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Correspondência entre Roda de Ponte Rolante e Trilho: Como Prevenir o Desgaste do Flange e o Empenamento da Ponte Rolante
Correspondência entre roda e trilho de ponte rolante: como prevenir o desgaste do flange e o desalinhamento da ponte rolante
Introdução
As rodas do guindaste e os trilhos do guindaste trabalham juntos como um sistema completo de deslocamento.
Mesmo uma roda de guindaste forjada de alta qualidade pode sofrer desgaste rápido do flange se o alinhamento do trilho, a instalação da roda, o diâmetro da roda ou a sincronização do acionamento estiverem incorretos.
Quando um guindaste esfrega repetidamente o flange da roda contra o lado do trilho, o problema é frequentemente descrito como desalinhamento do guindaste, mordida do trilho ou contato anormal do flange.
Esses problemas podem levar a:
- desgaste rápido do flange da roda
- desgaste lateral do trilho
- aumento da resistência ao deslocamento
- ruído e vibração anormais
- carga maior do motor
- danos no rolamento e no eixo
- vida útil reduzida da roda
- aumento do custo de manutenção
Este artigo explica como as rodas e os trilhos de pontes rolantes devem trabalhar juntos, por que ocorre o desgaste do flange, o que causa o desalinhamento da ponte rolante e o que deve ser verificado antes de substituir rodas desgastadas.
Por que a correspondência entre roda e trilho da ponte rolante é importante
A roda da ponte rolante suporta a carga vertical através da banda de rodagem, enquanto o flange fornece a guia lateral.
Para uma operação confiável, vários elementos devem trabalhar juntos corretamente:
- banda de rodagem da roda
- flange da roda
- trilho do guindaste
- eixo da roda
- rolamentos
- viga de cabeceira
- acionamento de translação
- estrutura da ponte rolante
- instalação do trilho
Se uma parte do sistema estiver desalinhada, a roda pode não se deslocar naturalmente ao longo do trilho.
Em vez disso, o flange pode entrar em contato contínuo com o lado do trilho.
Isso gera atrito e força lateral que podem acelerar significativamente o desgaste.
Portanto, os problemas das rodas de ponte rolante devem sempre ser avaliados em conjunto com o trilho e o mecanismo de deslocamento.
Como uma Roda de Ponte Rolante Normalmente Contata o Trilho
Durante a operação normal da ponte rolante, a carga vertical principal deve ser transmitida através da banda de rodagem da roda para a superfície superior do trilho.
O flange é usado principalmente para limitar o movimento lateral excessivo.
Ele não deve suportar continuamente a carga lateral principal durante o deslocamento normal.
O contato ocasional do flange pode ocorrer devido ao movimento da ponte, folgas ou condições do trilho.
No entanto, um contato forte ou contínuo entre o flange e a lateral do trilho geralmente indica que o sistema de deslocamento da ponte rolante deve ser inspecionado.
Largura da Banda de Rodagem da Roda e Largura da Cabeça do Trilho
A relação entre a largura da banda de rodagem da roda e a largura do topo do trilho é importante.
A banda de rodagem deve fornecer área de contato suficiente para o trilho, ao mesmo tempo que permite movimento lateral adequado dentro do arranjo de rodas projetado.
Se a banda de rodagem for muito estreita ou o perfil da roda não corresponder corretamente ao trilho, a roda pode apresentar contato instável.
Se o trilho estiver posicionado incorretamente em relação à roda, o flange pode entrar em contato com o trilho com mais frequência.
Ao selecionar uma roda de reposição, as seguintes informações devem ser confirmadas:
- modelo do trilho
- largura da cabeça do trilho
- largura da banda de rodagem da roda
- diâmetro da banda de rodagem da roda
- espessura do flange
- altura do flange
- distância entre flanges para rodas de flange duplo
A roda não deve ser selecionada apenas com base no seu diâmetro externo.
Por que a Folga do Flange é Importante
Para rodas de ponte rolante de flange duplo, a distância entre os dois flanges deve proporcionar uma folga adequada ao redor do trilho.
Se a folga for muito pequena:
- o flange pode esfregar continuamente contra o trilho
- a resistência ao deslocamento pode aumentar
- a temperatura da roda pode subir
- o desgaste do flange e do trilho pode acelerar
- a carga do motor pode aumentar
Se a folga for muito grande:
- o movimento lateral da roda pode aumentar
- a orientação pode se tornar menos estável
- o impacto entre o flange e o trilho pode se tornar mais perceptível
A folga correta deve ser determinada de acordo com o projeto da ponte rolante, as dimensões do trilho, a disposição das rodas e os requisitos técnicos aplicáveis.
O que é o desalinhamento da ponte rolante?
O desalinhamento da ponte rolante ocorre quando a ponte não se desloca retilineamente ao longo dos trilhos.
Um lado da ponte rolante pode mover-se ligeiramente mais rápido ou seguir um caminho diferente do outro lado.
À medida que a ponte rolante tenta corrigir a sua posição, o friso da roda pode pressionar contra o carril.
Esta condição pode ocorrer tanto em pontes rolantes como em pórticos rolantes.
Quanto maior for o vão da ponte rolante e mais exigentes forem as condições de deslocação, mais importante se torna o correto alinhamento e sincronização.
Sinais Comuns de Esviajamento de Ponte Rolante
Os sinais típicos incluem:
- desgaste severo em um flange da roda
- desgaste irregular entre as rodas esquerda e direita
- lados do trilho polidos ou desgastados
- ruído anormal durante o deslocamento
- vibração
- aumento da corrente do motor
- movimento instável da ponte rolante
- contato frequente do flange da roda
- dano na superfície do trilho
- substituição repetida da roda
Se vários desses sintomas aparecerem juntos, o problema não deve ser tratado como simples desgaste da roda.
O sistema completo de deslocamento deve ser inspecionado.
1. Desalinhamento do Trilho
A instalação do trilho é um dos fatores mais comuns que afetam o funcionamento da roda.
Os problemas possíveis incluem:
- trilhos não paralelos
- bitola incorreta do trilho
- curvatura local do trilho
- erro de alinhamento horizontal
- diferença de altura entre trilhos
- fixação frouxa do trilho
- juntas irregulares do trilho
Se a linha do trilho mudar de direção, a roda é forçada a seguir esse caminho.
Isso pode fazer com que o flange entre em contato contínuo com um lado do trilho.
Substituir a roda sem corrigir o alinhamento do trilho pode resultar em a nova roda desenvolver o mesmo padrão de desgaste.
2. Desalinhamento na Instalação da Roda
Mesmo que os trilhos sejam instalados corretamente, rodas instaladas incorretamente podem causar desalinhamento.
Possíveis problemas na instalação das rodas incluem:
- eixo da roda não perpendicular à direção de deslocamento
- eixos das rodas não paralelos entre si
- instalação incorreta do rolamento
- erro de usinagem do carro de extremidade
- desvio da posição do eixo
- montagem incorreta
Um pequeno erro angular pode se tornar significativo ao longo de longas distâncias de deslocamento.
É por isso que o alinhamento da roda deve ser verificado quando aparecer desgaste anormal do flange.
3. Diferença no Diâmetro da Roda
Múltiplas rodas de ponte rolante devem ter diâmetros de rolamento controlados.
Se uma roda motriz tiver um diâmetro efetivo maior do que outra, as rodas podem percorrer distâncias diferentes durante o mesmo número de revoluções.
Por exemplo, se duas rodas motrizes giram na mesma velocidade, mas têm diâmetros de piso diferentes, um lado pode tentar se mover mais longe do que o outro.
Isso pode forçar a estrutura da ponte rolante a se inclinar.
As possíveis causas das diferenças de diâmetro das rodas incluem:
- tolerância de fabricação
- desgaste irregular do piso
- substituição de apenas uma roda
- tratamento térmico ou histórico de desgaste diferente
- usinagem ou reparo anterior
Ao substituir rodas de ponte rolante, dimensões de rodas correspondentes devem ser consideradas, especialmente para rodas que trabalham no mesmo sistema de deslocamento.
4. Problemas de sincronização do acionamento
Para pontes rolantes com acionamentos independentes em ambos os lados, o sistema de deslocamento deve operar de forma coordenada.
As possíveis causas das diferenças de velocidade incluem:
- desempenho diferente do motor
- desgaste do redutor
- diferentes relações de redução
- arrasto do freio
- diferenças no controle elétrico
- diferenças no diâmetro das rodas
- diferenças na resistência mecânica
Se um lado se mover continuamente mais rápido que o outro, a ponte rolante tenderá a girar ligeiramente em relação aos trilhos.
Os flanges das rodas então entram em contato com o trilho para resistir a esse movimento.
5. Deformação da Estrutura ou da Viga de Cabeceira
A deformação estrutural também pode alterar o alinhamento das rodas.
As causas possíveis incluem:
- serviço pesado de longo prazo
- colisão
- sobrecarga
- reparo estrutural
- deformação por soldagem
- dano por fadiga
Se o carro de extremidade ou a estrutura da ponte rolante não estiver mais esquadrejada, o alinhamento das rodas pode ser afetado, mesmo que a roda em si seja fabricada corretamente.
Por esse motivo, desalinhamento severo ou repetido deve incluir uma inspeção estrutural da ponte rolante.
6. Problemas de Rolamentos e Eixos
Rolamentos e eixos das rodas também afetam a precisão de funcionamento.
Os problemas podem incluir:
- rolamentos desgastados
- folga excessiva dos rolamentos
- eixo da roda empenado
- ajuste incorreto do eixo
- lubrificação insuficiente
- carcaça do rolamento danificada
Essas condições podem permitir que a roda se mova ou incline durante a operação.
Isso pode alterar o contato efetivo roda-trilho e aumentar o desgaste do flange.
7. Carga Desigual nas Rodas
Se a carga da ponte rolante não for distribuída corretamente entre as rodas, algumas rodas podem suportar mais carga do que o esperado.
A carga desigual nas rodas pode ser causada por:
- deformação estrutural
- instalação incorreta da roda
- elevação desigual dos trilhos
- distorção da estrutura da ponte rolante
- problemas de distribuição de carga
Uma carga de roda mais alta pode aumentar a tensão de contato na banda de rodagem e também pode tornar o contato do flange mais severo quando ocorre desalinhamento.
Uma roda de ponte rolante mais dura pode resolver o desgaste do flange?
Não necessariamente.
Uma resposta comum ao desgaste rápido da roda de ponte rolante é escolher um material de roda mais duro ou aumentar a dureza da banda de rodagem.
Isso pode melhorar a resistência ao desgaste quando a dureza do material é, de fato, o principal problema.
No entanto, se a causa real for o desalinhamento do trilho ou o desalinhamento da ponte rolante, aumentar a dureza da roda não corrige a geometria do sistema de deslocamento.
In some situations, the wear may simply be transferred from the wheel flange to the rail.
O resultado pode ser:
- desgaste reduzido da roda
- desgaste aumentado do carril
- tensão de contacto mais elevada
- maior custo de manutenção noutras partes do sistema
Por esse motivo, a causa raiz do desgaste anormal deve ser identificada antes de alterar o material ou a dureza da roda.
Seleção do Material da Roda de Ponte Rolante
O material ainda é um fator importante no desempenho da roda de ponte rolante.
Para aplicações de serviço pesado, rodas de aço forjado são amplamente utilizadas, pois podem fornecer boa resistência, tenacidade e resistência à fadiga.
Materiais como 42CrMo podem ser selecionados para aplicações exigentes de rodas de ponte rolante, onde são necessárias resistência adequada e desempenho de tratamento térmico.
65Mn também pode ser usado para certas aplicações de rodas, dependendo da carga, do projeto da roda e das condições de trabalho.
A seleção do material deve considerar:
- carga da roda
- diâmetro da roda
- classe de serviço
- frequência de operação
- carga de impacto
- condição do trilho
- dureza necessária
- tenacidade necessária
- processo de tratamento térmico
O objetivo não é simplesmente a dureza máxima, mas um equilíbrio adequado entre resistência ao desgaste e tenacidade.
Tratamento Térmico e Desempenho da Banda de Rolagem
O tratamento térmico pode melhorar o desempenho da roda de ponte rolante.
Dependendo do material e dos requisitos técnicos, o tratamento pode incluir:
- têmpera e revenido
- endurecimento da banda de rolagem
- endurecimento superficial
- outro tratamento térmico especificado
A banda de rolagem e o flange devem ter propriedades mecânicas adequadas para as condições reais de trabalho.
Um tratamento térmico inadequado pode resultar em:
- resistência ao desgaste insuficiente
- fragilidade excessiva
- trincas
- dureza irregular
- vida útil reduzida
O tratamento térmico deve, portanto, ser selecionado em conjunto com o material e as condições de trabalho.
Relação de Dureza entre Roda e Trilho
A roda e o trilho formam um par de contato.
Se um componente for muito mais endurecido sem considerar o outro, o comportamento de desgaste do sistema pode mudar.
A abordagem correta deve considerar:
- material da roda
- material do trilho
- dureza da roda
- condição do trilho
- carga de trabalho
- padrão de contato
- frequência de operação
O objetivo é alcançar operação estável e desgaste aceitável em todo o sistema, em vez de proteger um componente às custas de outro.
O que deve ser verificado antes de substituir as rodas do guindaste?
Antes de solicitar rodas de substituição, especialmente quando há desgaste anormal do flange, o seguinte deve ser verificado.
Roda do Guindaste
Inspecionar:
- desgaste da banda de rodagem
- desgaste do flange
- diâmetro da roda
- espessura do flange
- furo
- chanfro ou estrias
- trincas
- danos na superfície
Trilho
Inspecionar:
- bitola do trilho
- retilineidade do trilho
- desgaste do topo do trilho
- desgaste lateral do trilho
- elevação do trilho
- juntas do trilho
- condição de fixação
Instalação das Rodas
Inspecione:
- alinhamento da roda
- posição do eixo
- condição do rolamento
- geometria da viga de extremidade
Acionamento de deslocamento
Inspecionar:
- condição do motor
- condição do redutor
- liberação do freio
- sincronização do acionamento
- condição do acoplamento
Estrutura da Ponte Rolante
Inspecionar:
- deformação da viga de cabeceira
- alinhamento da ponte
- danos estruturais
- reparos anteriores
A substituição das rodas antes que esses problemas sejam compreendidos pode fornecer apenas uma solução temporária.
Todas as Rodas de Ponte Rolante Devem Ser Substituídas ao Mesmo Tempo?
Nem todo projeto exige que todas as rodas sejam substituídas de uma só vez.
No entanto, quando múltiplas rodas operam como um sistema combinado, seu diâmetro e condição devem ser avaliados em conjunto.
Se uma roda severamente desgastada for substituída por uma roda nova enquanto outras rodas tiverem diâmetros de banda de rodagem significativamente reduzidos, a diferença efetiva no diâmetro de rolamento pode influenciar o funcionamento da ponte rolante.
O plano de substituição deve, portanto, considerar:
- diferenças de diâmetro das rodas
- condição de desgaste
- disposição do acionamento
- agrupamento de eixos
- projeto da ponte rolante
Para sistemas com desgaste severo, a substituição das rodas em grupos combinados pode proporcionar melhor consistência de funcionamento.
Como Medir uma Roda de Ponte Rolante de Reposição
Para fabricação personalizada de rodas, dimensões úteis incluem:
- diâmetro externo da roda
- diâmetro da banda de rodagem
- largura da banda de rodagem
- diâmetro do flange
- espessura do flange
- altura do flange
- distância entre flanges
- largura do cubo
- diâmetro do furo
- dimensões do rasgo de chaveta
- ajuste do eixo
- dimensões do rolamento
- largura da cabeça do trilho
Para rodas motrizes, informações adicionais podem incluir:
- especificação de estrias
- conexão de engrenagem
- conexão de eixo
- coupling arrangement
Fotografias da roda antiga, do veio, do carril e do carro final completo também podem ajudar na avaliação técnica.
Substituição de Rodas Antigas Sem Desenhos Originais
Muitas pontes rolantes mais antigas já não possuem desenhos completos das rodas.
Nestes casos, as rodas de substituição ainda podem ser fabricadas com base em medição cuidadosa e reconstrução técnica.
No entanto, as dimensões desgastadas não devem ser copiadas diretamente.
Por exemplo:
- a espessura do flange pode já estar reduzida
- tread diameter may be smaller than the original
- bore may have become enlarged
- keyway may be damaged
- o perfil do piso pode ter mudado
O desenho de substituição deve ser preparado usando medições disponíveis, dados do trilho, dimensões do eixo, informações de carga da ponte rolante e revisão de engenharia.
O desenho final deve ser confirmado antes da produção.
Como Reduzir o Desgaste da Aba da Roda da Ponte Rolante
Várias medidas podem ajudar a reduzir o desgaste da aba:
- manter o alinhamento correto do trilho
- manter a bitola adequada do trilho
- manter os diâmetros das rodas consistentes
- alinhar os eixos das rodas corretamente
- manter os rolamentos
- manter os acionamentos de translação sincronizados
- verificar se os freios não estão arrastando
- evitar desalinhamento severo da ponte rolante
- selecionar material adequado para a roda
- usar tratamento térmico apropriado
- inspecionar regularmente o desgaste da roda e do trilho
A boa vida útil da roda do guindaste depende de todo o sistema de deslocamento, e não apenas de um único componente.
Inspeção Preventiva
A inspeção regular pode identificar pequenos problemas antes que se tornem graves.
Um programa de inspeção preventiva pode incluir:
- inspeção da banda de rodagem da roda
- medição da espessura do flange
- inspeção lateral do trilho
- medição da bitola do trilho
- comparação do diâmetro das rodas
- inspeção dos rolamentos
- inspeção do sistema de acionamento
- monitoramento de ruídos anormais
- comparação da carga do motor
- observação do deslocamento da ponte rolante
Os registros de inspeção também podem ajudar a identificar se o desgaste está aumentando gradualmente ao longo do tempo.
Erros Comuns
Erros comuns incluem:
- presumir que todo desgaste do flange é causado por material inadequado da roda
- substituir rodas sem verificar os trilhos
- usar material mais duro sem investigar o desalinhamento
- ignorar diferenças no diâmetro das rodas
- substituir apenas uma roda em um sistema combinado muito desgastado
- ignorar a condição dos rolamentos
- ignorando a sincronização do motor e do redutor
- copiando as dimensões das rodas desgastadas
- alterando o design do flange sem revisão técnica
Uma inspeção sistemática geralmente fornece uma solução melhor do que substituir repetidamente as rodas desgastadas.
Conclusão
O desgaste do flange da roda do guindaste e o desalinhamento do guindaste são geralmente problemas de nível de sistema.
A roda, o trilho, os rolamentos, os eixos, o sistema de acionamento, o carro de extremidade e a estrutura do guindaste influenciam o desempenho do deslocamento.
Uma roda de ponte rolante forjada de alta qualidade ainda pode se desgastar rapidamente se os trilhos estiverem desalinhados, os diâmetros das rodas forem inconsistentes ou os acionamentos da ponte não estiverem sincronizados.
Por esse motivo, o desgaste anormal do flange deve ser investigado antes de simplesmente alterar o material da roda ou aumentar a dureza.
A correspondência correta entre roda e trilho, dimensões controladas da roda, instalação adequada, acionamentos sincronizados, seleção adequada de material e inspeção regular podem melhorar significativamente a vida útil da roda e do trilho da ponte rolante.
Para projetos de substituição, os melhores resultados são alcançados quando a roda é projetada e fabricada de acordo com o sistema completo de deslocamento da ponte rolante, em vez de ser tratada como uma peça sobressalente isolada.
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