Ai un utilaj de câteva tone, o platformă și rampele de încărcare. Întrebarea firească este ce troliu îți trebuie pentru a urca utilajul.
Masa utilajului este punctul de plecare, dar nu stabilește singură forța de tracțiune necesară. Mai contează înclinarea rampei, rezistența la deplasare și stratul de cablu de pe tambur.
Metoda de mai jos se aplică unui utilaj care rulează liber, cu viteză redusă și aproximativ constantă, pe o rampă uniformă. Nu acoperă blocajele, șocurile sau trecerea dificilă dintre rampă și platformă.
Un troliu de tragere nu este un troliu de ridicare. Tot ce urmează se referă la troliurile proiectate pentru tragere. Nu le folosi pentru ridicarea sau suspendarea sarcinilor decât dacă producătorul le certifică explicit pentru această utilizare.
Pe scurt: cum faci calculul
Calculul urmează aceeași succesiune indiferent de capacitatea utilajului. Dacă una dintre date nu poate fi stabilită, nu trece direct la alegerea produsului prin aplicarea unei rezerve arbitrare.
- Notezi masa utilajului în configurația de transport.
- Măsori înclinarea rampei și o transformi în grade.
- Stabilești rezistența la deplasare.
- Calculezi forța de tracțiune.
- Aplici rezerva indicată de producător.
- Verifici capacitatea pe stratul de cablu folosit efectiv.
- Accepți sau respingi modelul analizat.
- Verifici cablul, cârligul și punctele de prindere pentru forțele din configurația aleasă.
Ce date îți trebuie
Calculul este util doar dacă valorile descriu situația reală. Pornește de la cea mai solicitantă configurație pe care o întâlnești în mod previzibil, nu de la una medie.
| Informație | Ce stabilești |
|---|---|
| Masa utilajului | Masa cu toate accesoriile montate |
| Trenul de rulare | Roți sau șenile |
| Starea utilajului | Rulează liber, parțial blocat sau complet blocat |
| Rampa | Înclinarea și lungimea traseului |
| Suprafața | Materialul, denivelările și pragurile |
| Traseul cablului | Direcția cablului față de rampă |
| Trecerea pe platformă | Schimbarea de unghi dintre rampă și podea |
| Cablul de pe tambur | Pentru fiecare model analizat, stratul pe care se află cablul în punctul cel mai solicitant |
Punctul în care utilajul trece de pe rampă pe platformă poate produce un vârf de rezistență. Analizează-l separat dacă schimbarea de unghi este pronunțată sau dacă garda la sol a utilajului este redusă.
Cum transformi înclinarea din procente în grade
Înclinarea în procente nu este același lucru cu unghiul în grade. O rampă de 30% are un unghi de aproximativ 16,7°, nu de 30°.
Înclinarea se calculează din diferența de nivel și distanța orizontală:
Înclinarea (%) = diferența de nivel ÷ distanța orizontală × 100
Apoi se transformă în grade:
α = arctan(înclinarea ÷ 100)
Pentru o înclinare de 30%:
α = arctan(30 ÷ 100) ≈ 16,7°
Dacă traseul are mai multe porțiuni, verifică zona cu cea mai mare înclinare. Media traseului poate ascunde punctul cel mai solicitant.
Cum calculezi forța de tracțiune
Forța de tracțiune este forța pe care cablul o exercită asupra utilajului. Nu este masa maximă pe care troliul o poate deplasa în orice condiții.
Pentru un utilaj care rulează liber pe o rampă uniformă:
F = m × g × (sin α + Cᵣ × cos α)
- F — forța necesară, în newtoni;
- m — masa utilajului, în kilograme;
- g — accelerația gravitațională, aproximativ 9,81 m/s²;
- α — unghiul rampei;
- Cᵣ — coeficientul de rezistență la rulare.
„Rezistența la deplasare” este termenul general pentru forțele care se opun mișcării. Când utilajul se deplasează liber pe roți sau șenile, componenta folosită în formulă este rezistența la rulare.
Coeficientul de rezistență la rulare arată cât de greu se deplasează utilajul pe suprafața respectivă. Valoarea diferă în funcție de roți sau șenile, starea acestora și materialul rampei.
Nu alege coeficientul la întâmplare. Folosește documentația producătorului sau un tabel aplicabil situației tale. În exemplul de mai jos folosim coeficientul de 0,10 din ghidul Dutton-Lainson pentru sarcini rulante, care precizează că rezistența reală poate varia.
Formula presupune că direcția cablului este aproximativ paralelă cu rampa. Dacă troliul este montat mai sus, iar cablul formează un unghi semnificativ cu suprafața rampei, componentele forței se schimbă și calculul trebuie adaptat geometriei reale.
Exemplu complet de dimensionare
Parcurgem un caz de la măsurarea rampei până la decizia asupra unui model. Valorile arată metoda și nu reprezintă o recomandare de produs sau de rezervă.
Datele inițiale
- masa utilajului: 3.000 kg;
- înclinarea rampei: 30%;
- utilajul rulează liber;
- cablul este aproximativ paralel cu rampa;
- coeficientul folosit: 0,10;
- traseul nu are praguri sau schimbări importante de unghi;
- în punctul cel mai solicitant, cablul se află pe al doilea strat.
Pasul 1: transformi înclinarea
α = arctan(30 ÷ 100) ≈ 16,7°
Pasul 2: calculezi forța
F = 3.000 × 9,81 × (sin 16,7° + 0,10 × cos 16,7°)
Rezultatul este de aproximativ 11,3 kN, echivalentul a aproximativ 1.150 kgf.
Kilogramul-forță, prescurtat kgf, este o unitate de forță. Nu îl confunda cu kilogramul folosit pentru masa utilajului.
Pasul 3: aplici rezerva
Presupunem că documentația aplicației cere un factor de 1,5:
1.150 × 1,5 = 1.725 kgf
Factorul de 1,5 este o ipoteză declarată pentru acest exemplu. Nu îl aplica automat altor troliuri sau condiții de încărcare.
Pasul 4: verifici stratul folosit efectiv
Compari necesarul de 1.725 kgf cu valorile publicate pentru troliul industrial hidraulic cu angrenaj melcat Ramsey H-8B, din catalogul industrial Ramsey:
| Stratul cablului | Forța disponibilă |
|---|---|
| Primul strat | 1.810 kgf |
| Al doilea strat | 1.490 kgf |
| Al treilea strat | 1.310 kgf |
| Al patrulea strat | 1.130 kgf |
În punctul critic, cablul se află pe al doilea strat, unde troliul dezvoltă 1.490 kgf. Valoarea este sub necesarul de 1.725 kgf, deci modelul nu îndeplinește criteriul.
Cauți mai departe un model care dezvoltă cel puțin 1.725 kgf pe stratul pe care lucrezi efectiv, nu numai pe primul. Alternativ, poți analiza o configurație cu scripete, dacă producătorul o permite și dacă toate componentele sistemului sunt dimensionate pentru aceasta.
H-8B apare aici doar ca exemplu de citire a unei fișe tehnice. Fiind hidraulic, alegerea lui presupune existența unui circuit hidraulic compatibil pe vehicul. Un model electric trebuie dimensionat și verificat separat.
Troliul se alege după forța disponibilă pe stratul unde apare solicitarea, nu după valoarea nominală de pe primul strat.
Fișa completă a exemplului
| Datele calculului | Exemplu | Valoarea ta |
|---|---|---|
| Masa utilajului | 3.000 kg | ___ |
| Înclinarea rampei | 30% | ___ |
| Unghiul rampei | 16,7° | ___ |
| Coeficientul folosit | 0,10 | ___ |
| Forța calculată | 1.150 kgf | ___ |
| Factorul aplicat | 1,5 | ___ |
| Forța minimă rezultată | 1.725 kgf | ___ |
| Stratul pe care apare solicitarea | Al doilea | ___ |
| Forța disponibilă pe acel strat | 1.490 kgf | ___ |
| Decizie | Model respins | ___ |
Ce înseamnă capacitatea pe straturi în practică
Capacitatea troliului se schimbă pe măsură ce tamburul se umple. De aceea, trebuie să verifici întregul traseu, nu numai poziția cablului la începutul tragerii.
Forța scade pe măsură ce se umple tamburul. Valoarea maximă este declarată, de regulă, pentru stratul aflat direct pe tambur. Când cablul se acumulează și diametrul crește, forța disponibilă scade.
Derulează cablu, dar păstrează spirele minime. Pentru o tragere solicitantă, scoate suficient cablu ca să lucrezi pe straturile inferioare. Conform ghidului industrial Ramsey, trebuie păstrate minimum cinci spire pe tambur, deoarece prinderea capătului nu este proiectată să susțină sarcina nominală. Pentru alte troliuri, respectă numărul prevăzut în manualul modelului.
Mai mult cablu nu înseamnă mai multă forță. Contează geometria tamburului și valorile publicate pe straturi. Un tambur mai lat poate păstra mai mult cablu pe același strat, în funcție de diametrul cablului și geometria tamburului. Modelele trebuie comparate după fișa tehnică, nu doar după lungimea cablului.
Cum influențează scripetele calculul
Scripetele este o roată de ghidare peste care trece cablul. Efectul său depinde de configurația montajului.
| Configurație | Efect |
|---|---|
| Scripete folosit numai pentru deviere | Schimbă direcția cablului, fără să creeze automat avantaj mecanic |
| Montaj cu două ramuri de cablu care trag utilajul | La aceeași tensiune în cablu, aplică utilajului o forță apropiată de dublu, înainte de pierderi |
Nu presupune că orice scripete dublează capacitatea. Avantajul mecanic apare numai într-o configurație în care două ramuri de cablu trag efectiv utilajul. Un scripete folosit doar pentru schimbarea direcției nu produce acest efect.
În utilizarea reală apar pierderi, iar punctele de prindere sunt solicitate diferit în funcție de geometrie. Un punct folosit pentru deviere poate suporta rezultanta forțelor din ambele ramuri ale cablului.
Verifică scripetele, cablul, cârligul și punctele de prindere pentru forțele din configurația aleasă, folosind schema producătorului. Ghidul WARN pentru utilizarea troliului tratează separat schimbarea direcției și configurațiile cu mai multe ramuri de cablu.
Când se oprește calculul simplificat
Formula descrie numai condițiile precizate la începutul articolului. Dacă situația reală se abate de la ele, rezultatul nu mai poate fi folosit singur pentru alegerea troliului.
Oprește calculul simplificat dacă:
- nu cunoști masa utilajului;
- roțile, șenilele sau frânele sunt blocate;
- cablul nu este aproximativ paralel cu rampa;
- traseul include praguri importante;
- trecerea dintre rampă și platformă poate produce un vârf de sarcină;
- nu poți stabili rezistența la deplasare.
În aceste cazuri, evaluează separat geometria tragerii și limitele sistemului, folosind datele producătorului pentru aplicația respectivă.
Întrebări frecvente
Răspunsurile de mai jos clarifică modul în care rezultatul calculului se compară cu fișa tehnică. Ele nu înlocuiesc instrucțiunile producătorului pentru modelul analizat.
Pot compara direct capacitatea exprimată în „kg” cu rezultatul în kgf?
Unele fișe tehnice afișează în „kg” echivalentul forței de tracțiune, deși kilogramul este o unitate de masă. Verifică definiția folosită de producător și adu toate valorile în aceeași unitate înainte de comparație.
Cum aflu pe ce strat se află cablul în punctul critic?
Stabilește lungimea de cablu rămasă pe tambur în acel punct și compar-o cu valorile cumulative publicate pentru fiecare strat. Nu determina stratul doar printr-o estimare vizuală.
Ce fac dacă producătorul nu publică forța pe fiecare strat?
Nu presupune că valoarea nominală rămâne disponibilă pe întregul tambur. Cere datele producătorului sau alege un model pentru care performanțele pe straturi sunt publicate.
Concluzie
Capacitatea necesară pornește de la masa utilajului, înclinarea rampei și rezistența reală la deplasare. Corectează rezultatul cu rezerva indicată de producător și compară-l cu forța disponibilă pe stratul efectiv de cablu.
După alegerea troliului, verifică întregul sistem pentru solicitările maxime ale configurației. Apoi poți trece la alegerea tipului de acționare, a alimentării și a montajului.