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Emparejamiento de Rueda de Grúa y Riel: Cómo Prevenir el Desgaste de la Pestaña y la Oblicuidad de la Grúa
Coincidencia de rueda y riel de la grúa: cómo prevenir el desgaste de la pestaña y la desviación de la grúa
Introducción
Las ruedas del puente grúa y los rieles del puente grúa trabajan juntos como un sistema de desplazamiento completo.
Incluso una rueda de puente grúa forjada de alta calidad puede experimentar desgaste rápido de la pestaña si la alineación del riel, la instalación de la rueda, el diámetro de la rueda o la sincronización del accionamiento son incorrectos.
Cuando un puente grúa roza repetidamente la pestaña de la rueda contra el lateral del riel, el problema a menudo se describe como desviación del puente grúa, mordida de riel o contacto anormal de la pestaña.
Estos problemas pueden provocar:
- desgaste rápido de la pestaña de la rueda
- desgaste lateral del riel
- mayor resistencia al desplazamiento
- ruido y vibración anormales
- mayor carga del motor
- daño en el rodamiento y el eje
- reducción de la vida útil de la rueda
- aumento del costo de mantenimiento
Este artículo explica cómo las ruedas y los rieles de la grúa deben trabajar juntos, por qué ocurre el desgaste de la pestaña, qué causa la desviación de la grúa y qué se debe verificar antes de reemplazar las ruedas de la grúa desgastadas.
Por qué es importante la coincidencia entre rueda y riel de la grúa
La rueda de la grúa soporta la carga vertical a través de su banda de rodadura, mientras que la pestaña proporciona guía lateral.
Para un funcionamiento confiable, varios elementos deben trabajar juntos correctamente:
- banda de rodadura de la rueda
- pestaña de la rueda
- riel del puente grúa
- eje de la rueda
- rodamientos
- carro de extremo
- accionamiento de desplazamiento
- estructura de la grúa
- instalación del carril
Si una parte del sistema está desalineada, la rueda puede no desplazarse naturalmente a lo largo del carril.
En su lugar, la pestaña puede contactar continuamente con el lateral del carril.
Esto genera fricción y fuerza lateral que pueden acelerar significativamente el desgaste.
Por lo tanto, los problemas de las ruedas del puente grúa siempre deben evaluarse junto con el riel y el mecanismo de desplazamiento.
Cómo una rueda de puente grúa contacta normalmente con el riel
Durante la operación normal del puente grúa, la carga vertical principal debe transmitirse a través de la banda de rodadura de la rueda hacia la superficie superior del riel.
El reborde se utiliza principalmente para limitar el movimiento lateral excesivo.
No debe soportar continuamente la carga lateral principal durante el desplazamiento normal.
El contacto ocasional del reborde puede ocurrir debido al movimiento del puente grúa, la holgura o las condiciones del riel.
Sin embargo, un contacto fuerte o continuo entre el reborde y el costado del riel generalmente indica que el sistema de rodadura del puente grúa debe inspeccionarse.
Ancho de la banda de rodadura de la rueda y ancho de la cabeza del riel
La relación entre el ancho de la banda de rodadura de la rueda y el ancho de la cabeza del riel es importante.
La banda de rodadura debe proporcionar suficiente área de contacto con el riel, al mismo tiempo que permite un movimiento lateral adecuado dentro de la disposición de ruedas diseñada.
Si la banda de rodadura es demasiado estrecha o el perfil de la rueda no coincide correctamente con el riel, la rueda puede experimentar un contacto inestable.
Si el riel está posicionado incorrectamente con respecto a la rueda, la pestaña puede entrar en contacto con el riel con más frecuencia.
Al seleccionar una rueda de repuesto, se debe confirmar la siguiente información:
- modelo de riel
- ancho de la cabeza del riel
- ancho de la banda de rodadura de la rueda
- diámetro de la banda de rodadura de la rueda
- espesor de la pestaña
- altura de la pestaña
- distancia entre pestañas para ruedas de doble pestaña
La rueda no debe seleccionarse solo según su diámetro exterior.
Por qué importa la holgura de la pestaña
Para ruedas de grúa de doble pestaña, la distancia entre las dos pestañas debe proporcionar un espacio libre adecuado alrededor del riel.
Si el espacio libre es demasiado pequeño:
- la pestaña puede rozar continuamente contra el riel
- la resistencia al desplazamiento puede aumentar
- la temperatura de la rueda puede elevarse
- el desgaste de la pestaña y del riel puede acelerarse
- la carga del motor puede aumentar
Si el espacio libre es demasiado grande:
- el movimiento lateral de la rueda puede aumentar
- la guía puede volverse menos estable
- el impacto entre la pestaña y el riel puede hacerse más notable
La holgura correcta debe determinarse según el diseño del puente grúa, las dimensiones del riel, la disposición de las ruedas y los requisitos técnicos aplicables.
¿Qué es la oblicuidad del puente grúa?
La oblicuidad del puente grúa ocurre cuando el puente grúa no se desplaza en escuadra a lo largo de los rieles.
Un lado del puente grúa puede moverse ligeramente más rápido o seguir una trayectoria diferente a la del otro lado.
Cuando el puente grúa intenta corregir su posición, la pestaña de la rueda puede presionar contra el carril.
Esta condición puede ocurrir tanto en puentes grúa como en grúas pórtico.
Cuanto mayor sea la luz del puente grúa y más exigentes sean las condiciones de desplazamiento, más importante será una correcta alineación y sincronización.
Señales comunes de desalineación de la grúa
Los signos típicos incluyen:
- desgaste severo en una pestaña de la rueda
- desgaste desigual entre ruedas izquierda y derecha
- lados del riel pulidos o desgastados
- ruido anormal durante el desplazamiento
- vibración
- aumento de la corriente del motor
- movimiento inestable de la grúa
- contacto frecuente del reborde de la rueda
- daño en la superficie del riel
- reemplazo repetido de ruedas
Si varios de estos síntomas aparecen juntos, el problema no debe tratarse como un simple desgaste de rueda.
El sistema completo de desplazamiento debe ser inspeccionado.
1. Desalineación del riel
La instalación del riel es uno de los factores más comunes que afectan el funcionamiento de las ruedas.
Los problemas posibles incluyen:
- rieles no paralelos
- ancho de vía incorrecto
- curvatura local del riel
- error de alineación horizontal
- diferencia de altura entre rieles
- fijación floja del riel
- juntas irregulares del riel
Si la línea del riel cambia de dirección, la rueda se ve forzada a seguir esa trayectoria.
Esto puede hacer que la pestaña contacte continuamente con un lado del riel.
Reemplazar la rueda sin corregir la alineación del riel puede resultar en que la rueda nueva desarrolle el mismo patrón de desgaste.
2. Desalineación en la instalación de la rueda
Incluso si los rieles están instalados correctamente, las ruedas instaladas incorrectamente pueden causar desalineación.
Los posibles problemas de instalación de la rueda incluyen:
- el eje de la rueda no es perpendicular a la dirección de desplazamiento
- los ejes de las ruedas no son paralelos entre sí
- instalación incorrecta del rodamiento
- error de mecanizado del carro final
- desviación de la posición del eje
- montaje incorrecto
Un pequeño error angular puede volverse significativo en largas distancias de desplazamiento.
Por eso se debe verificar la alineación de la rueda cuando aparece un desgaste anormal del ala.
3. Diferencia en el diámetro de la rueda
Múltiples ruedas de grúa deben tener diámetros de rodadura controlados.
Si una rueda motriz tiene un diámetro efectivo mayor que otra, las ruedas pueden recorrer distancias diferentes durante el mismo número de revoluciones.
Por ejemplo, si dos ruedas motrices giran a la misma velocidad pero tienen diámetros de banda de rodadura diferentes, un lado puede intentar moverse más que el otro.
Esto puede forzar la estructura de la grúa a torcerse.
Las posibles causas de las diferencias en el diámetro de las ruedas incluyen:
- tolerancia de fabricación
- desgaste desigual de la banda de rodadura
- reemplazo de una sola rueda
- diferente tratamiento térmico o historial de desgaste
- mecanizado o reparación previos
Al reemplazar las ruedas de la grúa, se deben considerar las dimensiones de ruedas emparejadas, especialmente para ruedas que trabajan en el mismo sistema de desplazamiento.
4. Problemas de sincronización del accionamiento
Para grúas con accionamientos independientes en ambos lados, el sistema de desplazamiento debe operar de manera coordinada.
Las posibles causas de diferencias de velocidad incluyen:
- diferente rendimiento del motor
- desgaste del reductor
- diferentes relaciones de reducción
- arrastre del freno
- diferencias de control eléctrico
- diferencias de diámetro de la rueda
- diferencias de resistencia mecánica
Si un lado se mueve continuamente más rápido que el otro, la grúa tenderá a girar ligeramente en relación con los carriles.
Las pestañas de las ruedas entran entonces en contacto con el carril para resistir este movimiento.
5. Deformación de la estructura de la grúa o del carro de extremo
La deformación estructural también puede alterar la alineación de las ruedas.
sobrecarga
- Las causas posibles incluyen:
- servicio pesado prolongado
- colisión
- reparación estructural
- deformación por soldadura
- daño por fatiga
Si el carro de extremo o el bastidor de la grúa ya no está cuadrado, la alineación de las ruedas puede verse afectada incluso cuando la rueda en sí está fabricada correctamente.
Por esta razón, una desviación severa o repetida debe incluir una inspección estructural de la grúa.
6. Problemas de rodamientos y ejes
Los rodamientos y los ejes de las ruedas también afectan la precisión de rodadura.
Los problemas pueden incluir:
- rodamientos desgastados
- holgura excesiva del rodamiento
- eje de rueda doblado
- ajuste incorrecto del eje
- lubricación deficiente
- carcasa de rodamiento dañada
Estas condiciones pueden permitir que la rueda se mueva o se incline durante la operación.
Esto puede cambiar el contacto efectivo entre la rueda y el riel y aumentar el desgaste de la pestaña.
7. Carga desigual de la rueda
Si la carga de la grúa no se distribuye correctamente entre las ruedas, algunas ruedas pueden soportar más carga de lo esperado.
La carga desigual de la rueda puede deberse a:
- deformación estructural
- instalación incorrecta de la rueda
- elevación desigual del riel
- deformación del bastidor de la grúa
- problemas de distribución de carga
Una carga de rueda más alta puede aumentar la tensión de contacto en la banda de rodadura y también puede hacer que el contacto de la pestaña sea más severo cuando se produce un desalineamiento.
¿Puede una rueda de grúa más dura resolver el desgaste de la pestaña?
No necesariamente.
Una respuesta común al desgaste rápido de la rueda de la grúa es elegir un material de rueda más duro o aumentar la dureza de la banda de rodadura.
Esto puede mejorar la resistencia al desgaste cuando la dureza del material es realmente el problema principal.
Sin embargo, si la causa real es la desalineación del riel o la oblicuidad del puente grúa, aumentar la dureza de la rueda no corrige la geometría del sistema de desplazamiento.
In some situations, the wear may simply be transferred from the wheel flange to the rail.
El resultado puede ser:
- menor desgaste de la rueda
- mayor desgaste del carril
- mayor tensión de contacto
- mayor costo de mantenimiento en otras partes del sistema
Por esta razón, la causa raíz del desgaste anormal debe identificarse antes de cambiar el material o la dureza de la rueda.
Selección del material de la rueda de la grúa
El material sigue siendo un factor importante en el rendimiento de la rueda de la grúa.
Para aplicaciones de servicio pesado, las ruedas de acero forjado se utilizan ampliamente porque pueden proporcionar buena resistencia, tenacidad y resistencia a la fatiga.
Materiales como el 42CrMo pueden seleccionarse para aplicaciones exigentes de ruedas de grúa donde se requieren una resistencia adecuada y un rendimiento de tratamiento térmico.
El 65Mn también puede utilizarse para ciertas aplicaciones de ruedas dependiendo de la carga, el diseño de la rueda y las condiciones de trabajo.
La selección del material debe considerar:
- carga de la rueda
- diámetro de la rueda
- clase de trabajo
- frecuencia de operación
- carga de impacto
- condición del riel
- dureza requerida
- tenacidad requerida
- proceso de tratamiento térmico
El objetivo no es simplemente la máxima dureza, sino un equilibrio adecuado entre la resistencia al desgaste y la tenacidad.
Tratamiento térmico y rendimiento de la banda de rodadura
El tratamiento térmico puede mejorar el rendimiento de las ruedas de grúa.
Dependiendo del material y los requisitos técnicos, el tratamiento puede incluir:
- temple y revenido
- endurecimiento de la banda de rodadura
- endurecimiento superficial
- otros tratamientos térmicos especificados
La banda de rodadura y la pestaña deben tener propiedades mecánicas adecuadas para las condiciones de trabajo reales.
Un tratamiento térmico inadecuado puede resultar en:
- resistencia al desgaste insuficiente
- fragilidad excesiva
- agrietamiento
- dureza desigual
- vida útil acortada
Por lo tanto, el tratamiento térmico debe seleccionarse junto con el material y las condiciones de trabajo.
Relación de dureza entre rueda y riel
La rueda y el riel forman un par de contacto.
Si un componente se hace mucho más duro sin considerar el otro, el comportamiento de desgaste del sistema puede cambiar.
El enfoque correcto debe considerar:
- material de la rueda
- material del riel
- dureza de la rueda
- condición del riel
- carga de trabajo
- patrón de contacto
- frecuencia de operación
El objetivo es lograr una operación estable y un desgaste aceptable en todo el sistema, en lugar de proteger un componente a expensas de otro.
¿Qué se debe comprobar antes de reemplazar las ruedas del puente grúa?
Antes de solicitar ruedas de repuesto, especialmente cuando hay un desgaste anormal de la pestaña, se debe comprobar lo siguiente.
Rueda de puente grúa
Inspeccionar:
- desgaste de la banda de rodadura
- desgaste de la pestaña
- diámetro de la rueda
- espesor del ala
- agujero
- chavetero o estriado
- grietas
- daño superficial
Carril
Inspeccionar:
- ancho de vía
- rectitud del carril
- desgaste de la cabeza del carril
- desgaste lateral del carril
- elevación del carril
- juntas de carril
- condición de fijación
Instalación de la rueda
Inspeccionar:
- alineación de la rueda
- posición del eje
- condición del rodamiento
- geometría del carro final
Accionamiento de desplazamiento
Inspeccionar:
- condición del motor
- condición del reductor
- liberación del freno
- sincronización del accionamiento
- estado del acoplamiento
Estructura de la grúa
Inspeccionar:
- deformación del carro de extremo
- alineación del puente
- daño estructural
- reparaciones anteriores
Reemplazar las ruedas antes de comprender estos problemas puede solo proporcionar una solución temporal.
¿Deben reemplazarse todas las ruedas del puente grúa al mismo tiempo?
No todos los proyectos requieren que todas las ruedas se reemplacen a la vez.
Sin embargo, cuando múltiples ruedas operan como un sistema emparejado, su diámetro y condición deben evaluarse en conjunto.
Si una rueda severamente desgastada se reemplaza por una rueda nueva mientras que otras ruedas tienen diámetros de banda de rodadura significativamente reducidos, la diferencia efectiva en el diámetro de rodadura puede influir en el desplazamiento de la grúa.
El plan de reemplazo debe considerar, por lo tanto:
- diferencias de diámetro de las ruedas
- condición de desgaste
- disposición de transmisión
- agrupación de ejes
- diseño de la grúa
Para sistemas muy desgastados, reemplazar las ruedas en grupos emparejados puede proporcionar una mejor consistencia de rodadura.
Cómo medir una rueda de grúa de repuesto
Para la fabricación de ruedas personalizadas, las dimensiones útiles incluyen:
- diámetro exterior de la rueda
- diámetro de la banda de rodadura
- ancho de la banda de rodadura
- diámetro de la pestaña
- espesor de la pestaña
- altura de la pestaña
- distancia entre pestañas
- ancho del cubo
- diámetro del agujero
- dimensiones del chavetero
- ajuste del eje
- dimensiones del rodamiento
- ancho de la cabeza del riel
Para ruedas motrices, la información adicional puede incluir:
- especificación de spline
- conexión de engranaje
- conexión de eje
- coupling arrangement
Las fotos de la rueda vieja, el eje, el carril y el carro final completo también pueden ayudar a la evaluación técnica.
Reemplazo de ruedas viejas sin planos originales
Muchos puentes grúa antiguos ya no tienen planos completos de las ruedas.
En estos casos, las ruedas de repuesto aún pueden fabricarse basándose en una medición cuidadosa y una reconstrucción técnica.
Sin embargo, las dimensiones desgastadas no deben copiarse directamente.
Por ejemplo:
- el espesor de la pestaña puede ya estar reducido
- tread diameter may be smaller than the original
- el orificio puede haberse agrandado
- el chavetero puede estar dañado
- el perfil de la banda de rodadura puede haber cambiado
El dibujo de reemplazo debe prepararse utilizando las mediciones disponibles, datos del riel, dimensiones del eje, información de carga de la grúa y revisión de ingeniería.
El dibujo final debe confirmarse antes de la producción.
Cómo reducir el desgaste de la pestaña de la rueda de la grúa
Varias medidas pueden ayudar a reducir el desgaste de la pestaña:
- mantener la alineación correcta del riel
- mantener el ancho de vía adecuado
- mantener diámetros de rueda consistentes
- alinear correctamente los ejes de las ruedas
- mantener los rodamientos
- mantener sincronizados los accionamientos de traslación
- verificar que los frenos no arrastren
- evitar la desalineación severa de la grúa
- seleccionar un material adecuado para la rueda
- utilizar un tratamiento térmico apropiado
- inspeccionar regularmente el desgaste de la rueda y el riel
La buena vida útil de la rueda depende de todo el sistema de desplazamiento, no solo de un componente individual.
Inspección preventiva
La inspección regular puede identificar pequeños problemas antes de que se conviertan en graves.
Un programa de inspección preventiva puede incluir:
- inspección de la banda de rodadura de la rueda
- medición del espesor del ala
- inspección lateral del riel
- medición del ancho de vía
- comparación del diámetro de la rueda
- inspección de rodamientos
- inspección del sistema de transmisión
- monitoreo de ruidos anormales
- comparación de la carga del motor
- observación del desplazamiento de la grúa
Los registros de inspección también pueden ayudar a identificar si el desgaste aumenta gradualmente con el tiempo.
Errores comunes
Los errores comunes incluyen:
- asumir que todo el desgaste del reborde es causado por un mal material de la rueda
- reemplazar las ruedas sin revisar los rieles
- usar material más duro sin investigar el descentramiento
- ignorar las diferencias de diámetro de las ruedas
- reemplazar solo una rueda en un sistema emparejado muy desgastado
- ignorar la condición de los rodamientos
- ignorando la sincronización del motor y del reductor
- copiando las dimensiones de la rueda desgastada
- cambiando el diseño de la pestaña sin revisión técnica
Una inspección sistemática suele proporcionar una mejor solución que reemplazar repetidamente las ruedas desgastadas.
Conclusión
El desgaste de la pestaña de la rueda del puente grúa y la desviación del puente grúa son generalmente problemas a nivel de sistema.
La rueda, el carril, los rodamientos, los ejes, el sistema de transmisión, el carro final y la estructura del puente grúa influyen en el rendimiento de desplazamiento.
Una rueda de grúa forjada de alta calidad aún puede desgastarse rápidamente si los rieles están desalineados, los diámetros de las ruedas son inconsistentes o los accionamientos de la grúa no están sincronizados.
Por esta razón, el desgaste anormal del ala debe investigarse antes de simplemente cambiar el material de la rueda o aumentar la dureza.
La correcta correspondencia entre rueda y riel, dimensiones controladas de la rueda, instalación adecuada, accionamientos sincronizados, selección adecuada del material e inspección regular pueden mejorar significativamente la vida útil de la rueda y el riel de la grúa.
Para proyectos de reemplazo, los mejores resultados se logran cuando la rueda se diseña y fabrica según el sistema completo de desplazamiento de la grúa, en lugar de tratarse como una pieza de repuesto aislada.
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