Roda Derek Tempa: Pemilihan Material, Peringkat Beban, dan Panduan Pembuatan Derek Industri Berat

Kegagalan roda derek bukan sekadar peristiwa pemeliharaan — ini adalah insiden keselamatan. Ketika roda derek patah atau tergelincir karena beban, konsekuensinya berkisar dari beban terjatuh dan kerusakan struktural hingga korban jiwa. Namun pemilihan dan spesifikasi roda derek sering kali dianggap sebagai keputusan pembelian komoditas, karena pembeli hanya memilih berdasarkan harga dan baru mengetahui konsekuensinya setelah terjadi kegagalan dini.

Perbedaan antara roda derek tempa yang ditentukan dengan benar dan diproduksi dengan benar dan pengecoran di bawah standar tidak terlihat dengan mata telanjang. Hal ini terlihat pada umur kelelahan pada pembebanan siklik, pada ketahanan terhadap patah mendadak pada beban kejut, pada tingkat keausan tapak pada tekanan kontak yang tinggi — dan pada akhirnya pada total biaya kepemilikan selama masa pakai derek.

Panduan ini memberi insinyur pengadaan, manajer pemeliharaan derek, dan insinyur pabrik kerangka teknis untuk menentukan roda derek dengan benar — mencakup pilihan mendasar antara konstruksi tempa dan cor, pemilihan material dan kekerasan, perhitungan kapasitas beban, geometri flensa, dan parameter kualitas manufaktur yang menentukan apakah roda akan mencapai masa pakai yang ditentukan atau gagal sebelum waktunya.

Bagian 1: Jenis Roda Derek dan Penerapannya

Sebelum memilih bahan dan spesifikasi, penting untuk memahami berbagai konfigurasi roda derek dan kondisi pengoperasian yang harus dijalani masing-masing roda derek.

1.1 Berdasarkan Jenis Derek

Roda Derek Di Atas Kepala (Jembatan) — Roda Derek EOT

Roda derek di atas kepala berjalan di atas rel landasan yang ditinggikan, memikul seluruh beban jembatan ditambah beban yang diangkat. Roda truk ujung (roda perjalanan jembatan) membawa beban terbesar — ​​biasanya 4 roda per truk ujung, masing-masing membawa 25–35% dari total berat derek ditambah muatan. Roda troli perjalanan silang membawa beban troli ditambah beban yang diangkat dan biasanya dijalankan pada rel berprofil rendah pada gelagar jembatan.

Karakteristik utama:

• Kisaran beban: kapasitas derek 5–500+ ton

• Kecepatan: biasanya 10–80 m/mnt untuk perjalanan jembatan, 5–40 m/mnt untuk perjalanan lintas

• Siklus kerja: bervariasi dari ringan (A1–A3) hingga sangat berat (A7–A8) tergantung pada aplikasi

• Lingkungan: dalam ruangan (bersih) hingga luar ruangan (terkena cuaca, debu, panas)

Roda Gantry Crane

Derek gantry dijalankan pada rel di permukaan tanah, dengan struktur derek ditopang langsung pada roda. Beban pada roda biasanya lebih tinggi dibandingkan derek di atas kepala dengan kapasitas setara karena struktur gantrinya sendiri lebih berat. Derek gantri luar ruangan di pelabuhan, galangan kapal, dan pabrik baja terkena kondisi lingkungan yang paling parah.

Karakteristik utama:

• Kisaran beban: kapasitas derek 50–1.000+ ton

• Kecepatan: biasanya 5–30 m/menit

• Ukuran rel: biasanya A75–A150 atau rel derek yang setara

• Lingkungan: seringkali di luar ruangan, terkena cuaca, atmosfer laut, atau kontaminasi industri

Roda Sendok Derek

Derek sendok di pabrik baja membawa sendok logam cair — aplikasi derek yang paling menuntut dalam hal beban, suhu, dan konsekuensi kegagalan. Beban roda bisa melebihi 100 ton per roda. Pancaran panas dari sendok meningkatkan suhu roda secara signifikan.

Karakteristik utama:

• Kisaran beban: kapasitas derek 100–400+ ton

• Siklus kerja: A7–A8 (sangat berat — pengoperasian terus-menerus)

• Suhu: suhu permukaan roda bisa mencapai 80–120°C akibat pancaran panas

• Akibat kegagalan: bencana besar — ​​tumpahan logam cair

Roda Derek Metalurgi dan Proses

Derek di pabrik peleburan aluminium, pengecoran logam, dan pabrik kimia menghadapi serangan bahan kimia selain pembebanan mekanis. Material roda harus tahan terhadap korosi dari atmosfer proses.

1.2 Berdasarkan Profil Roda

Roda Flange Ganda (Paling Umum)

Dua flensa, satu di setiap sisi tapak, membatasi roda secara lateral pada rel. Digunakan ketika rel harus memandu roda di kedua arah lateral — standar untuk sebagian besar aplikasi overhead dan gantry crane.

Roda Flensa Tunggal

Satu flensa di satu sisi saja. Digunakan dalam aplikasi di mana satu sisi derek dipandu oleh flensa dan sisi lainnya bebas untuk mengakomodasi ekspansi termal struktur landasan pacu. Umum pada gantry crane bentang panjang.

Roda Tapak Datar (Tanpa Flensa)

Tanpa flensa — roda dipandu dengan cara lain (rol pemandu atau geometri rel). Digunakan dalam beberapa aplikasi khusus di mana keausan flensa menjadi masalah.

Roda Tapak Meruncing

Tapaknya memiliki sedikit lancip (biasanya 1:20 hingga 1:40) yang menyebabkan roda terpusat pada rel melalui gerakan tapak yang berbentuk kerucut. Mengurangi kontak flensa dan keausan flensa. Lebih disukai untuk aplikasi siklus kecepatan tinggi atau tugas tinggi.

Bagian 2: Roda Derek Tempa vs. Roda Derek Cor - Perbandingan Definitif

Ini adalah keputusan spesifikasi yang paling penting untuk roda derek. Pilihan antara konstruksi tempa dan cor mempengaruhi umur kelelahan, ketahanan benturan, pencapaian kekerasan tapak, dan mode kegagalan — bukan hanya biaya awal.

2.1 Perbedaan Metalurgi

Roda derek yang ditempa diproduksi dengan menekan atau memalu billet baja yang dipanaskan hingga berbentuk dengan gaya tekan yang tinggi. Proses penempaan:

• Memperbaiki struktur butiran — struktur butiran kasar dan acak dari billet cor asli dipecah dan disempurnakan menjadi struktur halus dan seragam yang selaras dengan geometri roda

• Menutup porositas internal — setiap rongga atau porositas mikro dalam billet ditutup dengan las di bawah tekanan penempaan

• Menciptakan aliran butiran yang baik — garis butiran mengikuti kontur roda, sehingga zona tapak dan flensa memiliki batas butiran yang diorientasikan untuk menahan tekanan yang diberikan

• Menghasilkan struktur yang sepenuhnya padat dan bebas cacat — tidak ada rongga penyusutan, tidak ada porositas gas, tidak ada kelompok inklusi

Roda derek cor diproduksi dengan menuangkan baja cair ke dalam cetakan dan membiarkannya mengeras. Proses pengecoran:

• Menghasilkan struktur butiran yang lebih kasar — ​​pemadatan dari keadaan cair menghasilkan butiran yang lebih besar daripada proses penempaan

• Rentan terhadap porositas penyusutan — karena baja berkontraksi selama pemadatan, rongga dapat terbentuk di zona terakhir pemadatan (biasanya di tengah hub roda dan pelek)

• Tidak dapat menghasilkan aliran butir terarah pada penempaan — batas butir diorientasikan secara acak

• Dapat menghasilkan kelompok inklusi jika kebersihan lelehan tidak dikontrol dengan cermat

2.2 Perbandingan Kinerja

2.3 Kapan Menentukan Roda Tempa

Tentukan roda derek palsu untuk:

• Kelas tugas derek A5 dan lebih tinggi (ISO 4301) — siklus tugas sedang-berat hingga sangat berat

• Derek sendok dan derek metalurgi — beban tinggi, suhu tinggi, konsekuensi kegagalan yang sangat besar

• Derek gantri luar ruangan — paparan suhu rendah meningkatkan risiko patah getas pada roda tuang

• Derek berkecepatan tinggi (perjalanan jembatan > 60 m/mnt) — beban dinamis dan energi tumbukan lebih tinggi

• Derek apa pun yang rodanya rusak mempunyai konsekuensi penting bagi keselamatan atau produksi

• Diameter roda > 500mm — pada diameter besar, risiko porositas internal pada roda cor meningkat secara signifikan

2.4 Kapan Roda Cor Dapat Diterima

Roda derek cor dapat digunakan untuk:

• Derek tugas ringan (kelas tugas A1–A3) yang jarang digunakan

• Diameter roda kecil (< 315mm) dimana bagian pengecoran cukup tipis untuk mengeras tanpa porositas yang signifikan

• Aplikasi lingkungan dalam ruangan yang terkendali tanpa paparan suhu rendah

• Aplikasi dengan anggaran terbatas dimana perbedaan biaya tidak dapat dibenarkan oleh siklus tugas

Bahkan untuk roda tuang, tentukan baja tuang (bukan besi tuang) untuk aplikasi derek struktural apa pun. Roda besi cor bersifat rapuh dan tidak boleh digunakan pada derek yang membawa beban berat.

Bagian 3: Pemilihan Material untuk Roda Derek Tempa

3.1 Nilai Baja Standar

Tingkat material menentukan sifat mekanik dasar roda sebelum perlakuan panas. Untuk roda derek tempa, nilai standar berikut adalah:

Baja Karbon 55# / C55 (GB/T 699 / EN 10083)

• Kandungan karbon: 0,52–0,60%

• Kekuatan tarik (Q&T): 700–800 MPa

• Kekerasan setelah rim quenching: 300–340 HB

• Aplikasi: Roda derek di atas kepala standar, tugas ringan hingga sedang (A1–A5)

• Keuntungan: Keseimbangan kekuatan, ketangguhan, dan kemampuan mesin yang baik; tersedia secara luas; hemat biaya

ZG55 Cast Steel (untuk roda cor)

• Komposisi serupa dengan 55# tetapi dalam bentuk cor

• Sifat mekanik yang lebih rendah dibandingkan tempa 55# karena struktur mikro pengecoran

• Aplikasi: Hanya roda derek cor tugas ringan

Baja Paduan 42CrMo / 42CrMo4 (GB/T 3077 / EN 10083)

• Karbon: 0,38–0,45%, Kromium: 0,90–1,20%, Molibdenum: 0,15–0,25%

• Kekuatan tarik (Q&T): 900–1.100 MPa

• Kekerasan setelah rim quenching: 340–380 HB

• Aplikasi: Derek tugas berat dan tugas sangat berat (A5–A8), derek sendok, roda berdiameter besar (> 630mm)

• Keuntungan: Kemampuan pengerasan yang unggul — mencapai kekerasan tapak yang lebih tinggi dan seragam dibandingkan baja karbon, terutama untuk diameter roda besar di mana baja karbon tidak dapat dikeraskan melalui bagian pelek penuh

Baja Paduan 34CrNiMo6 (EN 10083)

• Kandungan paduan lebih tinggi — kromium + nikel + molibdenum

• Kekuatan tarik (Q&T): 1.000–1.200 MPa

• Aplikasi: Derek sendok tugas ekstrim, roda berdiameter sangat besar (> 900mm), lingkungan bersuhu rendah (< −20°C)

• Keuntungan: Ketangguhan suhu rendah yang luar biasa — Energi tumbukan Charpy tetap tinggi pada suhu −40°C, mencegah patah getas di iklim dingin

3.2 Perlakuan Panas untuk Roda Derek

Proses perlakuan panas sama pentingnya dengan kualitas material — proses ini menentukan sifat mekanik akhir dan kekerasan tapak.

Quenching dan Tempering (Q&T) seluruh roda:

Seluruh roda diaustenitisasi, dipadamkan, dan ditempa. Hal ini menghasilkan sifat yang seragam di seluruh bodi roda — ketangguhan yang baik pada hub dan web, kekerasan yang memadai pada pelek. Namun, kekerasan tapak yang dapat dicapai oleh Q&T seluruh roda dibatasi oleh suhu temper yang diperlukan untuk mencapai ketangguhan yang memadai pada hub.

Hasil umum: 260–300 HB secara keseluruhan, termasuk permukaan tapak.

Rim Quenching (Pengerasan Tapak) setelah Q&T:

Setelah Q&T seluruh roda, permukaan tapak dikeraskan secara selektif dengan pemanasan induksi atau pemanasan api yang diikuti dengan pendinginan cepat. Hal ini menghasilkan lapisan permukaan yang keras (kedalaman casing 20–40 mm) pada tapak dengan tetap mempertahankan sifat inti yang diperkuat yang ditetapkan oleh Q&T sebelumnya.

Hasil tipikal: 300–380 HB pada permukaan tapak, 260–300 HB pada hub dan badan.

Mengapa kekerasan tapak penting:

Kekerasan tapak menentukan umur kelelahan kontak roda. Di bawah tekanan kontak Hertzian siklik antara tapak roda dan rel, retakan kelelahan di bawah permukaan mulai dan menyebar — semakin keras tapak, semakin tinggi tegangan kontak yang dapat dipertahankan sebelum kerusakan akibat kelelahan terjadi.

Hubungan antara kekerasan tapak dan umur kelelahan kontak kira-kira:

$$L_{kelelahan} propto H^3$$

Dimana $$H$$ adalah kekerasan tapak dalam HB. Artinya, peningkatan kekerasan tapak dari 280 HB menjadi 340 HB (peningkatan sebesar 21%) akan meningkatkan umur kelelahan kontak kira-kira:

$$left( rac{340}{280} ight)^3 kira-kira 1,79 imes$$

— hampir dua kali lipat umur kelelahan untuk peningkatan kekerasan sebesar 21%. Investasi dalam perlakuan panas yang tepat memberikan keuntungan berkali-kali lipat dalam umur roda yang lebih panjang.

3.3 Spesifikasi Kekerasan Tapak

Bagian 4: Peringkat Beban dan Pemilihan Diameter Roda

Memilih diameter roda yang benar adalah perhitungan struktural, bukan penilaian. Roda yang berukuran terlalu kecil akan rusak karena kelelahan kontak jauh sebelum masa pakai yang diharapkan.

4.1 Perhitungan Beban Roda

Beban roda adalah gaya yang harus dipikul oleh setiap roda. Untuk truk ujung 4 roda standar dengan derek di atas kepala:

$$P_{roda} = rac{(Q + G_{jembatan}) kali f_{dinamis}}{n_{roda}}$$

Di mana:

• $$Q$$ = kapasitas pengangkatan terukur (kN)

• $$G_{bridge}$$ = berat sendiri jembatan (kN) — biasanya 0,3–0,5 × Q untuk derek ringan, 0,5–0,8 × Q untuk derek berat

• $$f_{dynamic}$$ = faktor beban dinamis — biasanya 1,1–1,3 bergantung pada kelas dan kecepatan derek

• $$n_{roda}$$ = jumlah roda yang berbagi muatan (biasanya 4 untuk truk standar)

Contoh: derek di atas kepala seberat 50 ton, berat jembatan 30 ton, faktor dinamis 1,2, 4 roda:

$$P_{roda} = rac{(500 + 300) kali 1,2}{4} = rac{960}{4} = 240 ext{ kN per roda}$$

4.2 Perhitungan Stres Kontak

Tegangan kontak antara tapak roda dan rel menentukan umur lelah. Untuk tapak roda silinder pada rel datar (konfigurasi standar), tekanan kontak Hertzian maksimum adalah:

$$p_0 = 0,418 sqrt{ rac{P cdot E}{R cdot b}}$$

Di mana:

• $$P$$ = beban roda (N)

• $$E$$ = modulus elastisitas baja (210.000 MPa)

• $$R$$ = radius roda (mm)

• $$b$$ = lebar kontak efektif (mm) — kira-kira sama dengan lebar kepala rel untuk rel dengan bagian atas datar

Tegangan kontak yang diijinkan berhubungan dengan kekerasan tapak:

$$p_{0,diizinkan} kira-kira 3,5 kali H_{HB} ext{ (MPa)}$$

Untuk tapak 340 HB: $$p_{0,allowable} kira-kira 1.190 ext{ MPa}$$

Implikasi praktis: Untuk beban roda tertentu, roda berdiameter lebih besar menghasilkan tegangan kontak yang lebih rendah (area kontak lebih besar). Jika tegangan kontak melebihi nilai yang diijinkan, tambah diameter roda — jangan hanya menambah kekerasan, karena hal ini akan mengurangi ketangguhan.

4.3 Tabel Pemilihan Diameter Roda Standar

Sebagai panduan praktis, tabel berikut memberikan rekomendasi diameter roda minimum untuk kelas tugas derek standar:

Nilai-nilai ini merupakan perkiraan konservatif berdasarkan praktik industri standar. Selalu verifikasi dengan perhitungan tegangan kontak formal menggunakan beban roda aktual, ukuran rel, dan sifat material.

Bagian 5: Geometri Flange dan Kompatibilitas Rel

Flensa adalah elemen pemandu lateral roda derek — yang mencegah roda tergelincir karena menempel pada sisi rel. Geometri flensa yang benar sangat penting untuk kinerja panduan dan umur keausan flensa.

5.1 Tinggi dan Ketebalan Flensa

Ketinggian flensa (jarak dari permukaan tapak ke bagian atas flensa) harus cukup untuk mencegah roda memanjat rel karena gaya lateral. Ketinggian flensa standar adalah:

$$h_{flange} geq 0,12 kali D_{roda}$$

Untuk roda berdiameter 500mm: tinggi flensa minimum = 60mm.

Ketebalan flensa (ketebalan flensa pada tingkat tapak) harus cukup untuk menahan gaya lateral tanpa meleleh atau patah. Ketebalan flensa standar adalah:

$$t_{flange} geq 0,08 kali D_{roda}$$

Untuk roda berdiameter 500mm: ketebalan flensa minimum = 40mm.

Ini adalah nilai minimum — untuk derek tugas berat dengan gaya lateral yang signifikan (pembebanan angin pada derek gantri luar ruangan, gaya miring dari rel landasan pacu yang tidak sejajar), sesuaikan peningkatan dimensi flensa.

5.2 Kompatibilitas Lebar Tapak dan Lebar Kepala Rel

Lebar tapak harus lebih lebar dari kepala rel untuk memastikan bahwa beban roda dipikul oleh tapak dan bukan pada akar flensa. Izin standarnya adalah:

$$b_{tapak} geq b_{kepala rel} + 2 kali c_{lateral}$$

Dimana $$c_{lateral}$$ adalah jarak bebas lateral antara muka bagian dalam flensa dan sisi rel — biasanya 5–15 mm per sisi tergantung pada toleransi penyelarasan rel landasan pacu.

Pemeriksaan kompatibilitas rel: Selalu verifikasi bahwa lebar tapak roda yang ditentukan sesuai dengan ukuran rel yang dipasang. Ketidaksesuaian yang umum terjadi ketika rel derek diganti dengan profil berbeda tanpa memperbarui spesifikasi roda.

5.3 Profil Tapak: Silinder vs. Meruncing

Tapak silinder: Permukaan tapak sejajar dengan sumbu roda. Mudah untuk diproduksi dan diperiksa. Roda tidak terpusat pada rel — posisi lateral dikontrol sepenuhnya oleh flensa. Flensa memikul beban lateral secara terus menerus, menyebabkan keausan flensa lebih tinggi.

Tapak meruncing (tapak berbentuk kerucut): Permukaan tapak agak lancip — biasanya 1:20 (2,86°). Sisi lancip yang berdiameter lebih besar berada di sisi flensa. Ketika roda bergerak ke samping menuju sisi flensa, diameter yang lebih besar menyebabkan roda menggelinding lebih cepat pada sisi tersebut, menghasilkan gaya pemulih yang menggerakkan roda kembali ke tengah. Tindakan pemusatan diri ini mengurangi kontak flensa dan keausan flensa secara signifikan.

Rekomendasi: Tentukan tapak yang meruncing (1:20) untuk:

• Derek berkecepatan tinggi (kecepatan perjalanan > 40 m/mnt)

• Derek tugas berat (A5 ke atas)

• Derek dengan bentang panjang dimana kesejajaran rel landasan pacu sulit dipertahankan

• Aplikasi apa pun yang menyebabkan keausan flensa menjadi masalah yang berulang

Bagian 6: Persyaratan Kualitas Pembuatan Roda Derek

Menentukan material dan geometri yang benar memang perlu, namun tidak cukup — proses manufaktur harus dikontrol untuk memastikan bahwa sifat-sifat yang ditentukan benar-benar dicapai pada roda yang sudah jadi.

6.1 Persyaratan Kualitas Penempaan

Rasio penempaan: Rasio penempaan (rasio luas penampang billet asli dengan luas penampang penempaan akhir) menentukan tingkat kehalusan butiran yang dicapai. Untuk roda derek, rasio penempaan minimum 3:1 diperlukan untuk mencapai kehalusan butiran yang memadai. Roda yang ditempa dari billet berukuran besar dengan reduksi yang tidak mencukupi akan memiliki struktur butiran yang lebih kasar dan sifat mekanik yang lebih rendah dari yang ditentukan.

Penempaan cetakan vs. penempaan cetakan terbuka: Untuk diameter roda hingga sekitar 800 mm, penempaan cetakan (penempaan cetakan tertutup) lebih disukai — cetakan membatasi aliran material dan menghasilkan bentuk dan aliran butiran yang lebih konsisten dibandingkan penempaan cetakan terbuka. Untuk roda yang sangat besar (diameter > 800mm), digunakan ring rolling atau open-die forging.

Kontrol suhu penempaan: Suhu penempaan harus dikontrol dalam kisaran yang tepat untuk kualitas baja — terlalu panas menyebabkan pertumbuhan butiran; terlalu dingin menyebabkan terbentuknya retakan. Pemantauan dan pencatatan suhu selama penempaan merupakan persyaratan kualitas untuk roda derek kritis.

6.2 Verifikasi Perlakuan Panas

Survei kekerasan: Setelah pendinginan pelek, ukur kekerasan tapak minimal 4 titik keliling keliling dan pada 3 kedalaman (permukaan, kedalaman 10mm, kedalaman 20mm). Kekerasan harus memenuhi kisaran yang ditentukan di semua titik pengukuran. Gradien kekerasan yang turun terlalu cepat seiring dengan kedalaman menunjukkan kedalaman casing yang tidak mencukupi — lapisan yang mengeras akan aus sebelum roda mencapai umur desainnya.

Persyaratan kedalaman kekerasan:

• Kedalaman casing minimum hingga 300 HB: ≥ 20 mm untuk roda berdiameter hingga 630 mm

• Kedalaman casing minimum hingga 300 HB: ≥ 30 mm untuk roda berdiameter 630–1.000 mm

• Kedalaman casing minimum hingga 300 HB: ≥ 40 mm untuk roda > diameter 1.000 mm

6.3 Toleransi Dimensi

Pasangan yang cocok: Untuk derek yang dua rodanya berbagi poros yang sama (bogie roda ganda), kedua roda harus disuplai sebagai pasangan yang cocok dengan diameter tapak dalam jarak 0,3 mm satu sama lain. Ketidaksesuaian diameter menyebabkan satu roda memikul beban lebih banyak dibandingkan roda lainnya, sehingga mempercepat keausan roda berdiameter lebih besar.

6.4 Persyaratan Pengujian Non-Destruktif

Untuk roda ladle crane dan aplikasi penting keselamatan lainnya, tambahkan:

• Pengujian dampak Charpy pada suhu −20°C (atau lebih rendah jika ditentukan)

• Pengujian sifat mekanik penuh (tarik, luluh, pemanjangan) dari batang uji yang ditempa dengan panas yang sama

Bagian 7: Kriteria Pemantauan dan Penggantian Keausan Roda Derek

Bahkan roda derek yang ditentukan dan diproduksi dengan benar pun aus seiring waktu. Membangun program pemantauan sistematis mencegah kegagalan tak terduga dan memungkinkan penggantian direncanakan selama jangka waktu pemeliharaan terjadwal.

7.1 Metode Pengukuran Keausan

Pengukuran diameter tapak:

Gunakan mikrometer luar yang besar atau pengukur diameter roda khusus untuk mengukur diameter tapak di beberapa titik di sekeliling keliling. Bandingkan dengan diameter nominal aslinya — perbedaannya adalah total keausan tapak.

Pengukuran ketebalan flensa:

Gunakan pengukur ketebalan flensa (alat khusus yang tersedia dari pemasok pemeliharaan derek) untuk mengukur ketebalan flensa pada tingkat tapak. Bandingkan dengan ketebalan nominal aslinya.

Pengukuran profil:

Untuk derek tugas tinggi, gunakan pengukur profil (templat) untuk memeriksa profil tapak dan flensa terhadap profil nominal. Konsentrasi keausan (kekosongan pada bagian tengah tapak, keausan akar flensa) dideteksi dengan perbandingan profil.

7.2 Kriteria Penggantian

7.3 Rekomendasi Interval Pemantauan

Bagian 8: Mode Kegagalan Roda Derek yang Umum dan Akar Penyebabnya

Memahami mode kegagalan membantu mendiagnosis masalah dan mencegah terulangnya kembali setelah penggantian.

Mode Kegagalan 1: Keropos Tapak (Kelelahan Kontak)

Penampilan: Permukaan tapak terkelupas atau berlubang, biasanya berbentuk pita di sekeliling keliling.

Akar penyebab: Tegangan kontak melebihi batas kelelahan material tapak — disebabkan oleh ukuran diameter roda yang terlalu kecil, kekerasan tapak yang tidak mencukupi, atau beban berlebih.

Pencegahan: Pemilihan diameter roda yang benar berdasarkan perhitungan beban; tentukan kekerasan tapak yang memadai; jangan membebani derek secara berlebihan.

Mode Kegagalan 2: Fraktur Flange

Penampilan: Fraktur tiba-tiba pada salah satu atau kedua flensa, seringkali tanpa peringatan sebelumnya.

Akar penyebab: Gaya lateral yang melebihi kekuatan tekuk flensa — disebabkan oleh ketidaksejajaran rel landasan pacu, kemiringan derek, atau dimensi flensa yang tidak mencukupi. Patah getas pada roda besi tuang atau roda baja tuang dengan ketangguhan rendah.

Pencegahan: Tentukan roda baja tempa dengan ketangguhan yang memadai; menjaga keselarasan rel landasan pacu; periksa kemiringan derek.

Mode Kegagalan 3: Keausan Tapak Cepat (Keausan Abrasive)

Penampilan: Pengurangan diameter tapak seragam dengan kecepatan lebih cepat dari yang diharapkan.

Akar penyebab: Kekerasan tapak tidak cukup untuk tingkat tegangan kontak; kontaminasi permukaan rel (skala pabrik, debu abrasif); roda tergelincir pada rel (masalah rem atau penggerak).

Pencegahan: Meningkatkan spesifikasi kekerasan tapak; permukaan rel yang bersih; periksa sistem penggerak dan rem.

Mode Kegagalan 4: Keausan Tapak Berongga

Penampilan: Bagian tengah tapak lebih cepat aus dibandingkan bagian tepinya, sehingga menghasilkan profil tapak yang cekung (berongga).

Akar penyebab: Kepala rel lebih sempit dari lebar tapak, sehingga memusatkan tegangan kontak di tengah tapak. Biasa terjadi ketika rel diganti dengan profil yang lebih kecil tanpa memperbarui spesifikasi roda.

Pencegahan: Pastikan lebar kepala rel sesuai dengan lebar tapak; tentukan profil tapak meruncing untuk mendistribusikan kontak.

Mode Kegagalan 5: Keausan Flange (Satu Sisi)

Penampilan: Salah satu flensa aus secara signifikan lebih cepat dibandingkan yang lain, atau salah satu ujung derek lebih cepat aus dibandingkan ujung lainnya.

Akar penyebab: Ketidaksejajaran rel landasan pacu — rel tidak sejajar, sehingga memaksa derek untuk berjalan miring (miring), sehingga memuat satu flensa secara terus menerus.

Pencegahan: Survei dan perbaikan kesejajaran rel landasan pacu; periksa ketelitian truk ujung derek.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Q1: Apa perbedaan antara roda derek tempa dan roda derek cor?

Roda derek yang ditempa dibentuk dengan menekan atau memalu billet baja yang dipanaskan, menghasilkan struktur butiran yang halus, porositas tertutup, dan sifat mekanik yang unggul — khususnya dampak ketangguhan dan umur kelelahan. Roda derek cor diproduksi dengan menuangkan baja cair ke dalam cetakan, yang dapat menghasilkan struktur butiran lebih kasar dan porositas internal. Untuk derek tugas berat (A5 ke atas), derek sendok, dan derek gantri luar ruangan, roda tempa sangat disukai karena ketahanannya yang unggul terhadap kelelahan dan patah getas.

Q2: Berapa kekerasan tapak yang harus saya tentukan untuk roda derek di atas kepala saya?

Kekerasan tapak tergantung pada kelas tugas derek dan beban roda. Sebagai panduan umum: 260–300 HB untuk tugas ringan (A1–A3); 300–340 HB untuk tugas sedang (A4–A5); 320–360 HB untuk tugas berat (A6–A7); 340–380 HB untuk derek tugas berat dan ladle crane (A8). Untuk roda tempa 42CrMo dengan pengerasan induksi, 340–380 HB dapat dicapai dengan kedalaman casing 25–40 mm. Selalu tentukan rentang kekerasan dan kedalaman casing minimum.

Q3: Bagaimana cara menghitung diameter roda yang benar untuk derek saya?

Hitung beban roda (kapasitas derek + berat jembatan × faktor dinamis jumlah roda), lalu hitung tegangan kontak Hertzian untuk calon diameter roda menggunakan rumus $$p_0 = 0,418sqrt{PE/Rb}$$. Pilih diameter terkecil yang tegangan kontaknya berada di bawah nilai yang diizinkan untuk kekerasan tapak yang ditentukan (kira-kira 3,5 × HB dalam MPa). Untuk perkiraan cepat, gunakan tabel pemilihan diameter standar di Bagian 4 panduan ini.

Q4: Haruskah saya mengganti roda derek secara berpasangan atau satu per satu?

Untuk roda yang berbagi poros yang sama (roda ganda bogie), selalu ganti sebagai pasangan yang serasi — diameter tapak harus berada dalam jarak 0,3 mm di antara kedua roda. Untuk roda independen pada truk yang sama, praktik terbaiknya adalah mengganti keempat roda secara bersamaan untuk menjaga diameter tapak yang sama dan distribusi beban yang merata. Mengganti hanya roda yang paling aus akan menimbulkan ketidaksesuaian diameter yang menyebabkan roda baru membawa beban yang tidak proporsional.

Q5: Dapatkah roda derek diprofilkan ulang (diputar kembali) daripada diganti?

Ya — jika bodi roda baik secara struktural (tidak retak, sisa ketebalan pelek cukup), roda derek yang sudah aus dapat diputar kembali dengan mesin bubut untuk mengembalikan profil dan diameter tapak yang benar. Namun, memutar kembali akan menghilangkan material dari permukaan tapak, sehingga mengurangi sisa kedalaman casing yang mengeras. Setelah pemutaran ulang, pastikan kedalaman kotak yang tersisa masih memenuhi persyaratan minimum (≥ 20mm hingga 300 HB untuk sebagian besar aplikasi). Jika kedalaman kotak tidak mencukupi setelah diputar ulang, roda harus dikeraskan kembali atau diganti.

Q6: Informasi apa yang perlu saya berikan untuk memesan roda derek pengganti?

Menyediakan: diameter roda (nominal), lebar tapak, tinggi dan ketebalan flensa, diameter lubang dan kesesuaian (H7 atau sesuai spesifikasi), tingkat material (atau kelas tugas untuk rekomendasi kami), persyaratan kekerasan tapak, kuantitas, dan persyaratan khusus lainnya (pasangan yang cocok, alur pasak, tapak meruncing). Jika gambar tersedia, harap sertakan. Untuk penggantian dengan rekayasa terbalik, sediakan roda yang aus atau foto yang jelas dengan dimensi utama. Kontak jasmine@yileindustry.com — kami merespons dalam 24 jam.

Mesin Yile: Roda Derek Tempa Khusus untuk Setiap Aplikasi

Yile Machinery memproduksi roda derek baja tempa dan tuang untuk derek di atas kepala, derek gantri, derek EOT, derek sendok, dan derek metalurgi khusus — mulai dari ukuran katalog standar hingga desain khusus yang dibuat sesuai gambar Anda.

Kemampuan manufaktur roda derek kami meliputi:

• Kapasitas penempaan: Roda berdiameter hingga 1.200 mm, dari baja karbon 55#, baja paduan 42CrMo, dan 34CrNiMo6

• Perlakuan panas: Quench dan temper seluruh roda + pengerasan induksi tapak — kekerasan tapak hingga 380 HB dengan kedalaman casing terkontrol

• Pemesinan presisi: CNC beralih ke toleransi dimensi sesuai tabel di Bagian 6 panduan ini

• NDT: 100% UT + MT pada semua roda, dengan dokumentasi inspeksi lengkap

• Pasangan yang cocok: Diameter tapak disesuaikan dengan ±0,3 mm untuk bogie roda ganda

• Profil khusus: Tapak silinder, tapak meruncing (1:20 atau sesuai spesifikasi), flensa tunggal, flensa ganda, tanpa flensa

Kami juga memproduksi rangkaian lengkap berkas tali kawat dan katrol derek, kopling roda gigi, dan kopling poros untuk penggerak derek — memungkinkan pengadaan sumber tunggal untuk program pemeliharaan derek Anda.

Untuk menerima penawaran, berikan:

• ✅ Diameter roda, lebar tapak, dimensi flensa, diameter lubang

• ✅ Jenis derek, kapasitas, dan kelas tugas

• ✅ Persyaratan material dan kekerasan (atau jelaskan aplikasinya — kami akan merekomendasikan)

• ✅ Kuantitas dan tanggal pengiriman yang diperlukan

• ✅ Gambar atau foto roda yang ada (untuk rekayasa balik)

E-mail: jasmine@yileindustry.com

Kirim RFQ Anda: www.yilemachinery.com/contactus.html

Semua pertanyaan teknis menerima tanggapan dalam waktu 24 jam. Pesanan pasangan yang cocok dan perincian mendesak diberikan penjadwalan prioritas.