Guindastes giratórios explicados: rolamentos e acionamentos que mantêm cargas pesadas girando

Observe um guindaste levantar um contêiner de um cais e balançá-lo até um navio que o espera, e você verá um conjunto de rolamentos fazer a maior parte do trabalho silencioso. A talha eleva a carga e a lança ou carrinho a posiciona, mas é o movimento giratório – a rotação lenta e controlada da estrutura superior em torno de um eixo vertical – que transforma uma máquina de elevação em uma máquina que pode colocar uma carga em quase qualquer lugar dentro de seu raio de trabalho. Tudo acima dessa rotação depende de dois componentes: o anel giratório que carrega a carga e o acionamento que a gira.

Tendo passado anos projetando e fabricando esses componentes para construtores de guindastes e integradores de equipamentos, aprendemos que a maioria dos problemas de rotação são resolvidos muito antes do primeiro cartucho de graxa ser esvaziado. Eles são decididos na fase de especificação, quando alguém combinou o rolamento com a função real ou adivinhou.

O que torna um guindaste um guindaste "giratório"

A rigor, um guindaste giratório é qualquer guindaste cujas peças superiores giram em relação à sua base. Essa única característica abrange uma família muito ampla de máquinas:

• Guindastes de torre, onde todo o conjunto da lança gira acima do mastro.
• Guindastes móveis e montados em caminhão, onde a superestrutura gira em um anel dinâmico acima do chassi.
• Guindastes giratórios de portal e estaleiro, que combinam um pórtico móvel com uma lança giratória.
• Guindastes de convés, guindastes de lança e guindastes utilitários utilizados para elevação de pessoal ou material.
• Manipuladores de materiais e guindastes de madeira com garras ou acessórios de garra.

Por outro lado, uma ponte rolante geralmente move sua ponte e seu carrinho ao longo de trilhos retos em vez de girar. Os guindastes de pátio com lança giratória ficam em algum ponto intermediário e são um bom lembrete de que a interface de rotação costuma ser a menor parte da máquina, mas é a que transporta a carga mais concentrada.

O anel giratório: um rolamento, três cargas

Um anel giratório de guindaste faz o trabalho que, de outra forma, precisaria de vários rolamentos e uma estrutura estrutural. Em um único anel, ele carrega a carga axial do peso da lança e da carga levantada, a carga radial da tração lateral e do vento e um momento de inclinação produzido pela carga multiplicado pela sua distância do centro de rotação. Esse terceiro componente geralmente é o decisivo em um guindaste, porque o raio de trabalho atua como um braço de alavanca em tudo o que o rolamento segura.

A maioria dos anéis de guindaste também integra os dentes da engrenagem – externos, internos ou nenhum – de modo que o mesmo componente suporta e impulsiona a rotação. As pistas são endurecidas completamente ou por indução, as vedações mantêm a areia e a água fora do contato de rolamento e as ranhuras ou portas de lubrificação decidem com que facilidade o anel pode ser reparado posteriormente. Se você quiser uma explicação mais aprofundada de como funciona o caminho de carga dentro desses anéis, nossa nota sobre como os rolamentos de giro suportam cargas de guindaste entra em mais detalhes.

Quando um guindaste precisa de um posicionamento muito apertado ou de uma ponta de lança rígida – guindastes de convés trabalhando em contêineres, por exemplo – um arranjo de rolos cruzados é muitas vezes a melhor resposta do que esferas, porque os rolos resistem ao momento com deflexão visivelmente menor.

Rolamento giratório de rolo cruzado de uma fileira Para guindastes que necessitam de posicionamento preciso e baixa deflexão, este rolamento de rolos cruzados de uma carreira oferece alta capacidade de carga e rotação suave. Ver Produto →

Unidades de giro: torque com controle

Nem todo guindaste precisa de um anel e caixa de engrenagens separados. Uma unidade giratória agrupa o rolamento, o conjunto de engrenagens e a carcaça em uma unidade vedada, o que simplifica enormemente a interface de montagem e oferece aos projetistas uma maneira compacta de obter altas taxas de redução. A desvantagem é que o acionamento deve ser selecionado de acordo com os requisitos de torque e retenção, em vez de pura capacidade de carga.

Em guindastes montados em caminhões, plataformas aéreas de trabalho e equipamentos utilitários, a capacidade de manter uma posição sem freio – comportamento de travamento automático de um estágio de engrenagem helicoidal, por exemplo – costuma ser tão valiosa quanto o torque bruto de saída. Os inversores fechados também toleram melhor poeira, lavagem e armazenamento externo do que as coroas expostas. Nosso artigo sobre unidades de giro verticais em guindastes e escavadeiras aborda como a relação de transmissão, a rigidez da carcaça e as opções de vedação interagem na prática.

Unidade giratória de travamento automático com engrenagem interna vertical Para caminhões guindastes e plataformas aéreas, este acionamento vertical por engrenagem interna oferece retenção de posição com travamento automático e transmissão de torque estável. Ver Produto →

Combinando o tipo de rolamento com a função do guindaste

Não existe uma melhor solução de giro universal. O que importa é como a carga chega, com que frequência ela chega e quanto espaço a estrutura permite ao redor do anel. A comparação abaixo é aquela pela qual orientamos os clientes com mais frequência.

Para portais pesados, carregadores de navios e máquinas móveis maiores, o projeto de rolos de três fileiras geralmente é onde a conversa termina, porque a divisão das tarefas axiais, radiais e de momento em fileiras de rolos separadas mantém as tensões de contato gerenciáveis à medida que a máquina cresce.

Rolamento giratório de rolos de três carreiras Série 13 Para portais pesados e máquinas maiores, este rolamento de rolos de três carreiras separa cargas axiais, radiais e de momento para gerenciar a tensão de contato. Ver Produto →

Casos de carga que decidem o projeto

Cargas estáticas e dinâmicas não são iguais

Um rolamento que sustenta um guindaste estacionado com a lança estendida está enfrentando um caso estático e a carga permitida é generosa. A mesma elevação e rotação do guindaste produz simultaneamente uma caixa dinâmica com uma fração dessa capacidade disponível. Citar um número para ambos é uma das fontes mais comuns de falha prematura.

Choque, tração lateral e serviço de reversão

A liberação das garras, as cargas balançando no gancho, as rajadas de vento em uma lança longa e as paradas de giro irregulares adicionam caminhos de carga que um cálculo puro de elevação deixa passar. A função de reversão também é importante: um anel que gira apenas dez graus em cada sentido desgastará uma faixa estreita da pista, portanto a especificação deve levar em conta a faixa de giro, bem como as revoluções totais.

Acesso ao ambiente e manutenção

Portos, pedreiras e decks offshore trazem sal, areia e umidade. A vedação, a proteção da superfície e a posição dos niples de lubrificação são decisões de projeto, e não considerações posteriores, porque um rolamento que não pode ser relubrificado facilmente não será relubrificado.

Uma lista de verificação de seleção que vale a pena seguir

1. Defina a carga máxima de trabalho e o raio máximo em que ela ocorre.
2. Calcule o momento de inclinação e as cargas axiais e radiais para cada combinação relevante, não apenas para a pior elevação individual.
3. Ciclo de trabalho estimado: elevações por hora, ângulo de giro, horas de operação por ano.
4. Aplique o fator de serviço apropriado para a classe de aplicação e nível de choque.
5. Verifique a estrutura de montagem – planicidade, grau do parafuso, pré-carga do parafuso e rigidez do flange de suporte.
6. Combine o método de lubrificação, o intervalo de relubrificação e o acesso para inspeção antes da divulgação dos desenhos.

Examinar esses seis pontos no papel leva uma tarde. Ignorá-los pode deixar um guindaste fora de serviço por semanas.

Instalação e cuidados de longo prazo

Mesmo um anel dimensionado corretamente terá um desempenho inferior se a face de montagem estiver desnivelada ou se os parafusos não forem tensionados na sequência correta. Superfícies de montagem usinadas, roscas limpas e um procedimento de torque calibrado protegem a pista de ser distorcida pela estrutura na qual ela está assentada. A malha da engrenagem deve ser verificada com um composto de marcação e não de ouvido, e a folga deve ser medida em vários pontos ao redor do anel.

• Relubrifique no intervalo definido pelo ciclo de trabalho e não apenas pelo calendário.
• Inspecione as vedações em cada serviço e substitua-as antes que a entrada de água se manifeste como descoloração da graxa.
• Acompanhe a folga e a resistência rotacional ao longo do tempo; mudanças são sinais de alerta precoce.
• Verifique a tensão dos parafusos após as primeiras semanas de operação e periodicamente a partir de então.

Acertando a rotação na primeira vez

Construímos anéis giratórios e unidades giratórias em Jiangyin, Jiangsu, para clientes de máquinas portuárias, guindastes móveis, equipamentos de construção e sistemas automatizados. Nossa produção é organizada em torno de precisão, leveza e automação, com dados de produção monitorados à medida que as peças passam pela fábrica, e temos prazer em trabalhar com um caso de carga e um desenho, em vez de simplesmente citar um número de peça. Se você estiver especificando a rotação de um novo guindaste ou substituindo um anel que não durou tanto quanto deveria, enviar-nos os dados da carga é a maneira mais rápida de começar.