนปิดสนิทพร้อมช่องระบายอากาศกรองขนาด 10 ไมโครเมตร ซีลเพลา FKM ทดแทนซีล NBR เดิม คุณสมบัติ D3 (เพลา SCM415 + ล้อ ZCuAl10Fe3) สำหรับสายพานลำเลียงที่รับแรงกระแทกจากการกระแทกของแร่
สถานการณ์: การก่อสร้างอุโมงค์ในเมืองใต้แม่น้ำฮันจำเป็นต้องใช้ระบบขับเคลื่อนเฟืองตัวหนอนในอุปกรณ์เสริมสำหรับการเจาะอุโมงค์ ซึ่งทำงานในสภาพแวดล้อมดินที่อิ่มตัวด้วยน้ำอย่างเต็มที่ แต่ระบบขับเคลื่อนดังกล่าวกลับประสบปัญหาการรั่วซึมของน้ำภายในไม่กี่สัปดาห์หลังการติดตั้ง มาตรฐาน IP65 จึงไม่เพียงพอสำหรับสภาพการใช้งานจริง คือการจุ่มลงในตะกอนแม่น้ำและน้ำใต้ดินเป็นระยะๆ
ปณิธาน: ข้อกำหนด IP68: ซีลเพลา FKM แบบสองชั้นพร้อมซีลเขาวงกตเพิ่มเติม ข้อต่อตัวเรือนปิดผนึกด้วยสารประกอบปะเก็นอีพ็อกซี่สองส่วน (ไม่ใช่แบบไร้อากาศ — สารประกอบแบบไร้อากาศจะสูญเสียการยึดเกาะเมื่อแช่น้ำเป็นเวลานาน) PAO ISO VG 460 พร้อมชุดสารยับยั้งการกัดกร่อน เพลา SS316 สำหรับไดรฟ์ทั้งหมดในบริเวณอิ่มตัว มีกำหนดการตรวจสอบตัวเรือนและเปลี่ยนซีลทุกไตรมาส
เกาหลี เอเวอร์พาวเวอร์
ผลิตภัณฑ์เฟืองตัวหนอนสำหรับงานหนัก D3 และ D4
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับงานหนัก
เฟืองตัวหนอนสำหรับงานก่อสร้างและเหมืองแร่ — คำถามจากวิศวกรภาคสนามและผู้จัดการอุปกรณ์
ระบุชุดเฟืองตัวหนอนสำหรับงานหนักของคุณ
ระบุประเภทการใช้งาน ระดับการใช้งาน (D3 หรือ D4) ช่วงอุณหภูมิแวดล้อม ข้อกำหนดด้าน IP สภาวะการรับแรงกระแทก และข้อกำหนดด้านเอกสาร (KCS, CE หรือมาตรฐาน) บริษัท Korea Ever-Power จะส่งข้อมูลจำเพาะ D3/D4 ที่ได้รับการยืนยัน พร้อมเอกสารความลึกของตัวเรือนและการคำนวณการล็อคตัวเองกลับมาภายในหนึ่งวันทำการ
บรรณาธิการ: Cxm
