El puente grúa de cuchara Es uno de los equipos clave en el proceso de fabricación de acero. Una grúa de cuchara se compone de cuatro partes principales: el puente, el carro (que incluye el separador de elevación), el mecanismo de desplazamiento de la grúa y el equipo eléctrico.

Aunque una grúa puente para cucharas de colada pueda parecer compleja, en realidad se ensambla de forma ordenada a partir de un conjunto de componentes comunes, cada uno con una función específica; ninguno de ellos puede omitirse. Desde una perspectiva de diseño, este artículo desglosa los principales componentes y accesorios utilizados en una grúa puente para cucharas de colada y explica la función y los puntos clave de diseño de cada uno, lo que le ayudará a comprender completamente su funcionamiento.

Los accesorios que se enumeran a continuación son accesorios de fabricación china que se utilizan habitualmente en las grúas puente para cucharas de colada.

1. Motor de grúa puente para cuchara de cuchara

Los motores asíncronos trifásicos de la serie YZR son adecuados para grúas, maquinaria metalúrgica y otros equipos similares. El motor cuenta con un rotor bobinado y ofrece una alta capacidad de sobrecarga y gran resistencia mecánica; se utiliza en circuitos de control convencionales, circuitos de control de velocidad con regulación de voltaje del estator y aplicaciones similares.

Las series YZB, YTSZ, YZP y YZP2 son motores asíncronos trifásicos de frecuencia variable, adecuados para grúas, maquinaria metalúrgica y otros equipos similares. Se caracterizan por su alta eficiencia, amplio rango de regulación de velocidad, buena precisión, arranque y frenado estables y alta capacidad de sobrecarga; se utilizan en circuitos de control de velocidad de frecuencia variable.

La clase de aislamiento y el grado de protección del motor se determinan según el entorno de trabajo o los requisitos contractuales. Según sea necesario, se pueden instalar dispositivos adicionales como protectores térmicos, calentadores, codificadores e interruptores de sobrevelocidad para cumplir con diferentes requisitos de servicio.

2. Reductor de grúa puente para cuchara

Generalmente se utilizan reductores de engranajes cilíndricos de perfil evolvente, algunos combinados con otros engranajes. Las grúas puente para cucharas de colada suelen emplear reductores con dientes de dureza media o alta, seleccionados según los requisitos del contrato.

Los tipos de montaje del reductor incluyen integral, con base, de tres puntos y vertical. El eje de salida generalmente utiliza un eje con chaveta plana, un eje estriado o un eje de salida con engranajes. Para conocer los tipos de conexión entre el tambor y el eje de salida del reductor, consulte la Sección 4, “Conjunto del tambor”. Cuando el mecanismo de elevación principal tiene dos unidades de accionamiento acopladas rígidamente, el accionamiento eléctrico no utiliza un sistema de control de velocidad, o los requisitos del contrato lo exigen, el reductor de elevación principal generalmente está equipado con un mecanismo de trinquete.

Un reductor integral significa que la carcasa inferior del reductor está soldada directamente al bastidor del carro como una sola pieza, y también actúa como un elemento de soporte de carga del carro.

La lubricación del reductor afecta directamente a su vida útil; el nivel de aceite se puede comprobar mediante un indicador visual. Un orificio de drenaje en la parte inferior del reductor facilita el cambio del aceite lubricante.

3. Frenos de grúa puente para cuchara

Los frenos de las grúas suelen ser frenos normalmente cerrados. Cada mecanismo de elevación cuenta con dos frenos (frenos de servicio), y algunos también requieren un freno de seguridad en el tambor; cada mecanismo de traslación dispone de un freno.

En condiciones normales de funcionamiento, el freno de seguridad permanece activado y abierto mientras la alimentación principal de la grúa esté encendida. Si se produce un fallo en la alimentación de la grúa, una rotura en el eje del mecanismo de elevación principal o un accidente por exceso de velocidad, el freno de seguridad se activa después del freno de servicio.

El freno es un componente importante del equipo. Su par de frenado debe ajustarse según los requisitos del plano (los mecanismos de desplazamiento pueden ajustarse según sea necesario en función del uso) para garantizar que la grúa funcione de forma segura y normal.

Las series de uso común incluyen los frenos de zapata electrohidráulicos de CA YWZ, YW, YWB, YWZE, YWZA~F, YWK, YWL y YWH; los frenos de disco electrohidráulicos de CA YPZ y YP; los frenos de disco electromagnéticos de CA DCPZ; y los frenos de seguridad hidráulicos SB y SBD.

Según las necesidades contractuales y de servicio, el freno puede equiparse con liberación manual, compensación automática del desgaste, un interruptor de límite indicador de límite de desgaste, un interruptor de límite de freno abierto (o freno cerrado) y otros dispositivos.

La figura 2-18 muestra el esquema del freno de bloqueo electrohidráulico de CA YWZ. La figura 2-19 muestra el esquema del freno de bloqueo electromagnético de CA JZ. La figura 2-20 muestra el esquema del freno de bloqueo electromagnético de CC ZWZ. La figura 2-21 muestra el esquema del freno de disco electrohidráulico de CA YPZ. La figura 2-22 muestra el esquema del freno de disco electromagnético de CA. La figura 2-23 muestra el esquema del freno de seguridad de disco hidráulico SBD.

4. Ensamblaje del tambor de la grúa puente para cuchara

Las grúas puente para cucharas de fundición suelen utilizar tambores de chapa de acero. El tambor cuenta con una placa de sujeción para fijar el cable. El soporte del tambor generalmente aloja el sensor limitador de sobrecarga, mientras que el limitador de altura de elevación es accionado por el eje de salida del tambor. El margen de error de instalación del eje central del tambor debe ser inferior al especificado en el plano.

Cuando el dispositivo de manipulación de carga se eleva hasta la altura límite superior establecida, debe quedar una ranura vacía en el tambor; cuando desciende hasta la posición límite inferior establecida, deben quedar al menos dos vueltas de cable de acero, además de las vueltas utilizadas para asegurar el cable, en el tambor.

El tambor se conecta generalmente al reductor mediante un acoplamiento de rótula o un acoplamiento de rodillos; también se puede utilizar un disco de conexión dentado según lo requiera el contrato o el diseño. La figura 4 muestra un ejemplo de un conjunto de tambor, en el que el eje de salida estriado del reductor acciona el tambor mediante un acoplamiento de rótula WZL; el eje de salida dentado del reductor puede accionar el tambor mediante un disco de conexión dentado. El acoplamiento de rótula o de rodillos, el disco de conexión dentado y los cojinetes se lubrican con grasa.

El tambor gira gracias al eje de salida del reductor, y la conexión se realiza según el tipo de eje. Si el reductor dispone de un eje de salida con chaveta plana, puede conectarse al tambor mediante un disco de engranajes o mediante un acoplamiento de rótula esférica WZL.

En la mayoría de las grúas puente para cucharas de fundición, el mecanismo de elevación principal tiene dos puntos de elevación y dos tambores, pero las conexiones entre el tambor y el reductor siguen estando cubiertas por los ejemplos anteriores.

5. Conjunto de polea fija y ecualizador de cable de acero

El número de poleas en el conjunto de poleas fijas corresponde a la relación de enrollamiento del cable de izamiento, y se utilizan poleas enrolladas. El sistema de enrollamiento de cable del mecanismo de izamiento principal utiliza una combinación de un ecualizador de cable y un conjunto de poleas; el mecanismo de izamiento auxiliar generalmente utiliza un conjunto de poleas fijas, y también puede utilizar una combinación de un ecualizador de cable y un conjunto de poleas.

En un mecanismo de elevación con ecualizador de cable, este debe mantenerse prácticamente nivelado al instalar o reemplazar el cable. Si el ecualizador se inclina significativamente tras levantar una carga, debe ajustarse para optimizar su funcionamiento. El ecualizador nunca debe quedar atrapado por un soporte durante todo el recorrido de elevación.

6. Acoplamientos para grúas puente de cuchara

Los acoplamientos de los mecanismos de las grúas suelen ser de engranajes o universales. Estos acoplamientos se caracterizan por su funcionamiento fiable, alta capacidad de transmisión y gran desplazamiento admisible. La conexión entre el acoplamiento y el eje cilíndrico se realiza mediante un ajuste por interferencia con chaveta.

Un acoplamiento de engranajes transmite el par a través de sus dientes internos y externos, y compensa el desplazamiento mediante la holgura entre ellos. El desplazamiento angular admisible suele ser de 0°30′ para dientes normales y de 1°30′ para dientes con corona. Los acoplamientos de engranajes se lubrican generalmente con grasa a base de litio.

Se puede utilizar un acoplamiento universal cuando lo exija el contrato o cuando el desplazamiento angular sea grande. El desplazamiento angular máximo admisible de un acoplamiento universal de tipo cruz puede superar los 10°. Los cojinetes del acoplamiento se lubrican con grasa de litio. Los pernos deben apretarse al par especificado según los planos suministrados y su apriete debe comprobarse periódicamente.

7. Cable de acero para grúa puente de cuchara

Los cables de acero para grúas puente de cuchara deben ser de núcleo de alambre metálico o de alambre trenzado, conforme a la norma GB/T 8918. Generalmente se utilizan cables de contacto lineal, cuyo factor de seguridad cumple con la norma GB/T 3811 o los requisitos contractuales. Para aplicaciones sometidas a altas temperaturas de horneado, se debe utilizar un cable de acero con núcleo de alambre metálico o de alambre trenzado.

El cable de acero se selecciona en función de su tipo, resistencia del alambre, diámetro, material del núcleo, estado de la superficie del alambre y grado del alambre.

El cable de acero debe lubricarse correctamente y según el calendario previsto. También se puede añadir un engrasador de cables según sea necesario.

8. Limitador de sobrecarga de la grúa puente de la cuchara (báscula electrónica utilizada cuando se requiere alta precisión)

El limitador de sobrecarga consta de un sensor y una caja de instrumentos. La pantalla se suele instalar en la cabina del operador (también se puede añadir una pantalla grande a petición del usuario) para evitar sobrecargas. Al levantar una carga, el sensor de deformación convierte la deformación producida por la carga en una señal de voltaje proporcional, completando así la conversión de carga a voltaje.

Cuando la carga elevada alcanza el 90% de la carga nominal, el limitador de sobrecarga emite una alarma intermitente; cuando la carga elevada se encuentra entre el 100% y el 110% de la carga nominal, interrumpe la alimentación eléctrica del mecanismo de elevación, permitiendo que este siga descendiendo. El error del sistema generalmente no supera los ±51% (FS).

Se pueden seleccionar tres tipos de sensores: tipo de carcasa de cojinete (2-30), tipo de polea fija (2-31) y tipo de pasador de eje (2-32).

El sensor de la carcasa del rodamiento es el más utilizado. Los sensores de polea fija se suelen usar en pares, uno en cada extremo del eje de la polea fija. El sensor del pasador del eje sustituye al eje de la polea y también funciona como sensor.

9. Limitador de altura de elevación para grúa puente de cuchara

El limitador de altura de elevación es un dispositivo de seguridad que limita la altura de elevación. Generalmente se instala en el extremo del eje del tambor, convierte la rotación del tambor en la altura de elevación correspondiente y proporciona varios conjuntos de contactos de control al circuito de control de elevación; ajustando la posición de estos contactos, se controla la altura de ascenso o descenso.

La figura muestra un limitador de altura de elevación QGX. El dibujo superior muestra el orificio cuadrado en el extremo del eje del tambor, que encaja sobre el eje de salida cuadrado del limitador, y el dibujo inferior es una vista en sección del limitador. Para ajustar la altura hacia arriba o hacia abajo, retire la carcasa 6, gire la tuerca 4 y ajuste el ángulo de desfase entre la leva 5 y el interruptor de límite 3.

10. Interruptor de límite de martillo pesado para grúa puente de cuchara

El interruptor de límite del martillo pesado es un dispositivo de seguridad que limita la altura máxima de elevación del equipo de manipulación de carga y se selecciona según los requisitos del contrato o del diseño. El interruptor de límite se monta en el bastidor del carro y el anillo del martillo pesado se ajusta sobre el cable de elevación. Cuando el equipo de manipulación de carga alcanza el límite superior, toca el martillo pesado, el cable de soporte del martillo pierde tensión, el interruptor de límite se activa y se interrumpe la alimentación eléctrica.

11. Interruptor de sobrevelocidad de la grúa puente de cuchara

El interruptor de sobrevelocidad se instala dentro del motor de elevación o en otra posición para limitar la velocidad excesiva del motor y garantizar un funcionamiento seguro. (El interruptor de sobrevelocidad viene ajustado de fábrica; no lo ajuste arbitrariamente).

12. Conjunto de gancho para grúa puente de cuchara

El conjunto de gancho Es el dispositivo de manipulación de carga más utilizado en una grúa.

Los conjuntos de ganchos incluyen ganchos convencionales y ganchos giratorios eléctricos (seleccionados según lo especificado en el contrato). Según el método de fabricación, los ganchos se dividen en ganchos forjados (2-33) y ganchos de placa laminada (2-34) (formados mediante el apilamiento de varias placas de acero en forma de gancho y su unión con remaches); según la forma de la garganta del gancho, se dividen en ganchos simples y ganchos dobles, que el usuario puede seleccionar según sus necesidades. El conjunto de ganchos está equipado con un dispositivo antidesenganche y los cojinetes se pueden lubricar mediante copas de aceite.

Dependiendo de la estructura del conjunto del gancho, el cable de acero tiene diferentes métodos de enrollado; el cable de acero debe enrollarse correctamente de acuerdo con los planos suministrados.

El gancho de un sistema de gancho convencional generalmente se puede girar empujándolo manualmente. Cuando se requiere que el gancho no gire, se puede agregar un dispositivo de bloqueo.

13. Esparcidor de elevación de cuchara mediante grúa puente

El separador de elevación de una grúa puente para cucharas de colada se divide en dos formas estructurales —separadores inseparables y separables— con los siguientes tres casos específicos:

a) Separador inseparable I: el cable de elevación principal suspende directamente una viga de elevación con dos ganchos laminados, es decir, el separador es un gancho de pórtico fijo; esto se usa generalmente en grúas puente para cucharas de plantas siderúrgicas.

b) Dispersor inseparable II: el gancho del mecanismo de elevación principal transporta directamente el metal fundido.

c) Separador separable: una viga de elevación con ganchos laminados (o forjados) se suspende del gancho (simple o doble) del mecanismo de elevación principal.

14. Grúa puente para cuchara de cuchara con polipasto eléctrico

En ocasiones, se utiliza un polipasto eléctrico fijo como mecanismo de elevación auxiliar, en cuyo caso el polipasto generalmente se instala sobre el carro; un polipasto eléctrico tipo carro generalmente se desplaza sobre el riel debajo de la viga principal como mecanismo de elevación auxiliar.

15. Conjunto de rueda de grúa puente para cuchara

Las ruedas se diseñan y fabrican según la norma JB/T 6392 para ruedas de grúa, y se utilizan principalmente ruedas forjadas o laminadas. La dureza de la banda de rodadura acabada y de la cara interior de la brida es de HB300–380; para un diámetro de rueda inferior a 400 mm, la dureza a una profundidad radial (normal) de unos 15 mm no es inferior a HB260, y para un diámetro de rueda superior a 400 mm, la dureza a una profundidad radial (normal) de unos 20 mm no es inferior a HB260.

Los alojamientos de los cojinetes de un conjunto de rueda suelen utilizar alojamientos de cojinetes angulares, alojamientos de cojinetes divididos a 45° o alojamientos de cojinetes en forma de U (véase la figura siguiente).

Los cojinetes del conjunto de la rueda están lubricados con grasa.

16. Dispositivo de rueda guía horizontal para grúa puente de cuchara (configurado según contrato)

En cada extremo del carro de un lado del puente de la grúa se dispone un conjunto de guías horizontales para evitar que los rieles se desvíen durante el desplazamiento de la grúa. La estructura de la guía horizontal se muestra en la figura siguiente.

El dispositivo de rueda guía horizontal permite ajustar la holgura entre las dos ruedas guía y el riel para compensar el desgaste de las ruedas o para ajustar su posición relativa. El eje de la rueda guía es excéntrico; puede girar hasta cierto ángulo y, una vez cumplido el requisito, se fija con una placa de sujeción atornillada. La posición horizontal de la rueda guía se puede ajustar en ±5 mm.

La holgura entre la rueda guía y el riel suele ser de 2 a 4 mm y se puede ajustar según los planos suministrados.

17. Amortiguador de grúa puente para cuchara

El amortiguador reduce el impacto cuando la grúa o el carro llega al tope final, o cuando las grúas que se encuentran en el mismo tramo chocan entre sí, proporcionando así protección de seguridad para la grúa o el carro.

Los amortiguadores de traslación de grúa y de carro pueden ser de resorte o hidráulicos, según los requisitos del contrato, y también se pueden seleccionar otros tipos según lo exija el contrato. El ángulo de impacto del amortiguador instalado es inferior a 1°.

18. Cabina del operador de la grúa puente de cuchara

El cabina del operador Es el lugar de trabajo donde el operador controla la grúa. Está equipado con equipos de control eléctrico, iluminación, diversos instrumentos y medidores, y un extintor de incendios.

Las grúas puente para cucharas de colada suelen estar equipadas con una cabina de operador cerrada y refrigerada por aire.

La cabina cerrada cuenta con una estructura de visibilidad panorámica y una ventana inferior en la parte frontal. La ventana y la puerta tienen marcos de aleación de aluminio con vidrio de seguridad templado. La cabina está equipada con un asiento acolchado ajustable en altura y profundidad, lo que permite al operador observar el estado de funcionamiento de cada mecanismo en todo momento y garantizar una operación segura. El piso de la cabina está revestido con moqueta de goma aislante, el cableado interior está oculto y las conexiones entre el interior y el exterior se realizan a través de una caja de bornes para facilitar el mantenimiento.

La cabina cerrada, con refrigeración por aire, está equipada con aire acondicionado y utiliza una estructura sándwich aislante.

19. Sala eléctrica de la grúa puente de cuchara

En estructuras de puentes de vigas anchas, la sala eléctrica suele ubicarse dentro de una o ambas vigas principales. Se instalan puertas selladas en ambos extremos de la sala eléctrica, cada una con su cerradura y manija. Generalmente, se deja un pasillo de al menos 500 mm de ancho dentro de la sala eléctrica, y la superficie del pasillo está revestida con una moqueta de caucho aislante.

Cuando la temperatura ambiente es demasiado alta para cumplir con los requisitos del equipo eléctrico, se requiere un enfriador de aire, que se distribuye al cuarto eléctrico mediante conductos. Las paredes interiores del cuarto eléctrico están revestidas con una capa aislante tipo sándwich rellena de material aislante para reducir la influencia del calor exterior.

La sala eléctrica también está equipada con luminarias y un extintor portátil.

20. Caseta eléctrica (configurada según contrato o diseño)

En estructuras de vigas estrechas, el equipo eléctrico generalmente se ubica en la pasarela del puente. Cuando las condiciones ambientales no cumplen con los requisitos del equipo eléctrico, la grúa necesita una caseta eléctrica, la cual se instala en la pasarela. Si la temperatura ambiente no cumple con los requisitos del equipo eléctrico, se coloca un enfriador de aire fuera de la caseta eléctrica, al cual se le suministra aire frío a través de conductos. La caseta eléctrica está equipada con una capa sándwich aislante rellena de material aislante para garantizar el funcionamiento normal del equipo eléctrico. La puerta de la caseta eléctrica cuenta con cerradura y manija, y generalmente se deja un pasillo interior de al menos 500 mm.

La caseta eléctrica también está equipada con luminarias y un extintor portátil.

21. Sistema de aire acondicionado

La cabina del operador, que suele estar refrigerada por aire, utiliza un sistema de aire acondicionado con función de calefacción y refrigeración, y la temperatura de la cabina se controla entre 20 y 30 °C.

La sala eléctrica y el taller eléctrico, ambos con refrigeración por aire, utilizan enfriadores de aire específicos para grúas con conductos de distribución de aire. La temperatura interior se mantiene generalmente a no más de 35-40 °C o según lo estipulado en el contrato. También se pueden instalar un dispositivo de vaporización de condensado, un deshumidificador automático y otros equipos según lo requiera el contrato.

22. Equipos de protección contra incendios

En la cabina del operador y en la sala eléctrica (o cuarto eléctrico) se proporcionan extintores portátiles. Cada extintor cuenta con un soporte de almacenamiento y está fijado en un lugar adecuado dentro de la sala.

Mediante este breve análisis y explicación de las grúas puente para cucharas metalúrgicas, este artículo ha presentado la forma y la función de cada componente principal de una grúa puente para cucharas, ayudando a los lectores a comprender los fundamentos del diseño estandarizado y a evitar errores y problemas innecesarios en futuros trabajos de diseño.