Cálculo inteligente y confiable de la carga de las ruedas de la grúa: aumente la seguridad, mejore el rendimiento y gane tranquilidad

El cálculo de la carga sobre las ruedas de una grúa es un paso clave en el proceso de diseño y selección. Un cálculo preciso de la carga no solo afecta directamente a la seguridad y fiabilidad de la grúa, sino que también influye en la vida útil del equipo y los costes de mantenimiento. En la práctica, la carga sobre las ruedas se genera por la combinación del peso propio de la grúa, el peso de la carga elevada, las cargas dinámicas y los factores ambientales. Por lo tanto, para realizar un cálculo preciso de la carga, es necesario tener en cuenta la forma estructural de la grúa, las condiciones de trabajo, el modo de operación y otros factores para garantizar que las ruedas funcionen de forma segura y estable en diversas condiciones de trabajo.

Cálculo de la carga de las ruedas de la grúa 

La carga soportada por las ruedas de la grúa es independiente de la carga del sistema de accionamiento del mecanismo de rodaje, y puede obtenerse directamente en función de las condiciones de equilibrio de la carga externa de la grúa. La carga por rueda de una grúa puente incluye la carga máxima y la carga mínima. La carga máxima por rueda de una grúa puente corresponde a la carga de la rueda principal cuando el carro, completamente cargado, se encuentra cerca del límite de la viga terminal, y la carga mínima corresponde a la carga de la rueda principal en un extremo del tramo cuando el carro se descarga en el centro del tramo.

Carga máxima de la rueda (carga completa) = (G-G1)/n + (Q+G1)*(L-L1)/n*L 

Carga mínima de la rueda (sin carga) = (G-G1)/n + G1*L1/n*L 

• G = peso total de la grúa (incluido el carro) (T) 
• G1 = peso del carro (T) 
• Q = capacidad de elevación nominal (T) 
• L = distancia en m 
• n = número de ruedas en la grúa 
• L1 = distancia mínima (en T) desde la línea central del gancho hasta la línea central de la viga del extremo (m) 

Selección y verificación de ruedas de grúa 

Cómo seleccionar ruedas según la carga de la grúa y cómo verificar si las ruedas pueden soportarla 

1. Determinación de la carga de cálculo de fatiga de las ruedas: 

La carga de cálculo de fatiga PC de las ruedas se puede determinar mediante la presión máxima y mínima de la rueda de la grúa, y la fórmula para calcular PC es la siguiente:

• PC — carga de cálculo de fatiga de la rueda (N); 
• PAG_máximo — presión máxima de las ruedas (N) cuando la grúa funciona normalmente; 
• PAG_mín. — presión mínima de las ruedas (N) cuando la grúa funciona normalmente; 
• Al determinar P_máximo y P_mín., los coeficientes de carga dinámica y los coeficientes de impacto de los mecanismos de elevación y operación se toman como 1. 

En el caso de las grúas puente, cuando la grúa de carro está funcionando con su carga nominal hasta la posición límite en un lado, la presión de la rueda grande cerca del lado del carro es P_máximo; la gran presión de la rueda en el lado descargado, lejos del lado del carro, es P_mín.En el caso de grúas puente, cuando la carga nominal del carro grúa alcanza la posición límite de un lado, la presión de la rueda cerca del lado del carro es P_máximo; la presión de la rueda descargada desde el costado del carro es P_mín.. para las grúas pluma, la presión de la rueda debajo de la pluma de la amplitud máxima de la carga completa es P_máximo; y la presión de la rueda bajo el brazo de la amplitud mínima de la marcha sin carga es P_mín..

2. Cálculo de la resistencia de contacto de la banda de rodadura de la rueda:

2.1 Presión admisible de la rueda para el contacto con la línea:

PAG_do≤K₁×D×L×C₁×C₂

• PAG_C —- cálculo de la carga de fatiga de la rueda (N); 
• k₁ —– constante de tensión de contacto lineal admisible (N/mm2) relacionada con el material, seleccionada de acuerdo con la Tabla 1; 
• D —– diámetro de la rueda (mm); 
• L—— longitud de contacto efectiva de la rueda y la pista; 
• C₁—– coeficiente de velocidad, seleccionado de acuerdo con la Tabla 2; 
• C₂—– coeficiente de nivel de trabajo, seleccionado de acuerdo con la Tabla 3;

Tabla de factores de cálculo (Tabla 1):

Notas:

1. σ_b es la resistencia a la tracción del material (N/mm²);

2. Las ruedas de acero generalmente deben recibir tratamiento térmico. Se recomienda una dureza de la banda de rodadura de HB=300-380 y una profundidad de la capa de temple de 15-20 mm. Para determinar el valor permitido, σ_b se toma cuando el material no está tratado térmicamente;

3. Cuando el material de la rueda adopta hierro dúctil; σ_b.≥500N/mm² material₁, k₂ El valor se selecciona según σ._b.=500N/mm².

Tabla de factores de cálculo (Tabla 2):

Tabla de factores de cálculo (Tabla 3):

2.2 Presión de rueda admisible para contacto puntual:

• PAG_C —- cálculo de la carga de fatiga de la rueda (N); 
• k₂ —– constante de tensión de contacto puntual admisible relacionada con el material (N/mm2), seleccionada de acuerdo con la Tabla 1; 
• R —– radio de curvatura, tome el radio de curvatura de la rueda y el radio de curvatura de la pista de mayor valor (mm); 
• M —— por la superficie superior de la pista y el radio de curvatura de la rueda de la relación (r/R), de acuerdo con la Tabla 4 seleccionada; 
• C₁ —– Coeficiente de velocidad, seleccionado de acuerdo con la Tabla 3; 
• C₂ —– coeficiente de nivel de trabajo, seleccionado de acuerdo con la Tabla 4;

Tabla de factores de cálculo (Tabla 4):

Notas:

1. Los valores m se calculan por interpolación cuando r/R es otro valor;

2. r es el pequeño valor del radio de curvatura de la superficie de contacto.

Los cálculos anteriores se pueden utilizar para verificar la verificación de ruedas con diámetros establecidos, con el fin de determinar la capacidad de carga máxima efectiva de las ruedas y la razonabilidad de las dimensiones (diámetro de las ruedas, dimensiones de las ruedas y ajuste de la pista, etc.).

Tabla de presiones máximas admisibles para juegos de ruedas de vehículos grandes:

Tabla de presiones máximas admisibles para ruedas de carro:

Nota: Este valor de tabla se calcula de acuerdo con el material de la rueda: ZG310-570, HB320; si el material de la rueda con ZG50MnMo, eje de la rueda con 45, HB = 228 ~ 255, la presión máxima permitida de la rueda se puede aumentar en 20%; 

Q – capacidad de elevación de la grúa; 

G — peso muerto de la grúa.

El cálculo de la carga sobre ruedas de una grúa es fundamental para garantizar su seguridad, estabilidad y durabilidad. Un cálculo preciso de la carga sobre ruedas permite optimizar el diseño de la grúa y seleccionar los materiales y el proceso de fabricación adecuados, mejorando así el rendimiento general del equipo. En resumen, el cálculo de la carga sobre ruedas de una grúa es un proyecto complejo pero crucial que requiere un análisis y cálculo rigurosos.

Peligros ocultos de las ruedas de grúa que no cumplen con la norma 

Las ruedas de grúa que no cumplan con la norma causarán un impacto grave en el rendimiento, la seguridad y el uso a largo plazo del equipo, lo que se manifiesta en los siguientes aspectos: 

1. Aumento de los riesgos de seguridad

• Rotura o fallo de las ruedas: Si el material de las ruedas no cumple con la norma, podría no soportar la carga normal de la grúa y ser propensa a roturas o desgastes graves. Esto pone en riesgo la seguridad del operador, especialmente en caso de cargas elevadas o funcionamiento rápido, lo que puede provocar accidentes.
• Desviación o descarrilamiento de la vía: las ruedas en mal estado pueden provocar un mal contacto entre las ruedas y la vía, provocando que la grúa se desvíe o descarrile, aumentando el riesgo de accidentes.

2. Mayor desgaste y daños.

• Desgaste desigual: Si la calidad de las ruedas no cumple con los estándares, pueden presentarse defectos en sus superficies, como dureza o estructura desiguales, lo que provoca un desgaste desigual. Este desgaste desigual acelera el deterioro de las ruedas y las orugas, e incrementa los costos de mantenimiento.
• Desgaste excesivo: las ruedas de calidad inferior pueden desgastarse demasiado rápido durante el uso a largo plazo, lo que genera cambios en las dimensiones de las ruedas y afecta la estabilidad y la precisión operativa de la grúa.

3. Afectando el rendimiento operativo

• Desequilibrio y vibración: Las ruedas de mala calidad pueden provocar un funcionamiento irregular de la grúa, generando vibraciones y ruido excesivos, lo que afecta la eficiencia operativa y la comodidad. La vibración prolongada también puede dañar otros componentes mecánicos (p. ej., rodamientos, motores, etc.).
• Distribución desigual de la carga: Problemas de calidad en las ruedas pueden provocar una distribución desigual de la carga, especialmente en grúas con configuraciones de ruedas múltiples. Esto afecta la capacidad de carga y la eficiencia de trabajo del equipo, impidiendo que la grúa funcione de forma eficiente y estable.

4. Reducción de la vida útil del equipo

• Envejecimiento prematuro y fallos: Los materiales y estructuras deficientes de las ruedas pueden hacerlas más susceptibles a la fatiga, la corrosión y otros daños, acortando así la vida útil de la grúa. La frecuencia de sustitución de las ruedas aumentará consecuentemente, lo que generará costos de mantenimiento adicionales.
• Aceleración del desgaste de otros componentes: las ruedas deficientes pueden provocar un desgaste prematuro de otros componentes críticos de la grúa (por ejemplo, sistema de transmisión, sistema de rieles, ganchos, etc.), lo que aumentará la dificultad y el costo del mantenimiento.

5. Aumentar los costos de mantenimiento y operación

• Reparaciones frecuentes: las ruedas de calidad inferior harán que el equipo requiera reparaciones, reemplazos o calibraciones más frecuentes, lo que no solo aumenta los costos operativos, sino que también puede generar un mayor tiempo de inactividad del equipo, lo que afecta la productividad.
• Reemplazo temprano: Las ruedas de baja calidad pueden no ser capaces de soportar demandas de carga elevada a largo plazo, lo que genera la necesidad de un reemplazo temprano, aumentando los costos de mantenimiento y reemplazo de piezas.

6. Impacto en la estabilidad general del sistema

• Daños en el sistema de transmisión: Los problemas de calidad de las ruedas pueden provocar un funcionamiento anormal del sistema de transmisión, como desgaste prematuro o daños en el motor, reductor y otros componentes, afectando así la estabilidad y operatividad de todo el sistema de la grúa.
• Daños en el sistema de orugas: el impacto de ruedas deficientes en el sistema de orugas puede provocar daños o deformaciones en las orugas, lo que a su vez afecta la estabilidad del equipo y puede requerir reparaciones y reemplazos de orugas más frecuentes.

Medidas preventivas:

• Estricto control de calidad: asegúrese de que los materiales de las ruedas y los procesos de producción cumplan con los estándares de la industria, seleccione proveedores de calidad confiables y realice inspecciones y pruebas detalladas.
• Inspección y mantenimiento regulares: Inspeccione periódicamente las ruedas de la grúa para detectar posible desgaste y grietas a tiempo para el mantenimiento y reemplazo necesarios.
• Diseño y selección razonables: seleccione ruedas con especificaciones adecuadas según las condiciones de trabajo de la grúa para garantizar que puedan soportar la carga y el entorno de trabajo esperados.

cristal

Experto en OEM de grúas

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