Terminologia nella progettazione delle gru: una guida per principianti ai termini essenziali.

La terminologia relativa alla progettazione delle gru costituisce la base per la lettura dei disegni tecnici, l'esecuzione dei calcoli di progettazione e la comunicazione delle proposte tecniche. Questa guida introduce i termini comuni relativi ai parametri delle gru, alle classi di servizio, alle strutture metalliche, ai carichi e agli indicatori di prestazione.

Terminologia chiave nella progettazione delle gru: parametri e classi di servizio

I parametri del meccanismo della gru descrivono le prestazioni operative delle macchine di sollevamento e forniscono una base per la progettazione e la selezione delle attrezzature. Una classe di servizio della gru considera l'utilizzo della capacità di sollevamento e del tempo, nonché il numero di cicli di lavoro.

1. Capacità di sollevamento nominale Gn

La capacità di sollevamento nominale è il peso totale del carico o del materiale che una gru può sollevare, inclusi gli accessori di sollevamento rimovibili (esclusi gli spandiconcime) o altri accessori come benne, dispositivi di sollevamento elettromagnetici e travi di sollevamento. Per le gru a raggio variabile, come le gru a torre, le autogru e le gru a portale, la capacità di sollevamento nominale varia in base al raggio di lavoro. La capacità di sollevamento nominale è la massima capacità nominale consentita in condizioni di lavoro sicure al raggio minimo.

Nell'uso comune, per "capacità di sollevamento" si intende generalmente la capacità di sollevamento nominale.

Per supportare la produzione in serie e la standardizzazione, è stato definito uno standard di serie per la capacità nominale (Tabella 1-1). La fonte cita GB783-87 e indica l'unità come t. Per le macchine di sollevamento di nuova concezione, la capacità di sollevamento nominale della gru e del meccanismo di sollevamento ausiliario deve essere conforme ai valori della serie standard. Anche le apparecchiature con prestazioni speciali devono essere conformi, o rimanere il più possibile vicine, ai valori della serie standard.

2. Span S

Per una gru a ponte, la campata è la distanza orizzontale tra gli assi centrali delle rotaie di traslazione della gru. È indicata con S, sebbene in passato si usasse comunemente L, ed è misurata in metri (m). Le campate delle gru a ponte elettriche seguono una serie di standard nazionali (fonte Tabella 1-2). La Figura 1-1 illustra la campata di una gru. La campata di una gru a ponte dipende dalla campata dell'edificio Sc; nella serie di campate, l'incremento è generalmente di 3 m.

La Figura 1-1 include (a) la campata di una gru e (b) la campata di una gru con due binari.

3. Misuratore K

La carreggiata, detta anche passo ruota, è definita come segue:

• Nel caso di un carrello, si tratta della distanza tra gli assi centrali delle rotaie.
• Nel caso di una gru a braccio, si tratta della distanza tra gli assi centrali delle rotaie o tra gli assi centrali dei battistrada delle ruote di appoggio.

4. Passo B

Il passo, detto anche interasse, è la distanza tra gli assi di supporto della gru o del carrello lungo la direzione di marcia longitudinale. La misura del passo B dipende dalla disposizione delle ruote di supporto.

5. Altezza di sollevamento H, profondità di abbassamento h e escursione di sollevamento D

La fonte definisce le distanze verticali rilevanti utilizzando le posizioni di lavoro più alta e più bassa dell'attrezzatura di sollevamento e fornisce:

D = H + h

In assenza di profondità di abbassamento, la corsa di sollevamento D è uguale all'altezza di sollevamento H. L'altezza di sollevamento e la profondità di abbassamento vengono misurate utilizzando come punto di riferimento il centro della coppa del gancio. Per altri accessori di sollevamento, come le benne, si utilizza come riferimento il punto più basso in posizione chiusa.

6. Velocità di funzionamento del meccanismo

La velocità di funzionamento del meccanismo varia a seconda del meccanismo della gru:

• Velocità di sollevamento e abbassamento Vn: la velocità di spostamento verticale del carico nominale in condizioni operative stazionarie, misurata in m/min.
• Velocità di traslazione della gru o del ponte VR': la velocità di traslazione della gru che trasporta il suo carico nominale su una superficie orizzontale o su una rotaia in condizioni operative stabili, misurata in m/min.
• Velocità di percorrenza del carrello Vt': la velocità di un carrello che trasporta il suo carico nominale lungo una rotaia orizzontale in condizioni operative stabili, misurata in m/min.

7. Carico per ruota

Il carico sulle ruote è la massima pressione verticale esercitata sulle ruote della gru dal peso proprio del ponte, unitamente al peso proprio del carrello e alla capacità di sollevamento nominale quando il carrello si trova nella sua posizione limite. Costituisce un elemento fondamentale per la progettazione del meccanismo di traslazione e delle rotaie.

8. Classe di servizio

La classe di servizio di una gru è suddivisa in base alla classe di utilizzo, ovvero al numero totale di cicli di lavoro durante la sua vita utile, e allo stato di carico. Indica quanto sia impegnativo il lavoro della gru, compresa la frequenza con cui viene utilizzata nel tempo e la frequenza con cui movimenta carichi completi.

La fonte suddivide le classi di servizio in A1–A8. Il suo confronto approssimativo è il seguente: A1–A4 per servizio leggero, A5–A6 per servizio medio, A7 per servizio pesante e A8 per servizio extra-pesante. La tabella 1-4 della fonte elenca esempi di classi di servizio delle gru.

Termini comuni per strutture e componenti metallici delle gru

1. Struttura metallica della gru

Una struttura metallica per gru, detta anche struttura in acciaio per gru, è una struttura in grado di sopportare i vari carichi di una gru. È composta da lamiere e profilati in acciaio, realizzati con materiali metallici e assemblati secondo una configurazione strutturale definita mediante saldatura, rivettatura, bullonatura e altri metodi di collegamento.

Le strutture metalliche delle gru sono costituite da elementi portanti, elementi non portanti e sezioni di collegamento. Le travi principali, le travi terminali e le gambe sono elementi portanti e richiedono calcoli di resistenza, rigidezza e stabilità. Passerelle, parapetti e scale sono elementi non portanti; la fonte afferma che non richiedono calcoli di resistenza, rigidezza e stabilità, ma che è necessario considerare la sicurezza, la facilità d'uso e l'ergonomia. I collegamenti vengono realizzati principalmente mediante saldatura e bullonatura, mentre la rivettatura è ormai raramente utilizzata.

2. Tipi tipici di strutture metalliche

Le tipologie tipiche includono strutture a ponte, a cavalletto, a torre e a braccio. Le strutture metalliche delle gru sono costituite da elementi, piastre e sezioni che formano componenti di base come travi principali, travi terminali e gambe. Diversi elementi costituiscono le strutture di base delle gru, come ponti, a cavalletto, a torre e a braccio.

3. Termini comuni relativi alla struttura e ai componenti

• Trave principale: L'elemento portante principale di una gru a ponte o a cavalletto, che sostiene il carico di sollevamento.
• Gamba: Un elemento di supporto di una gru a portale o di una gru su autocarro che contribuisce a mantenere la stabilità operativa complessiva.
• Fiocco: Braccio fisso o telescopico di una gru a braccio, utilizzato per sollevare carichi e regolare il raggio di lavoro.
• Meccanismo di sollevamento: Il meccanismo che solleva e abbassa i carichi verticalmente, costituito da un motore, un riduttore, un tamburo, un freno, un gancio e altri componenti.
• Meccanismo di traslazione: Il meccanismo che muove l'intera gru o il carrello; può essere montato su rotaia o non montato su rotaia.
• Meccanismo di rotazione: Il meccanismo che fa ruotare un braccio attorno a un asse verticale, comunemente utilizzato su autogru, gru cingolate e gru a torre.
• Freno: Un dispositivo frenante utilizzato per arrestare, limitare la velocità e trattenere il veicolo in sicurezza.
• Interruttore di fine corsa: Un dispositivo di sicurezza che limita l'altezza di sollevamento, la distanza di spostamento o l'angolo di rotazione per evitare spostamenti eccessivi.
• Limitatore di sovraccarico: Un dispositivo di sicurezza che interrompe automaticamente la forza di sollevamento quando il carico sollevato supera il valore nominale.

Termini di carico e forza

1. Carichi regolari

Durante il normale funzionamento di una gru, si verificano frequentemente carichi regolari. Questi includono i carichi gravitazionali, i carichi inerziali prodotti durante l'accelerazione o la decelerazione della gru in fase di trazione o frenata, e i carichi causati dallo spostamento o dalla deformazione della struttura in acciaio della gru. Tali carichi devono essere presi in considerazione nel calcolo e nella verifica del rischio di cedimento per resistenza, instabilità elastica e cedimento per fatica.

I carichi regolari includono:

• Carico del proprio peso PG: La forza gravitazionale della struttura in acciaio della gru, dei meccanismi, delle apparecchiature elettriche e delle altre masse.
• Carico di sollevamento nominale PQ: La forza gravitazionale della massa totale sollevata durante il sollevamento della capacità nominale. Quando la capacità di sollevamento è elevata, è necessario includere il peso dell'attrezzatura di sollevamento e della fune metallica.
• Carico inerziale di traslazione orizzontale PH: La forza inerziale orizzontale prodotta dalla massa propria della gru o del carrello e dalla massa sollevata durante lo spostamento longitudinale o trasversale e l'accelerazione o la frenata su un piano orizzontale.

2. Carichi accidentali

I carichi accidentali sono carichi che non si verificano frequentemente durante il normale funzionamento, ma possono presentarsi occasionalmente. Essi comprendono principalmente le seguenti tipologie:

• Carico laterale orizzontale dovuto all'inclinazione Ps: Carico generato dalla reazione di guida su un dispositivo di guida, come la flangia di una ruota o una ruota di guida orizzontale, quando la gru o il carrello si inclinano durante il movimento longitudinale o trasversale.
• Carico di pendenza Pp: La resistenza che si incontra quando la gru o il carrello si muovono in salita lungo la loro rotaia. La formulazione originale "lungo una rotaia" sembra contenere un errore di testo e richiede una revisione tecnica.
• Carico del vento in esercizio Pw: La forza massima del vento che una gru da esterno deve sopportare durante il funzionamento. La fonte menziona anche i carichi dovuti a ghiaccio, neve e temperatura.

3. Carichi speciali

I carichi speciali sono carichi che si verificano in condizioni eccezionali, quando la gru non è in funzione normalmente o è fuori servizio. Comprendono principalmente le seguenti tipologie:

• Carico di collisione Pc: Carico generato dalla collisione di due gru adiacenti sullo stesso binario, oppure dalla collisione di una gru con un respingente all'estremità del binario.
• Carico di ribaltamento orizzontale Psl: Ad esempio, in una gru a torre, un oggetto o un dispositivo di movimentazione del carico che si muove all'interno di un telaio di guida di sollevamento rigido, o dell'estremità inferiore del telaio di guida rigido, può urtare un ostacolo e generare una forza orizzontale che tende a ribaltare la gru o il carrello.
• Carico sismico PE: Un carico causato da un terremoto e agente su una gru a paranco.
• Carico del vento fuori servizio: La forza massima del vento che la gru può sopportare quando è fuori servizio, misurata in N.

Altri carichi possono verificarsi in situazioni specifiche, come ad esempio i carichi di processo. Carico di fatica Si tratta di un carico alternato ciclico a cui la struttura è sottoposta durante le ripetute operazioni della gru e che influisce sulla durata di vita utile dell'attrezzatura.

Termini relativi agli indicatori di performance

• Forza, compresa la verifica della resistenza alla fatica: La capacità di un elemento strutturale di resistere a forze esterne e di evitare cedimenti. La resistenza comprende la resistenza alla trazione e alla compressione, la resistenza alla flessione, la resistenza al taglio e la resistenza al carico o allo schiacciamento.
• Rigidità: La capacità di limitare la deformazione degli elementi strutturali sotto l'azione di forze esterne. Comprende la rigidezza statica nelle direzioni verticale e orizzontale, nonché la rigidezza dinamica correlata all'utilizzo.
• Stabilità: La capacità di resistere alla perdita di stabilità sotto l'azione di forze esterne. Comprende la capacità antiribaltamento complessiva, la stabilità globale degli elementi strutturali e la stabilità locale.
• Fattore di sicurezza: Il margine di sicurezza previsto in fase di progettazione, definito in questo contesto come il rapporto tra la capacità portante della struttura e il carico effettivo, deve essere conforme ai requisiti normativi applicabili.
• Tensione ammissibile: Il valore massimo di sollecitazione che la normativa applicabile consente al materiale strutturale di sopportare.

Riepilogo

Questi termini sono fondamentali e di uso frequente nella progettazione delle gru. Sono di supporto alla preparazione dei disegni, al calcolo dei parametri, alle discussioni sulle proposte tecniche e all'approfondimento della progettazione strutturale e dell'applicazione delle normative.

Cindy

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Sono Cindy, con 10 anni di esperienza lavorativa nel settore delle gru e un bagaglio di conoscenze professionali accumulato. Ho scelto le gru soddisfacenti per oltre 500 clienti. Se hai esigenze o domande sulle gru, non esitare a contattarmi, userò la mia competenza ed esperienza pratica per aiutarti a risolvere il problema!