El juego de ruedas es un componente importante del Puente Grúa. La disposición de la estructura metálica de la grúa está estrechamente relacionada con el diámetro y el tipo de rueda. El juego de ruedas determina directamente la estructura general y las dimensiones de la grúa.
Se comparó el uso de las ruedas de las grúas de puente en China y en otros países y la presión máxima admisible de las ruedas, y se compararon y analizaron los resultados del cálculo de la presión de las ruedas. Los resultados muestran que la selección de los conjuntos de ruedas puede optimizarse para el diseño y tiene una buena viabilidad, lo que puede proporcionar referencias para los diseñadores dedicados a las grúas de puente.
Aplicación de los juegos de Rueda De Grua
En la actualidad, para las grúas de puente de gancho con una capacidad de elevación inferior a 50 toneladas en China, el juego de ruedas principal sigue adoptando los dibujos de la fábrica de grúas de Dalian, con una estructura de caja de esquina y rodamientos de rodillos cónicos emparejados.
La tabla 1 muestra el diámetro de las ruedas de varios carros de tonelaje de los Puente Grúa domésticos de menos de 50 toneladas
En el mercado de los Puente Grúa, además de los Puente Grúa de gancho fabricados en China, también hay muchos productos internacionales, como Konecranes, Demag, etc. El Puente Grúa Birrail utiliza principalmente el Polipasto Eléctrico como mecanismo de elevación, el nivel de trabajo es de 2m (M5), y toda la máquina puede llegar a A5. Este tipo de productos de Puente Grúa Birrail ocupan un cierto mercado con sus ventajas de peso ligero, pequeña presión de la rueda, y la operación estable, y tienen una amplia perspectiva de mercado. El producto adopta la estructura integral de la viga final y el juego de ruedas, y el rodamiento de la rueda es un rodamiento de rodillos esféricos.
La tabla 2 muestra el diámetro de las ruedas de cada carro de tonelaje de Konecranes
De las dos tablas anteriores se desprende que el diámetro de las Rueda De Grua en otros países es menor. En comparación con la altura real de la viga del extremo donde se encuentra la rueda, la reducción puede llegar a 100 mm, lo que puede ahorrar efectivamente la altura de la planta.
En el diseño y la selección de juegos de ruedas, primero hay que determinar la presión admisible de las ruedas de diferentes diámetros. A través de la comparación de datos, se descubre que la presión admisible de las ruedas fabricadas en China es menor que la de otros países. Las presiones específicas de las ruedas se muestran en las tablas 3, 4 y 5.
《Manual de diseño de grúas》 puede encontrar la presión admisible de las ruedas del juego de ruedas de la grúa puente de gancho tradicional china. La tabla 3 es un extracto del valor de la presión admisible de la rueda de cada juego de ruedas de diámetro. La tabla 4 muestra los valores de presión admisible de las ruedas de cada diámetro de las grúas Demag. La tabla 5 muestra la presión admisible de cada juego de ruedas de las grúas GH en España.
Tabla 3 Carga admisible del juego de ruedas (datos de la fábrica de grúas de Dalian)
Nota: (1) La presión admisible de la rueda en la tabla es el valor de la rueda bajo la vía correspondiente (entre paréntesis). (2) Los valores de esta tabla están calculados en base a los materiales de las ruedas: ZG310-570, HB320.
Tabla 4 Carga admisible del juego de ruedas (información de producto de la grúa Demag)
Tabla 5 Carga admisible del juego de ruedas (información de producto de la grúa GH española)
A partir de los tres conjuntos de datos anteriores, se puede comprobar que la presión admisible de las ruedas de las grúas de otros países es aproximadamente 30% mayor que la de China.
Análisis de la diferencia de presión admisible en las ruedas
Según el manual de diseño de grúas y GB/T3811-2008 《Especificación de diseño de grúas》, el cálculo de la presión admisible de la rueda del conjunto de ruedas consiste en calcular la fuerza de contacto de la banda de rodadura. La fórmula para calcular la presión admisible de la rueda (contacto de línea) es:
PL=kDlC1C2
Dónde:
PL-presión admisible de las ruedas de la grúa en funcionamiento normal, en Newton (N);
k - la constante de tensión de contacto admisible relacionada con el material de la rueda, en unidades de ganado por milímetro cuadrado (N/mm2);
D -El diámetro de la banda de rodadura, en milímetros (mm);
l -La anchura de contacto efectiva entre la rueda y la superficie de la vía, en milímetros (mm);
C1 - Coeficiente de velocidad de la rueda;
C2 -El coeficiente de nivel de trabajo de la institución donde se encuentra la rueda.
De la fórmula se desprende que el valor de la presión admisible de la rueda está relacionado con la constante de tensión de contacto admisible k bajo el mismo nivel de trabajo, la misma velocidad de marcha, la misma vía y el mismo diámetro de rueda.
El material de las ruedas de las grúas nacionales es principalmente acero ZG340-640, y su resistencia a la tracción es de 640MPa. El manual de diseño indica que k=5,96. El material de las Rueda De Grua extranjeras es principalmente hierro dúctil GGG70. De acuerdo con el manual de diseño "Cuando el material de la rueda es de hierro dúctil, el valor k se selecciona como 500N/mm²", por lo que k=5,0.
De este modo, para una rueda con un diámetro de 500mm, una velocidad de marcha de 50m/min (C1=1), un nivel de trabajo de M5 (C2=1), y una vía de rodadura de QU70, la presión admisible de la rueda calculada por la rueda ZG340-640 es PL =5,96×500×70×1×1=208.600N, lo que supone 21,28t. La presión admisible de la rueda de hierro dúctil es: PL=5×500×70×1×1=175.000N, es decir, 17,86t.
Los valores de la tabla 3 se derivan del material ZG310-570, y el valor k correspondiente es de 5,42, y la presión admisible de la rueda calculada por la fórmula es de 19,36t.
De lo anterior, se puede concluir que los valores calculados son todos menores que los valores de los datos, y los valores de la presión admisible de las ruedas extranjeras tienen una gran diferencia, y la mayor diferencia es entre el hierro fundido y la fundición.
Características y métodos de selección y optimización del juego de ruedas
La reducción del diámetro de la rueda tiene muchas ventajas para el rendimiento de toda la grúa, principalmente las siguientes
(1) Reducir la altura de la grúa. El coste de construcción de la nave de estructura de acero está estrechamente relacionado con la altura de la nave. Si se puede reducir la altura total de la grúa mediante el diseño optimizado de la misma, es indudablemente beneficioso para ahorrar el coste de construcción de la fábrica. El diámetro de la rueda limita directamente la altura de la viga final de la grúa. Si se puede reducir el diámetro de la rueda, se puede reducir la altura total de la grúa.
(2) Reducir la presión de las ruedas y reducir el estrés de la planta. En la actualidad, la mayoría de las grúas de puente de gancho nacionales con una capacidad de elevación inferior a 50t utilizan 4 juegos de ruedas. Por ejemplo, una grúa con un peso de elevación de 50t y una envergadura de 31,5m utiliza 4 ruedas con un diámetro de p800mm, y la presión máxima de las ruedas puede alcanzar los 440kN. Sin embargo, las grúas con este tonelaje y esta envergadura suelen utilizar 8 ruedas de pequeño diámetro en los países extranjeros. De esta manera, la presión de las ruedas se dispersa, de modo que la planta tiene una mejor fuerza.
(3) Reducir el modelo de la unidad de accionamiento. Si se reduce el diámetro de la rueda, se reduce el par de accionamiento, lo que puede reducir el tipo de reductor en la unidad de accionamiento y ahorrar el coste de la unidad de accionamiento.
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