O rolamento giratório é um dos componentes importantes para as funções de suporte de carga e giro de um guindaste. Se falhar, não só afetará o funcionamento normal do guindaste, mas também causará riscos de segurança extremamente grandes. Tomando o princípio de operação dos rolamentos de giro do guindaste como ponto de partida, este artigo analisa brevemente as falhas dos rolamentos de giro do guindaste a partir de aspectos como pressão instável do sistema, falha no fechamento da válvula do freio giratório e frouxidão do rolamento de giro. Com base nos fatores que causam falhas nos rolamentos de giro do guindaste, são propostas diversas medidas preventivas e de controle para falhas nos rolamentos de giro do guindaste.

Palavras-chave: guindaste; rolamento giratório; prevenção de falhas; controle de falhas

Prefácio

O guindaste usado em uma determinada fábrica de estruturas metálicas é um guindaste portal com corda, com carga nominal máxima de 6 × 10 ^ 4 kg, altura máxima de elevação de 40 m e raio de elevação máximo de 50 m. O pórtico tem um longo tempo de operação e funciona principalmente em locais ao ar livre. Para reduzir o risco operacional da grua e garantir a segurança de todo o local de trabalho, é necessário realizar inspeções e manutenção regulares dos principais módulos da grua. Tomando como exemplo a falha do rolamento giratório deste guindaste, este artigo analisa brevemente sua prevenção e controle, como segue:

1. Mecanismo operacional dos rolamentos de giro do guindaste

Os rolamentos giratórios do guindaste têm vários modos de operação. No processo de projeto específico, o diâmetro da pista é geralmente considerado o parâmetro principal e aumentado passo a passo de acordo com os requisitos de capacidade de carga. Ao mesmo tempo, a fim de atender aos diversos requisitos de equipamentos de elevação para dimensões axiais e peso de suporte de carga, vários tipos também podem ser selecionados no processo real de projeto do elemento rolante, como tipo de esfera de contato de quatro pontos de uma carreira, tipo de esfera de três carreiras, tipo de esfera de duas carreiras e tipo de rolo cruzado de uma carreira. Tomando como exemplo o tipo de bola de três fileiras, ele inclui principalmente bolas dispostas uniformemente nos três níveis superior, intermediário e inferior e anéis internos e externos de camada dupla. De acordo com a carga específica do guindaste, diferentes diâmetros de rolamento podem ser definidos no projeto real para garantir que o guindaste possa suportar várias forças, como força radial e força axial em combinação.

Tipo de dispositivo de acionamento giratório para guindaste de pórtico M10-50

Na figura acima, 1 e 2 são o acoplamento de pino elástico e o motor vertical; 3 é o acoplamento com limitador de torque limite; 4 é o freio; e 5 e 6 são o redutor planetário vertical e a engrenagem motriz, respectivamente.

2. Falhas comuns dos rolamentos de giro do guindaste

2.1 Falha do rolamento giratório em operar suavemente

A falha do rolamento giratório em operar suavemente pode não ser causada apenas por problemas de sobrecarga, mas também pode ser devido a fatores como falha do motor hidráulico, falha da válvula de controle manual do redutor e falha da válvula de alívio. Além disso, se houver condições como colunas de aço fraturadas, deformação e emperramento ou pistas rolantes colapsadas dentro do rolamento giratório do guindaste, a operação normal do rolamento giratório também será afetada.

2.2 Folga excessiva e folga do rolamento da base giratória

A frouxidão do rolamento da base giratória é causada principalmente pelo envelhecimento ou dano dos componentes internos relacionados do mancal da base giratória, ou seja, o mancal giratório, resultando na folga do mancal da base giratória excedendo o valor padrão.

2.3 Ruído anormal no rolamento giratório

O ruído anormal no rolamento giratório é causado principalmente pela quebra dos elementos rolantes, danos à camada endurecida dos elementos rolantes ou lascamento.

2.4 Pressão do sistema de rolamento de giro inferior ao valor padrão

A pressão do sistema de rolamento giratório inferior ao valor padrão ocorre principalmente quando o guindaste está sob carga total ou carga pesada. Sob condições sem carga ou com carga leve, ele funciona normalmente e pode até apresentar problemas como incapacidade de girar ou resistência excessiva ao giro.

3. Prevenção e controle de falhas nos rolamentos de giro do guindaste

3.1 Prevenção de falhas nos rolamentos giratórios do guindaste

A maioria das falhas nos rolamentos de giro do guindaste são falhas mecânicas ou elétricas. Por um lado, a fim de minimizar a probabilidade de falhas nos rolamentos de giro do guindaste, o pessoal de manutenção deve fortalecer a inspeção dos componentes de proteção do motor, como relés térmicos, fusíveis, interruptores pneumáticos automáticos e relés de sobrecorrente, de modo a evitar falhas nos rolamentos de giro causadas por suas condições anormais de trabalho a longo prazo. Por outro lado, como os equipamentos elétricos de guindastes ficam principalmente em ambientes com alta umidade do ar, mais atenção deve ser dada à manutenção das linhas elétricas, de modo a evitar falhas nos rolamentos de giro causadas pelo valor de isolamento do bloco terminal à terra ser inferior ao valor padrão de 0,50 MΩ.

3.2 Controle de Falhas de Ruído Anormal em Mancais de Giro do Guindaste

Tomando como exemplo uma certa falha do rolamento giratório do guindaste, durante uma operação de carregamento de navio, ocorreu ruído anormal durante o estágio de giro da lança do guindaste. Uma inspeção posterior descobriu que a posição do ruído anormal no rolamento giratório do guindaste era principalmente ruído de fricção e ruído de impacto mecânico de um dispositivo de acionamento em um lado do guindaste. Durante a fase de giro reverso do guindaste, o ruído anormal aumentou e depois enfraqueceu. Tendo em vista a condição de falha acima, o acoplamento do pino elástico do guindaste deve primeiro ser inspecionado. Foi constatado através de inspeção que a distância de espaçamento entre a arruela elástica e a posição do pino do guindaste ultrapassou o valor padrão. Após a substituição da arruela elástica, o ruído anormal do rolamento giratório ainda existia. Posteriormente, um megôhmetro foi utilizado para testar o isolamento do rotor do motor e do enrolamento eletrônico ao aterramento, um por um, e todos estavam dentro do limite padrão. Após a desmontagem do motor, não houve falhas óbvias em seus componentes internos e o grau de correspondência cônica de cada componente foi relativamente alto.

Finalmente, através da comunicação com o pessoal de manutenção do guindaste, constatou-se que havia uma falta de um dispositivo de isolamento eficaz entre o rolamento traseiro e a tampa final do rolamento giratório do guindaste, fazendo com que o rolamento giratório não conseguisse atingir o posicionamento axial normal. Para verificar a exatidão da suposição acima, após a desmontagem do motor, a aparência das bobinas do estator e do rotor foi inspecionada e constatou-se que a tinta isolante em uma volta da bobina do rotor estava queimada e descolorida. Após a substituição pelo equipamento motor em espera, o problema de falha foi efetivamente resolvido.

3.3 Controle de Falhas por Frouxidão em Mancais de Giro de Guindaste

De acordo com os requisitos de montagem dos rolamentos giratórios do guindaste, a folga de montagem entre a pista e os elementos rolantes do rolamento giratório do guindaste deve estar entre 0,30 e 0,49 mm. No entanto, no processo real de montagem do guindaste, devido à influência de vários fatores, como parâmetros do processo e técnicas de fabricação, a distância entre a pista e os elementos rolantes dos rolamentos giratórios do guindaste está principalmente abaixo do valor padrão. Sob tais circunstâncias, a probabilidade de folga nos rolamentos de giro do guindaste aumenta bastante. Portanto, a fim de reduzir fundamentalmente o problema de folga dos rolamentos de giro do guindaste, o pessoal de manutenção pode calcular a carga do rolamento de giro e traçar uma curva de capacidade de carga específica de acordo com os padrões operacionais do rolamento de giro do guindaste. Tomando como exemplo o rolamento giratório do guindaste de pórtico, o coeficiente de carga estática máximo para uma vida útil de giro de 360° é 1,450, enquanto seu coeficiente de uso seguro é 1,69. Considerando que a falha por fadiga pode ocorrer dentro de uma determinada faixa nos rolamentos de giro do guindaste, no processo de cálculo específico, o cálculo repetido do giro deve ser realizado duas vezes de acordo com o valor real do ângulo de giro. Depois que a curva de capacidade de carga do rolamento giratório do guindaste for concluída, materiais como 50Mn ou 42CrMo podem ser estritamente selecionados como dispositivos de substituição de acordo com o padrão de fabricação do rolamento giratório.

A fim de reduzir a probabilidade de afrouxamento e fratura durante a operação dos rolamentos de giro do guindaste, primeiro, após o rolamento de giro do guindaste estar em operação por mais de 4 dias, a pré-carga do parafuso deve ser verificada e, após seu ciclo de trabalho atingir 20 dias, a pré-carga deve ser verificada novamente. Quando o tempo de operação do rolamento giratório exceder 600 dias, novos parafusos deverão ser substituídos. Em segundo lugar, durante a operação do rolamento giratório do guindaste, a manutenção regular da lubrificação pode ser realizada considerando de forma abrangente fatores como graxa, ciclo de lubrificação e suavidade do circuito de óleo lubrificante. Se já houver boa lubrificação na pista de operação do rolamento giratório, o óleo lubrificante poderá ser adicionado adequadamente de acordo com os requisitos específicos do trabalho. De acordo com os diferentes mecanismos de operação, o intervalo para adição de fluido lubrificante também possui requisitos diferentes. Por exemplo, na lubrificação de rolamentos giratórios tipo esfera, ela precisa ser realizada uma vez a cada 4 dias; enquanto o ciclo de lubrificação dos rolamentos giratórios do tipo rolo é de 2 dias. Finalmente, durante a operação do rolamento giratório do guindaste, uma limpeza completa deve ser realizada a cada 10 dias para evitar o efeito adverso do acúmulo de corpos estranhos duros no rolamento giratório.

3.4 Controle de Falhas de Bloqueio em Mancais de Giro do Guindaste

Durante a operação de giro do guindaste, a força motriz é gerada principalmente pelo motor de giro e atinge o grande anel de engrenagem do rolamento de giro através do acoplamento, redutor e pinhão de giro. Em todo o processo, o engrenamento da engrenagem e do grande anel de engrenagem é muito importante para o bom andamento da operação de giro. Portanto, após ocorrer o problema de travamento do rolamento giratório do guindaste, o pessoal de manutenção pode primeiro inspecionar a estrutura externa do rolamento giratório e, em seguida, inspecionar e reparar gradualmente a pista, colunas de aço, colunas do motor hidráulico, rolamentos, engrenagens redutoras, engrenagem helicoidal, etc. Especialmente durante a substituição da engrenagem grande no anel externo do rolamento giratório do guindaste, a plataforma giratória superior e o sistema de lança do guindaste devem ser completamente desmontados. Então, durante a seleção dos materiais das engrenagens do rolamento giratório, o módulo da engrenagem e o coeficiente de segurança de vida devem ser ajustados adequadamente. Combinado com a seleção razoável do raio do filete de transição na raiz da engrenagem, o desempenho da resistência à flexão da engrenagem pode ser efetivamente melhorado.

Finalmente, durante o processo de remontagem da engrenagem, com base no ajuste da folga dos dentes da engrenagem e da rigidez da conexão, elementos de amortecimento razoáveis ​​podem ser adicionados para minimizar o impacto adverso de cargas externas no rolamento giratório do guindaste.

Além disso, na inspeção e manutenção diária, deve-se prestar atenção à verificação da flexibilidade da rotação da engrenagem, do acabamento superficial e da integridade da borda da engrenagem. Se o desgaste na posição da ranhura da engrenagem exceder 3,0 mm ou a redução no diâmetro da ranhura da engrenagem atingir 49% do diâmetro do cabo de acionamento, serão necessárias medidas de substituição da engrenagem.

Conclusão

Em resumo, a ocorrência de falhas nos rolamentos de giro representa uma séria ameaça à operação suave e segura de todo o guindaste. Portanto, na aplicação real de guindastes, o pessoal de manutenção deve manter e gerenciar regularmente o rolamento giratório. Para problemas como ruído anormal, folga, pressão excessivamente baixa e travamento dos rolamentos de giro do guindaste, análise e tratamento centralizados devem ser realizados. O mecanismo de controle de falhas deve ser melhorado gradualmente para garantir a resolução oportuna e eficaz das falhas dos rolamentos giratórios do guindaste.