クレーンケーブル技術：曲げおよび引張抵抗が港湾機械を保護する方法
現代の港湾業務において、船から岸へのクレーン、RTG、RMG、そして移動式港湾クレーンは電気に依存しています。クレーンケーブル電力、制御、およびデータ信号を伝達するためのものです。リフティングに使用されるスチールワイヤーロープとは異なり、クレーンケーブルは連続的な動き、巻き取り、および過酷な産業環境に対応するように設計された柔軟な電気ケーブルです。
これらのケーブルは、腐食性の高湿度の港の条件下で、常に曲げ、引っ張り、ねじり、振動にさらされています。オペレーターにとって、適切なクレーンケーブルを選択することは、機器の安全性、稼働時間、および長寿命を維持するために不可欠です。
この記事では、これらの極端な要求に直面した現代のクレーンケーブル性能を定義する曲げ抵抗および引張抵抗技術についての技術的な説明を提供します。
クレーンケーブルはなぜ極端な曲げ応力を受けるのか？
クレーンケーブルは、常に以下のようなシステムで動いています：
- ケーブルリール：ケーブルは長距離にわたって迅速に巻き取られ、巻き戻されます。世界中で導入された自動端子とともに、ポートクレーンはこれまで以上に速く動作し、より長い距離をカバーします。
- フェストーンシステム：これらはループでケーブルの余裕を管理します。ケーブルはきつい曲線で曲がる必要があります。
- エネルギーチェーン（ドラッグチェーン）：これらはケーブルがスムーズに曲がる必要があり、しばしばトラック内で使用されます。最大の課題は、チェーン素材の摩耗です。
- 高移動ガントリーの動き：ここでの迅速な開始と停止は、揺れと運動ストレスを引き起こします。
これらすべてが常に力の混合を生み出します：何百万回もの曲げ、鋭い曲がり、速い速度の変化、そして揺れを伴うねじれ。
通常の産業用ケーブルは、この種のストレスに耐えることができません。彼らの硬いワイヤーとカバーは、次の理由で迅速に劣化します：
- コルクスクリュー効果により、ケーブルのプロファイルが変形します。その結果、膨張したケーブルのプロファイルがケーブルのリールへの出入りをスムーズに行えなくします。最終的には、これがケーブルや内部の光ファイバーの断裂を引き起こします。
- ひび割れた絶縁体は、短絡や漏れを引き起こします。
- カバーの摩耗や損傷により、水や汚れが侵入します。
これにより、完全な電気的故障や予期しないダウンタイムが発生する可能性があります。だからこそ、クレーンケーブルはこれらのストレスに耐えるように作られています。それは、物が動いている間に電気信号を維持します。
クレーンケーブルを曲げに対して長持ちさせるための重要な方法
クレーンケーブルは多くの曲げに耐える必要があります。これは、適切な材料とスマートなデザインを組み合わせることで実現されます。
(1) 非常に薄い銅導体
ケーブルが曲がるのを抵抗する主な要因は、ワイヤー自体です。クレーンケーブルは非常に細い銅導体を使用しており、通常の太いワイヤーよりもはるかに曲げやすくなっています。
利点：ワイヤーが薄いほど、何度も曲げたときのストレスが少なくなります。これは、ケーブルが曲げに耐える時間が長くなり、結果として寿命が延びることを意味します。
彼らが立ち往生している理由：これらの細いワイヤーは通常、ケーブルが曲がるときに簡単に動き、摩擦を減らすことができるようにねじられています。
(2) 曲げることができる絶縁体 (EPR/TPE)
銅線を覆う材料は、ケーブルが常に動いているときでも柔軟性を保つ必要があります。PVCのような硬いプラスチックはすぐに壊れてしまいます。
利点：エチレンプロピレンゴム（EPR）や熱可塑性エラストマー（TPE）などのゴム状材料は、曲げることができ、簡単にひび割れず、ケーブルが引っ張られたり曲げられたりしても電気的特性を安定に保つために使用されます。これは、トレーリングケーブル標準DIN VDE 0250パート813でも定義されています。
(3) 正しいシース材料
クロロプレンゴム（CR）は、5GM5の構成に不可欠な合成エラストマーであり、港湾機械ケーブルの分野で重要な役割を果たしています。CRの独特な特性、例えば高い耐摩耗性、油への耐性、厳しい環境条件への耐性は、港湾環境の厳しい運用要件に耐えるために不可欠です。
コンプライアンス：CRで製造された5GM5ケーブルは、DIN VDE 0250-813規格に厳密に準拠しています。このコンプライアンスは、ケーブルの安全性と信頼性を確保するだけでなく、業界全体の品質基準を維持します。CRの抵抗特性は摩耗を最小限に抑えることに寄与し、ケーブルの寿命を延ばし、メンテナンスコストを削減します。これは、港湾運営の全体的な効率を向上させるだけでなく、業界の持続可能な開発目標にも合致しています。
(4) 衝撃を吸収する材料
内部の部品が動いて圧力点を引き起こさないように、ケーブル内部の空間は埋められています。
機能：柔らかいゴム、合成テープ、または特殊な繊維を使用して、ケーブルを円形に保ち、ワイヤーが互いにくっつかないようにします。このケーブル内部のサポートは、ワイヤーが引っかかって切れるのではなく、スムーズに曲がることを保証します。
クレーンケーブルと引っ張り応力：知っておくべきこと
曲げ以外にも、クレーンケーブルは多くの引っ張り応力、つまり引張荷重にさらされます。これは特に以下のような場合に当てはまります：
- 垂直システム：ケーブルが自分の重さを非常に高く持ち上げるとき、STSクレーンのように。
- 長距離移動：重いケーブルトロリーやチェーンを長距離にわたって移動する際。
- 突然の動き：急なスタート、停止、または風がケーブルを揺さぶることがあります。
- 重いケーブル：長いまたは装甲されたケーブルは非常に重くなることがあり、これが引っ張りストレスを引き起こします。
ケーブルがこの引っ張り力に耐えられず、内部のワイヤーに直接伝わると、悪いことが起こる可能性があります：
- ストレッチと細くなること：ケーブルは伸びて形を変えることができ、これが電気の流れに影響を与えます。
- ジャケットと断熱材の損傷：外層が薄くなったり形が変わったりすることがあり、保護が弱まります。
- ワイヤーブレーク: 内部のワイヤーが伸びたり切れたりすることで、電気的な問題が発生する可能性があります。
クレーンケーブルが引っ張り応力をどのように扱うか
引っ張りを扱うために、クレーンケーブルは強度を加える特別な部品を使用し、電気配線の隣に配置されます。
アラミド/ケブラー
非常に高い引張応力、例えば本当に重いものを持ち上げたり、長距離を移動したりする場合、ケーブルはケブラーのようなアラミド繊維を使用します。これらの人工繊維は、その重量に対して非常に強力です。つまり、伸びることなく多くの応力に耐えることができます。彼らは銅線が伸びるのを防ぎ、吊るしているときにケーブルの重量を支えます。
(2) 中央強度コア
多くのケーブルは、中央に非金属製の強いコアを持っています。このコアはすべてのワイヤーを安定させ、引っ張り応力に抵抗します。また、ケーブルが崩れるのを防ぎ、形状を保ちます。
(3) 強力な外ジャケット (CR/TPU)
外側のジャケットは、ケーブルをまとめて内部の強い部分を保護するために重要です。CRやTPUのような材料は、引き裂きや摩耗に対する耐性のために使用されます。また、日光、油、塩からも保護し、厳しい環境でもケーブルを強く保ちます。
(4) レイヤードデザイン
ケーブルの層の構造は、引っ張り応力が一部分に集中しないようにしています。内部の部分は、コアの周りで反対方向にねじられていることがよくあります。これにより、ねじれやくせを防ぎ、強い部分とジャケット全体に応力を分散させます。そうすることで、ケーブルは全体的により多くの重量を扱うことができます。
クレーンケーブルを選ぶ際に考慮すべきポイント
クレーンケーブルが必要な場合、機械的動作と電気安全の両方に関して厳格な国際規則を満たす必要があります。
- フレキシブルケーブル規則：ケーブルがDIN VDE 0250（リール用ケーブル）に従っていることを確認してください。
- 安全および火災規則：ルールを守ることが重要です。IEC 60332（耐火性）安全上の理由から。
- 機械試験：良好なケーブルは、リール/フェスティーンサイクル試験（耐久性を確認するため）、最小曲げ半径試験（柔軟性を確保するため）、およびトルション耐久試験（ねじれに対する抵抗を測定するため）などのラボテストを受けます。
選択のための主要業績評価指標 (KPI) :
KPI | 説明 | 運営への影響 |
曲げサイクル寿命 | 故障前の試験サイクル数（例：百万）。 | ケーブルの最大サービス寿命と交換スケジュールを予測します。 |
最小曲げ半径 | ケーブルが安全に扱える最小の曲線。 | リールドラムとシーブの直径との互換性を決定します。 |
引張荷重定格 | 最大許容連続引張力（NまたはkN単位）。 | ケーブルが自重と動的荷重を支えられることを保証します。 |
ジャケットの摩耗抵抗 | 表面摩耗および摩擦損傷に対する抵抗を測定します。 | 厳しい港の環境での長寿に不可欠。 |
導体疲労耐久性 | 細いストランドが時間の経過とともに作業硬化に抵抗することを確認します。 | 長期的な電気的連続性を保証します。 |
ポート機械用の正しいクレーンケーブルを選ぶ方法は？
ポート機械用のクレーンケーブルを選ぶ際には、ケーブルが機械的におよびその周囲で何を通過するかを本当に考慮する必要があります。
これらのことを考えてみてください：
- システムタイプ: どのようなシステムと連携しますか？ リーリングドラム？ フェスティーン？ エネルギーチェーン？
- 曲げ半径：ケーブルは機械と連携する際にどれくらい鋭く曲がる必要がありますか？
- 引張荷重: ケーブルが最大でどれだけの引っ張り力に耐える必要がありますか？ これには自重と追加の荷重が含まれます。
- 環境条件：ケーブルは日光にさらされることが多いですか？油分や湿気、錆を引き起こす可能性のある塩分を含む空気にさらされますか？
- サイクル頻度：ケーブルはどのくらいの期間持続する必要があり、毎日どのくらいの頻度で使用されますか？
- 安全要件：ケーブルはあなたの地域でどのような火災安全および化学抵抗の規則を満たす必要がありますか？
アプリケーション特有の例の推奨事項：
アプリケーション | 主要なストレス要因 | 推奨機能 |
RTG/RMG クレーン | 曲げ、摩耗、短いレイ | 高柔軟導体（クラス6）+ 高耐摩耗性ジャケット（CR）。 |
STSクレーン | 垂直テンション、高速、長距離 | 高柔軟導体（クラス6）+ 高耐摩耗性ジャケット（CR）。 |
ドラッグチェーンシステム | テンション、トーション、高サイクル寿命 | TPUジャケット + 強力な中央非金属コア/超短ピッチ。 |
フェストーンシステム | インパクト、耐油性、UV | 耐衝撃性のある弾性体ジャケット（CPE/CR）+ 耐油性のシース材料。 |
結論
クレーンケーブル港で見られる巨大な機械的ストレスを処理し、電力を移動させるために慎重に作られています。これらは、曲がりやすい撚り線導体、荷重を管理する強化コア、保護のための頑丈な外層を使用しています。これらすべての要素により、ケーブルは常に動いているにもかかわらず、電力と信号を確実に送信することができます。これらの技術を理解することで、港のオペレーターは物事をスムーズに運営し、機器の寿命を確保するのに役立ちます。
終了
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について 河北華通 1993年に設立された 河北華通 は、唐山（中国河北省）、釜山（韓国）、パナマ、カザフスタン、タンザニア、カメルーン、アンゴラに生産施設を持つグローバルなケーブル製造企業です。主な製品ポートフォリオには、石油抽出用の潜水ポンプケーブル、港湾クレーン用の移動式フレキシブルケーブル、船舶ケーブルなどの海洋工学ケーブル が含まれています。同社は、オフショアおよびオンショアの石油・ガス探査や港湾クレーンによる物資取り扱いを含む、世界中の産業セクターの継続的、安全、効率的な運営を強力にサポートしています。
