Bánh xe cẩu rèn: Lựa chọn vật liệu, đánh giá tải trọng và hướng dẫn sản xuất cần cẩu công nghiệp nặng

Hỏng bánh xe cần trục không chỉ đơn giản là sự cố bảo trì mà còn là sự cố an toàn. Khi bánh xe cần cẩu bị gãy hoặc trật bánh khi chịu tải, hậu quả sẽ từ rơi tải, hư hỏng kết cấu cho đến tử vong. Tuy nhiên, việc lựa chọn và đặc điểm kỹ thuật của bánh xe cần trục thường được coi là một quyết định mua hàng, trong đó người mua chỉ lựa chọn về giá và chỉ phát hiện ra hậu quả sau khi thất bại sớm.

Sự khác biệt giữa một bánh xe cần trục được rèn đúng cách, được sản xuất đúng cách và một bánh đúc không đạt tiêu chuẩn không thể nhìn thấy được bằng mắt thường. Nó thể hiện ở tuổi thọ mỏi dưới tác dụng của tải trọng theo chu kỳ, khả năng chống đứt gãy đột ngột dưới tải trọng va đập, ở tốc độ mòn của mặt lốp dưới áp lực tiếp xúc cao — và cuối cùng là tổng chi phí sở hữu trong suốt thời gian sử dụng của cần trục.

Hướng dẫn này cung cấp cho các kỹ sư thu mua, người quản lý bảo trì cần cẩu và kỹ sư nhà máy khung kỹ thuật để xác định chính xác bánh xe cần cẩu - bao gồm lựa chọn cơ bản giữa kết cấu rèn và đúc, lựa chọn vật liệu và độ cứng, tính toán khả năng chịu tải, hình học mặt bích và các thông số chất lượng sản xuất xác định xem bánh xe có đạt tuổi thọ định mức hay hỏng hóc sớm hay không.

Phần 1: Các loại bánh xe cẩu và ứng dụng của chúng

Trước khi lựa chọn vật liệu và thông số kỹ thuật, điều cần thiết là phải hiểu các cấu hình bánh xe cẩu khác nhau và các điều kiện vận hành mà mỗi loại phải chịu được.

1.1 Theo loại cẩu

Bánh xe cẩu trên cao (Cầu) — Bánh xe cẩu EOT

Bánh xe cần trục chạy trên đường ray trên cao, mang toàn bộ trọng lượng của cầu cộng với tải trọng nâng. Các bánh xe tải cuối (bánh xe cầu) chịu tải trọng lớn nhất - thường là 4 bánh cho mỗi xe tải cuối, mỗi bánh chịu 25–35% tổng trọng lượng của cần trục cộng với tải trọng. Các bánh xe con di chuyển chéo mang trọng lượng xe con cộng với tải trọng nâng lên và thường chạy trên đường ray có biên dạng thấp hơn trên dầm cầu.

Đặc điểm chính:

• Phạm vi tải: Công suất cẩu 5–500+ tấn

• Tốc độ: thường là 10–80 m/phút khi đi qua cầu, 5–40 m/phút khi đi ngang

• Chu kỳ hoạt động: thay đổi từ nhẹ (A1–A3) đến rất nặng (A7–A8) tùy thuộc vào ứng dụng

• Môi trường: trong nhà (sạch) đến ngoài trời (tiếp xúc với thời tiết, bụi, nóng)

Bánh xe cần trục

Cần trục chạy trên đường ray trên mặt đất, với kết cấu cần trục được đỡ trực tiếp trên các bánh xe. Tải trọng bánh xe thường cao hơn so với cần cẩu trên không có công suất tương đương vì bản thân cấu trúc cổng nặng hơn. Cần trục ngoài trời ở cảng, nhà máy đóng tàu và nhà máy thép phải đối mặt với những điều kiện môi trường khắc nghiệt nhất.

Đặc điểm chính:

• Phạm vi tải: Công suất cẩu 50–1.000+ tấn

• Tốc độ: thường là 5–30 m/phút

• Kích thước đường ray: thường là A75–A150 hoặc đường ray cần cẩu tương đương

• Môi trường: thường ở ngoài trời, tiếp xúc với thời tiết, không khí biển hoặc ô nhiễm công nghiệp

Bánh xe cần cẩu

Cần cẩu trong các nhà máy thép vận chuyển các muôi kim loại nóng chảy - ứng dụng cần cẩu đòi hỏi khắt khe nhất về tải trọng, nhiệt độ và hậu quả của sự cố. Tải trọng bánh xe có thể vượt quá 100 tấn mỗi bánh. Nhiệt bức xạ từ muôi làm tăng nhiệt độ bánh xe lên đáng kể.

Đặc điểm chính:

• Phạm vi tải: Công suất cẩu 100–400+ tấn

• Chu kỳ làm việc: A7–A8 (rất nặng - hoạt động liên tục)

• Nhiệt độ: nhiệt độ bề mặt bánh xe có thể đạt tới 80–120°C do nhiệt bức xạ

• Hậu quả của sự cố: thảm khốc - tràn kim loại nóng chảy

Bánh xe cần cẩu luyện kim và xử lý

Cần cẩu trong các nhà máy luyện nhôm, xưởng đúc và nhà máy hóa chất phải đối mặt với sự tấn công của hóa chất bên cạnh tải trọng cơ học. Vật liệu bánh xe phải chống lại sự ăn mòn từ môi trường quá trình.

1.2 Bằng hồ sơ bánh xe

Bánh xe hai mặt bích (Phổ biến nhất)

Hai mặt bích, mỗi mặt bích ở một bên của rãnh, giữ bánh xe theo phương ngang trên đường ray. Được sử dụng khi đường ray phải dẫn hướng bánh xe theo cả hai hướng ngang - tiêu chuẩn cho hầu hết các ứng dụng cần cẩu trên cao và cần trục.

Bánh xe mặt bích đơn

Chỉ có một mặt bích ở một bên. Được sử dụng trong các ứng dụng trong đó một mặt của cần trục được dẫn hướng bởi mặt bích và mặt còn lại có thể tự do điều chỉnh sự giãn nở nhiệt của cấu trúc đường băng. Phổ biến trên cần trục nhịp dài.

Bánh xe có gai phẳng (Không mặt bích)

Không có mặt bích - bánh xe được dẫn hướng bằng các phương tiện khác (con lăn dẫn hướng hoặc hình dạng đường ray). Được sử dụng trong một số ứng dụng chuyên biệt trong đó mặt bích bị mài mòn.

Bánh xe côn

Gai lốp có độ côn nhẹ (thường là 1:20 đến 1:40) khiến bánh xe tự định tâm trên ray thông qua tác động hình nón của gai lốp. Giảm tiếp xúc mặt bích và mài mòn mặt bích. Được ưu tiên cho các ứng dụng có chu kỳ tốc độ cao hoặc công suất cao.

Phần 2: Bánh xe cần cẩu được rèn và đúc - Sự so sánh dứt khoát

Đây là quyết định đặc điểm kỹ thuật mang tính hệ quả nhất đối với bánh xe cần trục. Việc lựa chọn giữa kết cấu rèn và đúc sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ mỏi, khả năng chống va đập, khả năng đạt được độ cứng của gai lốp và chế độ hư hỏng - không chỉ chi phí ban đầu.

2.1 Sự khác biệt về luyện kim

Bánh xe cần trục rèn được sản xuất bằng cách ép hoặc đóng búa một phôi thép đã được nung nóng thành hình dưới lực nén cao. Quá trình rèn:

• Tinh chỉnh cấu trúc hạt - cấu trúc hạt thô, ngẫu nhiên của phôi đúc ban đầu được chia nhỏ và tinh chế thành cấu trúc mịn, đồng nhất phù hợp với hình dạng bánh xe

• Đóng độ xốp bên trong - mọi khoảng trống hoặc độ xốp vi mô trong phôi đều được hàn kín dưới áp suất rèn

• Tạo dòng hạt thuận lợi - các đường hạt đi theo đường viền bánh xe, do đó, vùng gai lốp và mặt bích có ranh giới hạt được định hướng để chống lại các ứng suất tác dụng

• Tạo ra một cấu trúc hoàn toàn đậm đặc, không có khuyết tật - không có khoang co ngót, không có độ xốp khí, không có cụm bao gồm

Bánh xe cẩu đúc được sản xuất bằng cách đổ thép nóng chảy vào khuôn và để nó đông đặc lại. Quá trình đúc:

• Tạo ra cấu trúc hạt thô hơn - quá trình hóa rắn từ trạng thái lỏng tạo ra các hạt lớn hơn so với rèn

• Dễ bị co ngót độ xốp - vì thép co lại trong quá trình đông đặc, các khoảng trống có thể hình thành ở các vùng cuối cùng đông đặc (thường là trung tâm của trục và vành bánh xe)

• Không thể tạo ra dòng hạt định hướng khi rèn - ranh giới hạt được định hướng ngẫu nhiên

• Có thể tạo ra các cụm tạp chất nếu độ sạch tan chảy không được kiểm soát cẩn thận

2.2 So sánh hiệu suất

2.3 Khi nào cần chỉ định bánh xe rèn

Chỉ định bánh xe cẩu rèn cho:

• Cần cẩu loại A5 trở lên (ISO 4301) - chu kỳ làm việc từ trung bình đến rất nặng

• Cần cẩu thùng và cần cẩu luyện kim - tải trọng cao, nhiệt độ cao, hậu quả hư hỏng thảm khốc

• Cần trục ngoài trời - tiếp xúc với nhiệt độ thấp làm tăng nguy cơ gãy giòn ở bánh xe đúc

• Cần cẩu tốc độ cao (hành trình cầu > 60 m/phút) - tải trọng động và năng lượng va chạm cao hơn

• Bất kỳ cần cẩu nào mà bánh xe bị hỏng sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng về an toàn hoặc nghiêm trọng trong sản xuất

• Đường kính bánh xe > 500mm — ở đường kính lớn, nguy cơ độ xốp bên trong của bánh xe đúc tăng lên đáng kể

2.4 Khi bánh xe đúc được chấp nhận

Bánh xe cẩu đúc được chấp nhận cho:

• Cần cẩu hạng nhẹ (loại nhiệm vụ A1–A3) ít sử dụng

• Đường kính bánh xe nhỏ (< 315mm) trong đó phần đúc đủ mỏng để đông đặc mà không có độ xốp đáng kể

• Các ứng dụng trong môi trường được kiểm soát, không tiếp xúc với nhiệt độ thấp

• Các ứng dụng bị ràng buộc về ngân sách trong đó chênh lệch chi phí không thể được điều chỉnh theo chu kỳ thuế

Ngay cả đối với bánh xe đúc, hãy chỉ định thép đúc (không phải gang) cho bất kỳ ứng dụng cần cẩu kết cấu nào. Bánh xe bằng gang rất giòn và không bao giờ được sử dụng trên cần cẩu mang tải trọng lớn.

Phần 3: Lựa chọn vật liệu cho bánh xe cẩu rèn

3.1 Các mác thép tiêu chuẩn

Loại vật liệu xác định các tính chất cơ học cơ bản của bánh xe trước khi xử lý nhiệt. Đối với bánh xe cẩu rèn, các loại sau đây là tiêu chuẩn:

Thép cacbon 55# / C55 (GB/T 699 / EN 10083)

• Hàm lượng cacbon: 0,52–0,60%

• Độ bền kéo (Q&T): 700–800 MPa

• Độ cứng sau khi làm nguội vành: 300–340 HB

• Ứng dụng: Bánh xe cẩu tiêu chuẩn, tải trọng nhẹ đến trung bình (A1–A5)

• Ưu điểm: Cân bằng tốt về độ bền, độ dẻo dai và khả năng gia công; có sẵn rộng rãi; tiết kiệm chi phí

Thép đúc ZG55 (dành cho bánh xe đúc)

• Thành phần tương tự như 55# nhưng ở dạng đúc

• Tính chất cơ học thấp hơn so với rèn 55 ​​# do cấu trúc vi mô đúc

• Ứng dụng: Chỉ dùng bánh xe cẩu đúc loại nhẹ

Thép hợp kim 42CrMo / 42CrMo4 (GB/T 3077 / EN 10083)

• Carbon: 0,38–0,45%, Crom: 0,90–1,20%, Molypden: 0,15–0,25%

• Độ bền kéo (Q&T): 900–1.100 MPa

• Độ cứng sau khi làm nguội vành: 340–380 HB

• Ứng dụng: Cần cẩu hạng nặng và rất nặng (A5–A8), cần cẩu thùng, bánh xe đường kính lớn (> 630mm)

• Ưu điểm: Độ cứng vượt trội - đạt được độ cứng gai lốp cao hơn và đồng đều hơn so với thép cacbon, đặc biệt đối với các bánh xe có đường kính lớn, nơi thép cacbon không thể được làm cứng qua toàn bộ phần vành

Thép hợp kim 34CrNiMo6 (EN 10083)

• Hàm lượng hợp kim cao hơn - crom + niken + molypden

• Độ bền kéo (Q&T): 1.000–1.200 MPa

• Ứng dụng: Cần cẩu thùng có tải trọng cực lớn, bánh xe có đường kính rất lớn (> 900mm), môi trường nhiệt độ thấp (< −20°C)

• Ưu điểm: Độ dẻo dai tuyệt vời ở nhiệt độ thấp — Năng lượng va chạm Charpy duy trì ở mức cao ở −40°C, ngăn ngừa hiện tượng gãy giòn ở vùng khí hậu lạnh

3.2 Xử lý nhiệt bánh xe cẩu

Quá trình xử lý nhiệt cũng quan trọng như loại vật liệu - nó quyết định các tính chất cơ học cuối cùng và độ cứng của gai lốp.

Làm nguội và ủ (Q&T) của toàn bộ bánh xe:

Toàn bộ bánh xe được austenit hóa, làm nguội và tôi luyện. Điều này tạo ra các đặc tính đồng nhất trên toàn bộ thân bánh xe - độ dẻo dai tốt ở trục và bản bụng, độ cứng vừa đủ ở vành. Tuy nhiên, độ cứng của gai lốp có thể đạt được bằng Q&T toàn bộ bánh xe bị giới hạn bởi nhiệt độ ủ cần thiết để đạt được độ bền phù hợp ở trục.

Kết quả điển hình: 260–300 HB toàn bộ, bao gồm cả bề mặt gai lốp.

Làm nguội vành (Làm cứng mặt lốp) sau Q&T:

Sau quá trình hỏi đáp toàn bộ bánh xe, bề mặt gai lốp được làm cứng có chọn lọc bằng cách gia nhiệt cảm ứng hoặc gia nhiệt bằng ngọn lửa, sau đó làm nguội nhanh. Điều này tạo ra một lớp bề mặt cứng (độ sâu vỏ 20–40mm) trên mặt lốp trong khi vẫn duy trì các đặc tính cốt lõi cứng được thiết lập bởi Q&T trước đó.

Kết quả điển hình: 300–380 HB ở bề mặt gai, 260–300 HB ở trục và bản bụng.

Tại sao độ cứng của gai lốp lại quan trọng:

Độ cứng của gai lốp quyết định tuổi thọ mỏi tiếp xúc của bánh xe. Dưới ứng suất tiếp xúc Hertzian theo chu kỳ giữa mặt lốp bánh xe và đường ray, các vết nứt do mỏi dưới bề mặt bắt đầu và lan truyền - mặt lốp càng cứng thì ứng suất tiếp xúc có thể duy trì càng cao trước khi bắt đầu hư hỏng do mỏi.

Mối quan hệ giữa độ cứng của gai lốp và tuổi thọ mỏi tiếp xúc là xấp xỉ:

$$L_{mệt mỏi} propto H^3$$

Trong đó $$H$$ là độ cứng của gai lốp tính bằng HB. Điều này có nghĩa là việc tăng độ cứng của gai lốp từ 280 HB lên 340 HB (tăng 21%) sẽ tăng tuổi thọ mỏi tiếp xúc lên khoảng:

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

- tăng gần gấp đôi tuổi thọ mỏi khi tăng độ cứng 21%. Việc đầu tư vào xử lý nhiệt thích hợp sẽ mang lại lợi ích gấp nhiều lần nhờ kéo dài tuổi thọ của bánh xe.

3.3 Thông số độ cứng gai lốp

Phần 4: Xếp hạng tải trọng và lựa chọn đường kính bánh xe

Việc chọn đường kính bánh xe chính xác là một phép tính kết cấu chứ không phải là một quyết định phán đoán. Bánh xe có kích thước nhỏ sẽ bị hỏng do tiếp xúc mỏi từ lâu trước tuổi thọ sử dụng dự kiến.

4.1 Tính tải trọng bánh xe

Tải trọng của bánh xe là lực mà mỗi bánh xe phải chịu. Đối với xe tải 4 bánh tiêu chuẩn lắp trên cần trục:

$$P_{wheel} = rac{(Q + G_{bridge}) imes f_{dynamic}}{n_{wheels}}$$

Ở đâu:

• $$Q$$ = sức nâng định mức (kN)

• $$G_{cầu}$$ = trọng lượng bản thân cầu (kN) — thường là 0,3–0,5 × Q đối với cần cẩu nhẹ, 0,5–0,8 × Q đối với cần cẩu hạng nặng

• $$f_{dynamic}$$ = hệ số tải trọng động — thường là 1,1–1,3 tùy thuộc vào loại và tốc độ cầu trục

• $$n_{wheels}$$ = số lượng bánh xe chia sẻ tải trọng (thường là 4 đối với xe tải cuối tiêu chuẩn)

Ví dụ: Cẩu trục 50 tấn, trọng lượng cầu 30 tấn, hệ số động 1,2, 4 bánh:

$$P_{wheel} = rac{(500 + 300) imes 1.2}{4} = rac{960}{4} = 240 ext{ kN trên mỗi bánh}$$

4.2 Tính toán ứng suất tiếp điểm

Ứng suất tiếp xúc giữa mặt lốp và ray quyết định tuổi thọ mỏi. Đối với mặt bánh xe hình trụ trên đường ray có đỉnh phẳng (cấu hình tiêu chuẩn), áp suất tiếp xúc Hertzian tối đa là:

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

Ở đâu:

• $$P$$ = tải trọng bánh xe (N)

• $$E$$ = mô đun đàn hồi của thép (210.000 MPa)

• $$R$$ = bán kính bánh xe (mm)

• $$b$$ = chiều rộng tiếp xúc hiệu dụng (mm) - xấp xỉ bằng chiều rộng đầu ray đối với ray có đỉnh phẳng

Ứng suất tiếp xúc cho phép liên quan đến độ cứng của gai lốp:

$$p_{0,allowable} approx 3,5 imes H_{HB} ext{ (MPa)}$$

Đối với mặt lốp 340 HB: $$p_{0,allowable} approx 1.190 ext{ MPa}$$

Ý nghĩa thực tế: Đối với tải trọng bánh xe nhất định, bánh xe có đường kính lớn hơn sẽ tạo ra ứng suất tiếp xúc thấp hơn (diện tích tiếp xúc lớn hơn). Nếu ứng suất tiếp xúc vượt quá giá trị cho phép, hãy tăng đường kính bánh xe - không chỉ tăng độ cứng vì điều này làm giảm độ bền.

4.3 Bảng chọn đường kính bánh xe tiêu chuẩn

Là hướng dẫn thực tế, bảng sau đây đưa ra đường kính bánh xe tối thiểu được khuyến nghị cho các loại nhiệm vụ cần trục tiêu chuẩn:

Những giá trị này là những ước tính thận trọng dựa trên thông lệ tiêu chuẩn của ngành. Luôn xác minh bằng phép tính ứng suất tiếp xúc chính thức bằng cách sử dụng tải trọng thực tế của bánh xe, kích thước đường ray và đặc tính vật liệu.

Phần 5: Hình học mặt bích và khả năng tương thích đường ray

Mặt bích là bộ phận dẫn hướng bên của bánh xe cần cẩu - nó ngăn bánh xe trật bánh do tựa vào thành ray. Hình dạng mặt bích chính xác là điều cần thiết cho cả hiệu suất dẫn hướng và tuổi thọ mài mòn của mặt bích.

5.1 Chiều cao và độ dày mặt bích

Chiều cao mặt bích (khoảng cách từ mặt lốp đến đỉnh mặt bích) phải đủ để ngăn bánh xe leo qua đường ray dưới tác dụng của lực ngang. Chiều cao mặt bích tiêu chuẩn là:

$$h_{flange} geq 0,12 imes D_{wheel}$$

Đối với bánh xe có đường kính 500mm: chiều cao mặt bích tối thiểu = 60mm.

Độ dày của mặt bích (độ dày của mặt bích ở mức mặt lốp) phải đủ để chống lại các lực bên mà không bị biến dạng hoặc gãy. Độ dày mặt bích tiêu chuẩn là:

$$t_{flange} geq 0,08 imes D_{wheel}$$

Đối với bánh xe có đường kính 500mm: độ dày mặt bích tối thiểu = 40mm.

Đây là những giá trị tối thiểu - đối với cần cẩu hạng nặng có lực ngang đáng kể (tải trọng gió lên cần trục ngoài trời, lực lệch từ đường ray đường băng bị lệch), hãy tăng kích thước mặt bích cho phù hợp.

5.2 Khả năng tương thích với chiều rộng mặt lốp và chiều rộng đầu ray

Chiều rộng mặt lốp phải rộng hơn đầu ray để đảm bảo tải trọng của bánh xe được truyền lên mặt lốp chứ không phải ở gốc mặt bích. Độ hở tiêu chuẩn là:

$$b_{tread} geq b_{đầu đường ray} + 2 imes c_{bên}$$

Trong đó $$c_{bên}$$ là khoảng hở ngang giữa mặt trong của mặt bích và mặt ray - thường là 5–15mm mỗi bên tùy thuộc vào dung sai căn chỉnh đường ray của đường băng.

Kiểm tra khả năng tương thích của đường ray: Luôn xác minh rằng chiều rộng rãnh bánh xe được chỉ định tương thích với kích thước đường ray được lắp đặt. Sự không khớp thường gặp xảy ra khi đường ray cần trục được thay thế bằng một cấu hình khác mà không cập nhật thông số kỹ thuật của bánh xe.

5.3 Cấu hình mặt lốp: Hình trụ và hình côn

Lốp hình trụ: Mặt lốp song song với trục bánh xe. Đơn giản để sản xuất và kiểm tra. Bánh xe không tự định tâm trên đường ray - vị trí bên được điều khiển hoàn toàn bằng mặt bích. Mặt bích chịu tải trọng ngang liên tục, dẫn đến độ mòn mặt bích cao hơn.

Mặt gai côn (mặt gai): Bề mặt gai có độ côn nhẹ - thường là 1:20 (2,86°). Mặt côn có đường kính lớn hơn nằm ở mặt bích. Khi bánh xe di chuyển ngang về phía mặt bích, đường kính lớn hơn làm cho bánh xe lăn nhanh hơn về phía đó, tạo ra lực phục hồi làm bánh xe quay trở lại tâm. Hành động tự định tâm này làm giảm đáng kể sự tiếp xúc với mặt bích và độ mòn mặt bích.

Khuyến nghị: Chỉ định mặt lốp côn (1:20) cho:

• Cần cẩu tốc độ cao (tốc độ di chuyển > 40 m/phút)

• Cần cẩu hạng nặng (A5 trở lên)

• Cần cẩu nhịp dài nơi khó duy trì sự liên kết của đường ray

• Bất kỳ ứng dụng nào mà mặt bích bị mòn là vấn đề tái diễn

Phần 6: Yêu cầu về chất lượng chế tạo bánh xe cẩu

Việc chỉ định vật liệu và hình dạng chính xác là cần thiết nhưng chưa đủ - quy trình sản xuất phải được kiểm soát để đảm bảo rằng các đặc tính đã chỉ định thực sự đạt được ở bánh xe hoàn thiện.

6.1 Yêu cầu chất lượng rèn

Tỷ lệ rèn: Tỷ lệ rèn (tỷ lệ giữa diện tích mặt cắt phôi ban đầu và diện tích mặt cắt rèn hoàn thiện) xác định mức độ sàng lọc hạt đạt được. Đối với bánh xe cần trục, tỷ lệ rèn tối thiểu là 3:1 là cần thiết để đạt được độ mịn hạt thích hợp. Bánh xe được rèn từ phôi có kích thước quá lớn với độ mài mòn không đủ sẽ có kết cấu thớ thô hơn và tính chất cơ học thấp hơn quy định.

Rèn khuôn so với rèn khuôn hở: Đối với đường kính bánh xe lên đến khoảng 800mm, việc rèn khuôn (rèn khuôn kín) được ưa thích hơn - khuôn hạn chế dòng vật liệu và tạo ra hình dạng và dòng hạt nhất quán hơn so với rèn khuôn mở. Đối với các bánh xe rất lớn (đường kính > 800mm), cán vòng hoặc rèn khuôn hở được sử dụng.

Kiểm soát nhiệt độ rèn: Nhiệt độ rèn phải được kiểm soát trong phạm vi chính xác cho loại thép - quá nóng khiến hạt phát triển; quá lạnh gây ra các vết nứt rèn. Giám sát và ghi lại nhiệt độ trong quá trình rèn là yêu cầu chất lượng đối với các bánh xe cần trục quan trọng.

6.2 Xác minh xử lý nhiệt

Khảo sát độ cứng: Sau khi làm nguội vành, đo độ cứng của gai lốp ở tối thiểu 4 điểm xung quanh chu vi và ở 3 độ sâu (bề mặt, độ sâu 10 mm, độ sâu 20 mm). Độ cứng phải đáp ứng phạm vi quy định tại tất cả các điểm đo. Độ dốc độ cứng giảm quá nhanh theo độ sâu cho thấy độ sâu vỏ không đủ - lớp cứng sẽ bị mòn trước khi bánh xe đạt đến tuổi thọ thiết kế.

Yêu cầu độ sâu độ cứng:

• Độ sâu vỏ tối thiểu tới 300 HB: ≥ 20mm đối với bánh xe có đường kính lên tới 630mm

• Độ sâu vỏ tối thiểu tới 300 HB: ≥ 30mm đối với bánh xe có đường kính 630–1.000mm

• Độ sâu vỏ tối thiểu tới 300 HB: ≥ 40mm đối với bánh xe có đường kính > 1.000mm

6.3 Dung sai kích thước

Cặp bánh đồng bộ: Đối với cần trục có hai bánh xe chung một trục (bánh xe hai bánh), hai bánh xe phải được cung cấp dưới dạng cặp bánh đồng bộ với đường kính gai lốp cách nhau không quá 0,3 mm. Đường kính không khớp khiến một bánh xe phải chịu nhiều tải hơn bánh xe kia, làm tăng tốc độ mòn của bánh xe có đường kính lớn hơn.

6.4 Yêu cầu kiểm tra không phá hủy

Đối với bánh xe cẩu và các ứng dụng quan trọng về an toàn khác, hãy thêm:

• Thử nghiệm tác động Charpy ở −20°C (hoặc thấp hơn nếu được chỉ định)

• Kiểm tra đặc tính cơ học đầy đủ (độ bền kéo, độ chảy, độ giãn dài) từ các thanh thử được rèn ở cùng nhiệt độ

Phần 7: Tiêu chí giám sát và thay thế bánh xe cẩu

Ngay cả bánh xe cần cẩu được chỉ định và sản xuất chính xác cũng bị mòn theo thời gian. Việc thiết lập một chương trình giám sát có hệ thống sẽ ngăn ngừa những lỗi không mong muốn và cho phép lập kế hoạch thay thế trong thời gian bảo trì theo lịch trình.

7.1 Phương pháp đo độ mài mòn

Đo đường kính gai lốp:

Sử dụng micromet bên ngoài lớn hoặc máy đo đường kính bánh xe chuyên dụng để đo đường kính gai lốp tại nhiều điểm xung quanh chu vi. So sánh với đường kính danh nghĩa ban đầu - sự khác biệt là tổng độ mòn của gai lốp.

Đo độ dày mặt bích:

Sử dụng máy đo độ dày mặt bích (một công cụ chuyên dụng có sẵn từ các nhà cung cấp dịch vụ bảo trì cầu trục) để đo độ dày mặt bích ở mức mặt lốp. So sánh với độ dày danh nghĩa ban đầu.

Đo lường hồ sơ:

Đối với cần cẩu công suất cao, sử dụng thước đo biên dạng (mẫu) để kiểm tra biên dạng mặt lốp và mặt bích so với biên dạng danh nghĩa. Mức độ mài mòn (rỗng ở tâm gai lốp, độ mòn của mặt bích) được phát hiện bằng cách so sánh biên dạng.

7.2 Tiêu chí thay thế

7.3 Khuyến nghị về khoảng thời gian giám sát

Phần 8: Các dạng hư hỏng bánh xe cầu trục thường gặp và nguyên nhân cốt lõi

Hiểu các chế độ lỗi giúp chẩn đoán sự cố và ngăn ngừa tái phát sau khi thay thế.

Chế độ lỗi 1: Nứt lốp (Mệt mỏi khi tiếp xúc)

Hình thức: Bề mặt gai lốp bị bong tróc hoặc rỗ, thường thành dải xung quanh chu vi.

Nguyên nhân cốt lõi: Ứng suất tiếp xúc vượt quá giới hạn mỏi của vật liệu mặt lốp - do đường kính bánh xe quá nhỏ, độ cứng của mặt lốp không đủ hoặc quá tải.

Phòng ngừa: Lựa chọn đường kính bánh xe chính xác dựa trên tính toán tải trọng; chỉ định độ cứng gai lốp phù hợp; không làm quá tải cần cẩu.

Chế độ lỗi 2: Gãy mặt bích

Biểu hiện: Gãy đột ngột một hoặc cả hai mặt bích, thường không có dấu hiệu cảnh báo trước.

Nguyên nhân cốt lõi: Lực bên vượt quá cường độ uốn của mặt bích - do độ lệch của đường ray đường băng, cần trục bị lệch hoặc kích thước mặt bích không đủ. Vết nứt giòn ở bánh xe bằng gang hoặc thép đúc có độ bền thấp.

Phòng ngừa: Chỉ định bánh xe bằng thép rèn có đủ độ bền; duy trì sự liên kết đường sắt đường băng; kiểm tra độ lệch của cần cẩu.

Chế độ hỏng hóc 3: Mòn gai lốp nhanh (Mòn mòn)

Hình thức: Đường kính gai lốp giảm đồng đều với tốc độ nhanh hơn dự kiến.

Nguyên nhân cốt lõi: Độ cứng của gai lốp không đủ so với mức ứng suất tiếp xúc; ô nhiễm bề mặt đường ray (cặn nhà máy, bụi mài mòn); bánh xe trượt trên đường ray (vấn đề về phanh hoặc dẫn động).

Phòng ngừa: Tăng thông số kỹ thuật về độ cứng của gai lốp; bề mặt đường ray sạch sẽ; kiểm tra hệ thống truyền động và phanh.

Chế độ lỗi 4: Mòn mặt lốp rỗng

Hình thức bên ngoài: Tâm gai lốp mòn nhanh hơn các cạnh, tạo thành mặt gai lốp lõm (rỗng).

Nguyên nhân cốt lõi: Đầu ray hẹp hơn chiều rộng mặt lốp, tập trung ứng suất tiếp xúc vào tâm mặt lốp. Phổ biến khi đường ray được thay thế bằng cấu hình nhỏ hơn mà không cập nhật thông số kỹ thuật của bánh xe.

Phòng ngừa: Đảm bảo chiều rộng đầu ray tương thích với chiều rộng mặt lốp; chỉ định cấu hình mặt lốp côn để phân phối tiếp xúc.

Chế độ lỗi 5: Mòn mặt bích (Một mặt)

Hình thức: Một mặt bích mòn nhanh hơn đáng kể so với mặt kia hoặc một đầu của cần trục mòn nhanh hơn mặt kia.

Nguyên nhân cốt lõi: Đường ray lệch trục - đường ray không song song, buộc cần trục phải chạy một góc (nghiêng), khiến một mặt bích phải chịu tải liên tục.

Phòng ngừa: Khảo sát và căn chỉnh đường ray đường băng; kiểm tra độ vuông góc của đầu cần cẩu.

Câu hỏi thường gặp

Câu 1: Sự khác biệt giữa bánh xe cẩu rèn và bánh xe cẩu đúc là gì?

Bánh xe cẩu được rèn được tạo hình bằng cách ép hoặc đập phôi thép đã được nung nóng, tạo ra cấu trúc thớ tinh tế, độ xốp khép kín và các tính chất cơ học vượt trội - đặc biệt là độ bền va đập và tuổi thọ mỏi. Bánh xe cẩu đúc được tạo ra bằng cách đổ thép nóng chảy vào khuôn, điều này có thể dẫn đến cấu trúc hạt thô hơn và độ xốp bên trong. Đối với cần cẩu hạng nặng (A5 trở lên), cần cẩu thùng và cần trục ngoài trời, bánh xe rèn được ưu tiên sử dụng do khả năng chống mỏi và gãy giòn vượt trội.

Câu hỏi 2: Tôi nên chỉ định độ cứng gai lốp cho bánh xe cần trục của mình là bao nhiêu?

Độ cứng của lốp phụ thuộc vào loại nhiệm vụ của cần cẩu và tải trọng bánh xe. Hướng dẫn chung: 260–300 HB cho chế độ làm việc nhẹ (A1–A3); 300–340 HB cho mức trung bình (A4–A5); 320–360 HB cho chế độ tải nặng (A6–A7); 340–380 HB dành cho cần cẩu tải trọng rất nặng và cần cẩu (A8). Đối với bánh xe rèn 42CrMo có độ cứng cảm ứng, có thể đạt được 340–380 HB với độ sâu vỏ là 25–40mm. Luôn chỉ định cả phạm vi độ cứng và độ sâu vỏ tối thiểu.

Câu hỏi 3: Làm cách nào để tính đường kính bánh xe chính xác cho cần cẩu của tôi?

Tính tải trọng bánh xe (công suất cần trục + trọng lượng cầu × hệ số động ` số lượng bánh xe), sau đó tính ứng suất tiếp xúc Hertzian cho đường kính bánh xe dự kiến ​​bằng công thức $$p_0 = 0,418sqrt{PE/Rb}$$. Chọn đường kính nhỏ nhất trong đó ứng suất tiếp xúc thấp hơn giá trị cho phép đối với độ cứng mặt lốp được chỉ định (khoảng 3,5 × HB tính bằng MPa). Để ước tính nhanh, hãy sử dụng bảng chọn đường kính tiêu chuẩn trong Phần 4 của hướng dẫn này.

Q4: Nên thay bánh xe cẩu theo cặp hay riêng lẻ?

Đối với các bánh xe dùng chung một trục (bánh xe hai bánh), luôn thay một cặp phù hợp - đường kính gai lốp giữa hai bánh phải nằm trong khoảng 0,3mm. Đối với các bánh xe độc ​​lập trên cùng một xe tải, cách tốt nhất là thay thế đồng thời cả bốn bánh xe để duy trì đường kính gai lốp bằng nhau và phân bổ tải trọng đều. Việc chỉ thay thế bánh xe bị mòn nhiều nhất sẽ tạo ra đường kính không khớp khiến bánh xe mới phải chịu tải trọng không cân xứng.

Câu hỏi 5: Bánh xe cần cẩu có thể được định hình lại (quay lại) thay vì thay thế không?

Có - nếu thân bánh xe có cấu trúc ổn định (không có vết nứt, độ dày vành còn lại vừa đủ), bánh xe cần trục bị mòn có thể được tiện lại trên máy tiện để khôi phục lại đường kính và hình dạng gai lốp chính xác. Tuy nhiên, việc quay lại sẽ loại bỏ vật liệu khỏi bề mặt gai, làm giảm độ sâu vỏ cứng còn lại. Sau khi quay lại, hãy xác minh rằng độ sâu vỏ còn lại vẫn đáp ứng yêu cầu tối thiểu ( ≥ 20 mm đến 300 HB đối với hầu hết các ứng dụng). Nếu độ sâu của thùng không đủ sau khi quay lại, bánh xe phải được làm cứng lại hoặc thay thế.

Câu hỏi 6: Tôi cần cung cấp thông tin gì để đặt hàng bánh xe cẩu thay thế?

Cung cấp: đường kính bánh xe (danh nghĩa), chiều rộng gai lốp, chiều cao và độ dày mặt bích, đường kính lỗ khoan và độ khít (H7 hoặc theo quy định), cấp vật liệu (hoặc hạng nhiệm vụ theo khuyến nghị của chúng tôi), yêu cầu về độ cứng của gai lốp, số lượng và bất kỳ yêu cầu đặc biệt nào (các cặp khớp nhau, rãnh then, gai côn). Nếu có bản vẽ, vui lòng đính kèm chúng. Đối với các thiết bị thay thế được thiết kế ngược, hãy cung cấp bánh xe bị mòn hoặc ảnh chụp rõ ràng với các kích thước chính. Liên hệ jasmine@yileindustry.com — chúng tôi phản hồi trong vòng 24 giờ.

Máy móc Yile: Bánh xe cần cẩu được rèn tùy chỉnh cho mọi ứng dụng

Yile Machinery sản xuất bánh xe cần cẩu bằng thép rèn và đúc cho cần cẩu trên cao, cần trục, cần cẩu EOT, cần cẩu thùng và cần cẩu luyện kim chuyên dụng - từ kích thước danh mục tiêu chuẩn đến thiết kế hoàn toàn tùy chỉnh được sản xuất theo bản vẽ của bạn.

Khả năng sản xuất bánh xe cần cẩu của chúng tôi bao gồm:

• Khả năng rèn: Bánh xe có đường kính lên tới 1.200mm, từ thép carbon 55#, thép hợp kim 42CrMo và 34CrNiMo6

• Xử lý nhiệt: Làm nguội và tôi luyện toàn bộ bánh xe + làm cứng cảm ứng gai lốp - độ cứng gai lốp lên tới 380 HB với độ sâu vỏ được kiểm soát

• Gia công chính xác: Tiện CNC theo dung sai kích thước theo bảng trong Phần 6 của hướng dẫn này

• NDT: 100% UT + MT trên tất cả các bánh xe, có đầy đủ hồ sơ kiểm định

• Cặp khớp: Đường kính gai lốp khớp với ±0,3 mm đối với giá chuyển hướng bánh đôi

• Cấu hình tùy chỉnh: Mặt lốp hình trụ, mặt lốp côn (1:20 hoặc theo quy định), mặt bích đơn, mặt bích đôi, không có mặt bích

Chúng tôi cũng sản xuất đầy đủ các puly cáp và puly cầu trục, khớp nối bánh răng và khớp nối trục cho bộ truyền động cầu trục - cho phép mua sắm một nguồn duy nhất cho chương trình bảo trì cầu trục của bạn.

Để nhận được báo giá, hãy cung cấp:

• ✅ Đường kính bánh xe, chiều rộng gai lốp, kích thước mặt bích, đường kính lỗ khoan

• ✅ Loại cầu trục, công suất và hạng tải

• ✅ Yêu cầu về vật liệu và độ cứng (hoặc mô tả ứng dụng - chúng tôi sẽ đề xuất)

• ✅ Số lượng và ngày giao hàng yêu cầu

• ✅ Bản vẽ hoặc ảnh chụp bánh xe hiện có (đối với kỹ thuật đảo ngược)

E-mail: jasmine@yileindustry.com

Gửi RFQ của bạn: www.yilemachinery.com/contactus.html

Tất cả các yêu cầu kỹ thuật đều nhận được phản hồi trong vòng 24 giờ. Các lệnh phân tích theo cặp và khẩn cấp được ưu tiên lập lịch.