Explicación de las grúas giratorias: rodamientos y transmisiones que mantienen en movimiento cargas pesadas

Observe cómo una grúa levanta un contenedor de un muelle y lo balancea hasta un barco que espera, y verá cómo un conjunto de rodamientos realiza la mayor parte del trabajo silencioso. El polipasto eleva la carga y la pluma o el carro la posiciona, pero es el movimiento de giro (la rotación lenta y controlada de la estructura superior alrededor de un eje vertical) lo que convierte una máquina elevadora en una máquina que puede colocar una carga casi en cualquier lugar dentro de su radio de trabajo. Todo lo que está por encima de esa rotación depende de dos componentes: la corona giratoria que transporta la carga y el accionamiento que la hace girar.

Después de pasar años diseñando y fabricando estos componentes para fabricantes de grúas e integradores de equipos, hemos aprendido que la mayoría de los problemas de rotación se resuelven mucho antes de que se vacíe el primer cartucho de grasa. Se deciden en la etapa de especificación, cuando alguien adapta el rodamiento a su función real o lo adivina.

¿Qué hace que una grúa sea una grúa "giratoria"?

En rigor, una grúa giratoria es cualquier grúa cuyas piezas superiores giran con respecto a su base. Esa única característica cubre una familia muy amplia de máquinas:

• Grúas torre, en las que todo el conjunto del brazo gira por encima del mástil.
• Grúas móviles y montadas sobre camión, donde la superestructura gira sobre un anillo vivo sobre el chasis.
• Grúas giratorias de pórtico y astilleros, que combinan un pórtico móvil con un brazo giratorio.
• Grúas de cubierta, grúas de bandera y grúas utilitarias utilizadas para el levantamiento de personal o material.
• Manipuladores de materiales y grúas para madera con accesorios de agarre o garfio.

Por el contrario, una grúa puente normalmente mueve su puente y su carro sobre carriles rectos en lugar de girar. Las grúas de jardín con brazo giratorio se encuentran en algún punto intermedio y son un buen recordatorio de que la interfaz de rotación suele ser la parte más pequeña de la máquina, pero la que lleva la carga más concentrada.

La corona giratoria: un rodamiento, tres cargas

Una corona giratoria para grúa hace el trabajo que de otro modo requeriría varios cojinetes y un marco estructural. En un solo anillo transporta la carga axial proveniente del peso de la pluma y la carga levantada, la carga radial del tirón lateral y el viento, y un momento de inclinación producido por la carga multiplicada por su distancia al centro de rotación. Ese tercer componente suele ser el decisivo en una grúa, porque el radio de trabajo actúa como brazo de palanca sobre todo lo que sujeta el rodamiento.

La mayoría de los anillos de grúa también integran los dientes del engranaje (externos, internos o ninguno), por lo que el mismo componente soporta e impulsa la rotación. Las pistas de rodadura están completamente endurecidas o endurecidas por inducción, los sellos mantienen la arena y el agua fuera del contacto rodante, y las ranuras o puertos de lubricación deciden con qué facilidad se puede reparar el anillo en el futuro. Si desea un recorrido más profundo sobre cómo funciona la ruta de carga dentro de estos anillos, nuestra nota sobre cómo los rodamientos giratorios transportan cargas de grúa entra en más detalles.

Cuando una grúa necesita un posicionamiento muy ajustado o una punta de pluma rígida (grúas de plataforma que trabajan con contenedores, por ejemplo), una disposición de rodillos cruzados suele ser la mejor respuesta que las bolas, porque los rodillos resisten el momento con una deflexión notablemente menor.

Rodamiento giratorio de rodillos transversales de una hilera Para grúas que necesitan un posicionamiento ajustado y una baja deflexión, este rodamiento de rodillos cruzados de una hilera ofrece una alta capacidad de carga y una rotación suave. Ver producto →

Unidades de giro: par con control

No todas las grúas necesitan un anillo y una caja de cambios separados. Un mecanismo de giro empaqueta el rodamiento, el juego de engranajes y la carcasa en una unidad sellada, lo que simplifica enormemente la interfaz de montaje y brinda a los diseñadores una forma compacta de lograr altas relaciones de reducción. La desventaja es que la transmisión debe seleccionarse en función de los requisitos de torsión y retención en lugar de pura capacidad de carga.

En grúas montadas en camiones, plataformas de trabajo aéreas y equipos utilitarios, la capacidad de mantener una posición sin freno (por ejemplo, el comportamiento de autobloqueo de una etapa de engranaje helicoidal) es a menudo tan valiosa como el par de salida bruto. Las unidades cerradas también toleran mejor el polvo, el lavado y el almacenamiento al aire libre que las coronas dentadas expuestas. Nuestro artículo sobre Unidades de giro verticales en grúas y excavadoras. Cubre cómo interactúan en la práctica la relación de transmisión, la rigidez de la carcasa y las opciones de sellado.

Unidad de giro autoblocante de engranaje interno vertical Para camiones grúa y plataformas aéreas, esta transmisión vertical de engranajes internos ofrece retención de posición de bloqueo automático y transmisión de par estable. Ver producto →

Adaptación del tipo de rodamiento al servicio de la grúa

No existe una mejor solución de giro universal. Lo que importa es cómo llega la carga, con qué frecuencia llega y cuánto espacio permite la estructura alrededor del anillo. La siguiente comparación es la que utilizamos con más frecuencia para los clientes.

Para portales pesados, cargadores de barcos y máquinas móviles más grandes, el diseño de rodillos de tres filas suele ser donde termina la conversación, porque dividir las tareas axiales, radiales y de momento en filas de rodillos separadas mantiene las tensiones de contacto manejables a medida que la máquina crece.

Rodamiento giratorio de rodillos de tres hileras Serie 13 Para portales pesados y máquinas más grandes, este rodamiento de rodillos de tres hileras separa las cargas axiales, radiales y de momento para gestionar la tensión de contacto. Ver producto →

Casos de carga que deciden el diseño

Las cargas estáticas y dinámicas no son lo mismo

Un cojinete que sostiene una grúa estacionada con el brazo extendido experimenta un caso estático y la carga permitida es generosa. La misma elevación y giro de la grúa produce simultáneamente un caso dinámico con una fracción de esa capacidad disponible. Citar un número para ambos es una de las fuentes más comunes de fallas prematuras.

Choque, tracción lateral y servicio de inversión

La liberación de pinzas, las cargas oscilando en el gancho, las ráfagas de viento en una pluma larga y los topes de giro desiguales añaden rutas de carga que un cálculo de elevación puro pasa por alto. La inversión del servicio también es importante: un anillo que solo gira diez grados en cada sentido usará una banda estrecha de pista de rodadura, por lo que la especificación debe tener en cuenta el rango de giro así como las revoluciones totales.

Acceso al entorno y mantenimiento.

Los puertos, canteras y plataformas marinas aportan sal, arena y humedad. El sellado, la protección de la superficie y la posición de los engrasadores son decisiones de diseño, no ideas tardías, porque un rodamiento que no se puede relubricar fácilmente no se relubricará.

Una lista de verificación de selección que vale la pena seguir

1. Definir la carga máxima de trabajo y el radio máximo en el que se produce.
2. Calcule el momento de inclinación y las cargas axiales y radiales para cada combinación relevante, no solo para la peor elevación.
3. Ciclo de trabajo estimado: elevaciones por hora, ángulo de giro, horas de funcionamiento por año.
4. Aplique el factor de servicio apropiado para la clase de aplicación y el nivel de impacto.
5. Verifique la estructura de montaje: planitud, grado de los pernos, precarga de los pernos y rigidez de la brida de soporte.
6. Acuerde el método de lubricación, el intervalo de relubricación y el acceso de inspección antes de que se publiquen los dibujos.

Repasar esos seis puntos en papel lleva una tarde. Saltarlos puede dejar una grúa fuera de servicio durante semanas.

Instalación y cuidado a largo plazo

Incluso un anillo del tamaño correcto tendrá un rendimiento inferior si la cara de montaje no está plana o los pernos no están tensados en la secuencia correcta. Las superficies de montaje mecanizadas, las roscas limpias y un procedimiento de torsión calibrado protegen la pista de rodadura para que no se distorsione por la estructura sobre la que se asienta. El engranaje del engranaje se debe comprobar con compuesto marcador en lugar de de oído, y se debe medir el juego en varios puntos alrededor del anillo.

• Vuelva a lubricar en el intervalo establecido por el ciclo de trabajo, no solo por el calendario.
• Inspeccione los sellos en cada servicio y reemplácelos antes de que el ingreso de agua se manifieste como decoloración de la grasa.
• Realice un seguimiento del juego y la resistencia a la rotación a lo largo del tiempo; Los cambios son señales tempranas de advertencia.
• Verifique la tensión de los pernos después de las primeras semanas de funcionamiento y periódicamente a partir de entonces.

Conseguir la rotación correcta la primera vez

Construimos coronas de orientación y coronas de orientación en Jiangyin, Jiangsu, para clientes de maquinaria portuaria, grúas móviles, equipos de construcción y sistemas automatizados. Nuestra producción está organizada en torno a la precisión, el peso ligero y la automatización, con datos de producción monitoreados a medida que las piezas se mueven por el taller, y estamos encantados de sentarnos con un caso de carga y un dibujo en lugar de simplemente citar un número de pieza. Si está especificando la rotación de una grúa nueva o reemplazando un anillo que no ha durado tanto como debería, enviarnos los datos de carga es la forma más rápida de comenzar.