ワイヤーロープ巻き取り技術

ワイヤーロープ巻き取り技術は、特にドラム上に複数層に 巻かれたワイヤーロープが引っかかるのを防ぐ技術です。

複数のワイヤストランドからなるワイヤロープが開発されて以来、ワイヤを巻き取ることは技術的な課題となってきました。複数の層に巻かれると、上層が下層を押しつぶす傾向があり、下層が上層を挟む傾向があります。ロープ同士の摩擦によっても摩耗が発生する傾向があります。これらの問題は、米国テキサス州の油田に掘削機器を納入していた Frank L. LeBus Sr. によって解決され、彼は 1938 年にロープの巻き取りをガイドするために巻き上げドラムに溝付きバーを使用する特許を取得しました。溝付き形状の鋼鉄セグメントは、既存のプレーンスチールドラムに溶接またはねじ止めするだけでした。^[1] それ以来、ドラムの溝切りは、ワイヤロープをウインチドラムに巻き取ったり巻き取ったりするためのガイドとして広く使用されています。ねじのねじ山のように連続したらせん状の溝をドラムに導入すると、ドラムに巻き取ったりドラムから巻き取ったりするときにロープをガイドする方法が得られます。しかし、これはロープが 1 層に巻かれている場合にのみ効果的に機能することがわかっています。ロープが複数の層に巻かれている場合には、問題が残ります。Frank LeBus は、ドラムのフランジと溝が平行になるように溝パターンを導入しました。ただし、ドラム面を横切る 1 つの傾斜部分はクロスオーバー ポイントとして機能し、ロープは 1 回転ごとに溝の幅だけ移動します。

Lebus ファミリー企業は、現在もこの機器を生産し続けています。ただし、特許は失効しています。ただし、Lebus という名前は、Lebus ファミリー企業が所有する登録商標であるため、「Lebus Drum」という用語は、特に Lebus International の製品を指します。

多層ワイヤーロープ巻き取りシステムは長年にわたって継続的に改良され、長いスチールワイヤーロープを複数の層に迅速かつスムーズに巻き付ける必要があるあらゆる用途に適応しています。例:

• 建設現場、沖合石油掘削装置、港湾、船舶用クレーン
• 深部採掘
• 海洋 調査船およびパイプライン敷設船に搭載されたウインチ
• 漁船に搭載されているウインチ。
• ケーブルカー​

平行溝システムにより、多層巻き取り時のロープの摩耗が大幅に軽減されます。

最初の層がドラムに巻きつくと、2 番目の層がドラムを横切って戻り、ロープの各巻きは最初の層の 2 つの巻きの溝に正確に沿って配置されます。平行溝を使用すると、巻き取りが制御されるため、ロープがドラムに及ぼす正確な力を計算できます。

交差巻きはドラムの円周の約 20% に削減され、80% は内層のロープ溝のフランジと平行のままです。この平行溝により、個々の層間の負荷が均等に分散され、ワイヤーロープの寿命が大幅に向上することが実証されています (テストでは 500% 以上)。このシステムはロープの取り付けに使用されています。

オフショア用途では、非常に長いロープがドラムに収納されることがよくあります。たとえば、Saipem の Semac 1 パイプ敷設船のアンカー ウインチは、それぞれ 2,800 メートルの 76 mm (3 インチ) 直径のワイヤー ロープを 14 層で保持します。Saipem の世界最大のパイプ敷設船である Castorone は、長さ 3,850 メートル、直径 152 mm のワイヤー ロープを使用しています。重量は 420 トンです。ロープはキャプスタンによって引っ張られ、平行溝システムを備えた巨大な Rema 牽引ウインチに収納され、キャプスタンのバック テンションは約 40 トンです。

平行溝入れシステムの利点を最大限に引き出すには、特定の動作条件が必要です。これには以下が含まれます。

アプリケーション固有の設計

すべてのシステムは、使用される用途に合わせて調整する必要があります。溝のパターンは、ロープの長さ、直径、構造タイプに合わせて設計されます。

張力下での巻き取り

多層スプールアプリケーションでは、ロープを最初にドラムに取り付けるときに、張力をかけたまま取り付けることが重要です。これにより、外側の層によって内側の層が溝の壁に押しつぶされたり傷が付いたりするのを防ぐことができます。

正しい艦隊角度

フリート アングルは、ドラムの中心線に対する、最初の滑車とドラム フランジ間のロープの最大角度として定義されます。すべての種類のドラムで、ロープはフリート アングルの影響を受け、それがロープの動作に影響し、寿命に影響します。フリート アングルは、ロープの構造に応じて 0.25° ～ 1.25° の範囲でなければなりません。フリート アングルは、最初の滑車をドラムに近づけたり遠ざけたりすることで変更できます。滑車がドラムに近すぎると、フリート アングルは 1.25° より大きくなり、離れすぎると、フリート アングルは 0.25° 未満になります。

最適なフリート アングルを実現できない場合もあります。ドラムから必要な距離にシーブを設置するスペースがない場合は、2 つの追加のスプール デバイスを使用できます。1 つはフリート アングル コンペンセータで、ロープの張力によって自動的に駆動されます。もう 1 つは、機械的に駆動されるレベル ワインダーです。どちらも、フランジ間のドラムに沿ってケーブルをガイドするソリューションを提供しますが、それぞれに長所と短所があります。

フリート アングル コンペンセータ (FAC) は、ドラムのクロスオーバー セクションを通過するワイヤー ロープの動きによって駆動されます。ロープが巻き取られたり巻き戻されたりすると、FAC シャフトが自動的にゆっくりと振動し、滑車がシャフト上で前後にスライドして最適なフリート アングルを維持し、ロープをスムーズにドラムに導きます。

レベルワインダーは、油圧または電動でコンピューター制御される場合もあれば、単純な機械装置である場合もあります。機械式レベルワインダーは、ロープフィーダーが沿って移動するらせん状のねじ溝が付いたメインシャフト (リードスクリュー) で構成されています。ロープフィーダーハウジングには、2 つの垂直ローラーバーと 1 つの水平ローラー、またはワイヤーロープシーブが含まれています。ハウジングの横方向の動きは、図に示すように、ドラムとリードスクリュー間のチェーンドライブスプロケット比によって生成されます。取り付けられた自動レベルワインダーは、ドラムの溝と互換性があるように設計および製造されています。または、シーブをハウジングフレーム内に統合して取り付けることもできます。この場合、システムはドラムの周りのどこにでも設置できます。最大 46 層のロープを巻き取る海洋学設備では、レベルワインダーが最も過酷でテスト条件の厳しい状況でも同期され制御された巻き取りを実現できることが実証されています。

多層スプール用の溝切りシステムは、ボルト締めまたは溶接により古いドラムに取り付けられたスチール シェルに外側スリーブとして刻み込むことができます。スプリット スリーブと呼ばれるこのシステムは、古いドラムに後付けすることも、新しいドラムに取り付けて将来の用途変更に対応することもできます。

• クラネンの Erhöhung der Seillebensdauer bei der Mehrlagenwicklung。 AiF-Vorhaben 14862 N/1、シュトゥットガルト大学、(pdf、2013 年 2 月 19 日)
• ルドルフ・ベッカー。移動式クレーンとクローラークレーンに関する大著。ISBN 978-3-934518-02-5、50 ページ

• Dubbel: 機械工学ハンドブック、19 版、 ISBN 978-3-642-17305-9、Abschn。 2.2.3 (ドイツ語) 
• 今日のクレーン: 2010 年 10 月
• Cris Seidenather: フリートアングルの修正、International Cranes: 2013 年 1 月;
• クリス・セイデナザー：Keeping it Smooth、International Cranes、2007 年 10 月、51 ～ 53 ページ、(pdf、2013 年 2 月 23 日)