Freno de Grúa: Selección YWZ Electrohidráulico, Disco y Tambor
Punto clave Los frenos más comunes en grúas se clasifican en tres tipos: ①Freno de bloque electrohidráulico YWZ (par de frenado 80~5000N·m), ampliamente utilizado en mecanismos de traslación del puente y de elevación, con respuesta de 0,15~0,3 s; ②Freno de disco (200~10000N·m), para frenado de precisión en grúas de gran tonelaje, con respuesta <0,15 s; ③Freno de tambor (20~500N·m), integrado en la parte trasera del motor de polipasto eléctrico. Factor de seguridad del freno: mecanismo de elevación ≥1,5; mecanismo de traslación ≥1,25. Las grúas de Kelude Industrias Pesadas incorporan de serie doble freno (YWZ + redundancia de freno de disco), cumpliendo los requisitos de seguridad de la norma ISO 4301 / FEM 1.001.
Tipos de frenos y estructura en grúas industriales
El freno de grúa es un componente crítico para garantizar un funcionamiento seguro. Según su estructura, se clasifican en tres tipos: de zapatas, de disco y de tambor. El freno de bloque electrohidráulico YWZ actúa mediante resorte para el frenado y se libera a través de un empujador electrohidráulico; ofrece un par de frenado elevado y un funcionamiento estable. El freno de disco ejerce una fuerza axial sobre el disco de freno, lo que permite una respuesta rápida y un par de frenado ajustable. El freno de tambor se integra en la parte trasera del motor de polipasto eléctrico, ofreciendo una estructura compacta. En el cálculo técnico del mecanismo de elevación de polipasto eléctrico, la selección del freno debe determinarse en función del par de frenado y del factor de seguridad del freno. Las grúas de Kelude Industrias Pesadas de más de 20 t incorporan una configuración de doble freno redundante.
| Modelo | Tipo | par de frenado(N·m) | rueda de freno Diámetro(mm) | Adecuado para Impulsor de Freno | Precio de referencia(CNY) |
|---|---|---|---|---|---|
| YWZ-200 | De zapatas | 100~200 | 200 | ED-23/5 | 500~800 |
| YWZ-300 | De zapatas | 250~630 | 300 | ED-30/5 | 800~1200 |
| YWZ-400 | De zapatas | 630~1600 | 400 | ED-50/6 | 1200~2000 |
| YWZ-500 | De zapatas | 1600~3150 | 500 | ED-80/6 | 2000~3500 |
| YWZ-600 | De zapatas | 3150~5000 | 600 | ED-121/6 | 3500~5000 |
| YP-250 | De disco | 200~500 | 250 | Central Hidráulica | 2000~4000 |
| YP-500 | De disco | 1500~4000 | 500 | Central Hidráulica | 5000~10000 |
| YP-800 | De disco | 5000~10000 | 800 | Central Hidráulica | 8000~15000 |
Referencia de ajuste del par de frenado del freno
| grúa Capacidad(t) | mecanismo | Recomendado Freno | par de frenado(N·m) | Factor de seguridad |
|---|---|---|---|---|
| ≤5 | Elevación / Izado | De tambor/YWZ-200 | 80~200 | 1.5 |
| 5~16 | Elevación / Izado | YWZ-300/400 | 250~800 | 1.5 |
| 20~50 | Elevación / Izado | YWZ-500+De disco | 1600~3150 | ≥1.5 |
| 50~100 | Elevación / Izado | YWZ-600+De disco | 3150~5000 | ≥1.5 |
| ≤32 | Puente | YWZ-200/300 | 100~400 | 1.25 |
| 32~100 | Puente | YWZ-300/400 | 400~1200 | 1.25 |
Nota: El factor de seguridad se calcula según la norma ISO 4301 / FEM 1.001, con un valor ≥1,5 para el mecanismo de elevación y ≥1,25 para el mecanismo de traslación. En Kelude Industrias Pesadas, los mecanismos de elevación de más de 20 t incorporan de serie redundancia de doble freno con freno YWZ + freno de disco.
Cálculo del par de frenado del freno
El núcleo de la selección del freno reside en el cálculo del par de frenado. El par de frenado requerido para el mecanismo de elevación se calcula como Tₚ = K × Tₙ, donde K es el factor de seguridad del freno (≥1,5) y Tₙ es el par nominal de la carga (referido al eje de la rueda de freno). A su vez, Tₙ = 9550 × P / n × i × η, donde P es la potencia del motor (kW), n la velocidad del motor (r/min), i la relación de transmisión del reductor y η la eficiencia de transmisión (0,85~0,95).
Ejemplo de cálculo 1: Un Puente Grúa de 10 t con motor de elevación de P = 15 kW, velocidad n = 960 r/min, relación de transmisión i = 40 y eficiencia η = 0,9. Calcular el par de frenado requerido y seleccionar el freno adecuado.
Solución: Tₙ = 9550 × 15 / 960 × 40 × 0,9 ≈ 9550 × 0,0156 × 40 × 0,9 ≈ 537 N·m.
Par de frenado requerido: Tₚ = K × Tₙ = 1,5 × 537 = 805 N·m.
Consultando la tabla de parámetros de la serie YWZ: el modelo YWZ-400 ofrece un par de frenado de 630~1600 N·m, que cubre los 805 N·m requeridos. Por tanto, se selecciona el modelo YWZ-400.
Ejemplo de cálculo 2: Un Puente Grúa Biviga de 32 t con motor de elevación de P = 37 kW, n = 740 r/min, i = 50 y η = 0,88.
Tₙ = 9550 × 37 / 740 × 50 × 0,88 ≈ 9550 × 0,05 × 50 × 0,88 ≈ 2101 N·m.
Tₚ = 1,5 × 2101 = 3152 N·m.
Un solo freno no es suficiente. Kelude Industrias Pesadas incorpora de serie doble freno: YWZ-500 (1600~3150 N·m) + YP-500 de disco (1500~4000 N·m), con un par de frenado combinado de 3100~7150 N·m, que satisface el requisito de ≥3152 N·m y garantiza la capacidad de frenado incluso si uno de los frenos fallara.
Selección del impulsor y sistema de control eléctrico
El Empujador electrohidráulico (serie ED) es el elemento de accionamiento que libera el freno YWZ. La correspondencia entre el modelo del impulsor y el freno es la siguiente: YWZ-200 con ED-23/5, YWZ-300 con ED-30/5, YWZ-400 con ED-50/6, YWZ-500 con ED-80/6 y YWZ-600 con ED-121/6. El impulsor trabaja en régimen S3 al 60%, con un máximo de 720 conexiones eléctricas por hora; si se supera esta frecuencia, debe seleccionarse un modelo de mayor especificación.
El control del freno puede ser de accionamiento por corriente alterna o por corriente continua. En el accionamiento por CA, un rectificador convierte la alimentación de AC 380V en DC 170~220V para el motor del impulsor; el accionamiento por CC (DC 220V) se utiliza en aplicaciones especiales como las plantas siderúrgicas. Un fallo del rectificador es una causa frecuente de fallo eléctrico en el freno, que se manifiesta como la falta de liberación del freno o una liberación incompleta tras la conexión. Los armarios de control del freno de Kelude Industrias Pesadas incorporan de serie una Luz indicadora del estado del rectificador para facilitar un diagnóstico rápido.
El Contactor controla la conexión y desconexión de la Alimentación Eléctrica del freno. Cuando el contactor del mecanismo de elevación se desconecta, el contactor del freno también se desconecta simultáneamente, activándose el frenado por Resorte. Si los contactos del contactor quedan soldados (fusión), el freno podría permanecer liberado tras el corte de corriente, provocando el deslizamiento de la carga. Kelude Industrias Pesadas emplea el final de carrera de corte de corriente como última protección contra la soldadura de contactos.
Tabla comparativa completa para la selección del freno
A continuación se presenta una guía rápida para la selección del freno del mecanismo de elevación (solución recomendada por Kelude Industrias Pesadas):
| Capacidad | Configuración recomendada | Par de frenado |
|---|---|---|
| ≤5t | Freno de Tambor (integrado en el motor de polipasto eléctrico) o YWZ-200 | 80~200 N·m |
| 5~16t | YWZ-300/400 | 250~800 N·m |
| 20~50t | YWZ-500 + YP-500 de disco (Doble Freno) | 3100~7150 N·m |
| 50~100t | YWZ-600 + YP-800 de disco (Doble Freno) | 8150~15000 N·m |
| ≥100t | Freno de Disco de gran tamaño (2~4 unidades) | ≥20000 N·m |
Precauciones de mantenimiento y selección del freno
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la holgura de freno adecuada para un freno YWZ? ¿Con qué frecuencia debe ajustarse?
R: La holgura normal del YWZ es de 0,6~1,5 mm (recorrido de apertura), con 0,3~0,8 mm por lado. Kelude Industrias Pesadas recomienda una inspección mensual de la holgura de freno y un ajuste oportuno tras el desgaste. El ajuste fino se realiza mediante la tuerca de ajuste del freno; después del ajuste, verifique con una galga de espesores que la holgura sea uniforme en ambos lados.
P: ¿Qué hacer si el freno del polipasto eléctrico no detiene la carga?
R: Causas de fallo de frenado en el freno de tambor del polipasto eléctrico: ① holgura de freno excesiva (requiere reajuste); ② forro de fricción contaminado (desmontar y limpiar con alcohol o sustituir); ③ fatiga del resorte (los resortes de Kelude están diseñados para 100 000 ciclos; generalmente requieren sustitución cada 2~3 años); ④ desgaste de la rueda de freno (reparar mediante torneado o sustituir).
P: ¿Por qué es necesario instalar un freno doble en el mecanismo de elevación?
R: La norma ISO 4301 / FEM 1.001 exige un factor de seguridad del freno ≥1,5 en el mecanismo de elevación, pero las grúas para izaje y transporte de metal fundido deben incorporar obligatoriamente un freno doble. Kelude Industrias Pesadas también equipa de serie con freno doble (YWZ + disco) sus grúas de uso general de más de 20 t, de modo que si uno falla, el otro garantiza un frenado seguro, duplicando el factor de seguridad.
P: ¿Qué ventajas tiene el freno de disco frente al YWZ?
R: El freno de disco ofrece una respuesta más rápida (＜0,15 s frente a 0,15~0,3 s), un rango de ajuste del par de frenado más amplio y no ejerce fuerzas radiales sobre el eje del motor. Sus desventajas son un coste más elevado (aproximadamente 3~4 veces el del YWZ) y un intervalo de reemplazo del forro de fricción más corto. Kelude Industrias Pesadas emplea frenos de disco generalmente en mecanismos de elevación de gran tonelaje o alta velocidad.
Esta es la guía técnica completa para la selección de los tres tipos de frenos de grúa YWZ electrohidráulicos de zapata, de disco y de tambor. Kelude Industrias Pesadas equipa todo tipo de grúas con la solución de frenado más adecuada: redundancia de doble freno de serie a partir de 20 t, y ofrece una gama completa de repuestos y servicio de mantenimiento. Para consultas sobre la selección de frenos, contacte con el equipo técnico de Kelude Industrias Pesadas.
