Guía de selección de corona de giro JB/T 2300-2011
La norma JB/T 2300-2011 «Corona de giro» es la referencia específica para la selección, el diseño y la aceptación de coronas de giro en grúas. La norma especifica la clasificación, el tipo estructural, el método de cálculo de capacidad de carga y los requisitos de instalación y mantenimiento, constituyendo la base fundamental para el diseño del mecanismo de giro y la adquisición de componentes.
La norma JB/T 2300-2011 es el estándar industrial para coronas de giro, publicado en 2011 en sustitución de la versión de 1999. La corona de giro es el componente principal del mecanismo de giro de una grúa, ya que soporta la carga de elevación, el par de giro y el momento de vuelco de forma combinada. Se utiliza ampliamente en equipos de elevación que requieren función de giro, como grúas torre, grúas sobre orugas, camiones grúa, grúas pórtico y descargadores de buques. La norma es aplicable al diseño y selección, así como a la inspección de fabricación, de cuatro tipos de coronas de giro: una hilera de bolas, dos hileras de bolas, tres hileras de rodillos y rodillos cruzados.
Tipos estructurales de coronas de giro
La norma especifica cuatro tipos básicos de coronas de giro: tipo una hilera de bolas (serie 01) — formado por una pista de rodadura y un conjunto de bolas de acero, es la estructura más sencilla y de menor coste; adecuado para grúas torre de tamaño pequeño y mediano y camiones grúa, con capacidad de carga media pero dimensiones axiales compactas; tipo dos hileras de bolas (serie 02) — compuesto por dos pistas de rodadura y dos conjuntos de bolas, ofrece mayor capacidad de carga aunque con mayores dimensiones axiales; adecuado para grúas de tamaño mediano; tipo rodillos cruzados (serie 11) — los rodillos se disponen en disposición cruzada, de modo que una única pista de rodadura puede absorber simultáneamente cargas axiales y radiales, ofreciendo gran rigidez y alta capacidad de carga; adecuado para grúas torre de gran tamaño y grúas sobre orugas, siendo actualmente la solución predominante en equipos de giro de gran tonelaje; tipo tres hileras de rodillos (serie 13) — tres hileras independientes de rodillos absorben respectivamente la carga axial, la carga radial y el momento de vuelco, ofreciendo la máxima capacidad de carga; adecuado para grúas de tonelaje ultragrande y descargadores de buques, siendo también el tipo de mayor peso y coste entre las cuatro variantes.
La norma establece requisitos de dureza de la pista de rodadura, materiales, tratamiento térmico y precisión de mecanizado para cada tipo de corona de giro. La dureza superficial de la pista de rodadura no debe ser inferior a HRC55~62, y la profundidad de capa endurecida no debe ser menor de 2,5 mm. La dureza de los elementos rodantes no debe ser inferior a HRC60~65, y la diferencia de diámetro entre los elementos rodantes de un mismo conjunto no debe superar 0,005 mm. La dureza de superficie de diente del engranaje de la corona de giro se selecciona según los requisitos de uso: dientes templados y revenidos con dureza HB260~300 para giros de frecuencia baja o media, y dientes templados por inducción con dureza HRC50~55 para giros de alta frecuencia. El material del engranaje anular es 42CrMo o 50Mn, sometido a temple y revenido antes del tallado por fresa madre o tallado de engranajes, con una precisión no inferior al grado 8. Tras el mecanizado, la pista de rodadura debe someterse a inspección por partículas magnéticas, no admitiéndose grietas ni defectos de tipo línea.
El sellado y la lubricación son garantías esenciales para el funcionamiento fiable de la corona de giro. La norma exige que la corona de giro disponga de anillos de sellado de doble labio (uno interior y otro exterior), fabricados en poliuretano termoplástico (TPU) resistente al aceite y al desgaste, con un rango de temperatura de trabajo de -20~+80 ℃. La lubricación se realiza con grasa de base litio, debiendo rellenarse el 60%~70% del volumen de la pista de rodadura antes de la instalación. La corona de giro debe disponer de engrasadores, en número no inferior a 2 (dispuestos simétricamente a 180°), con el siguiente intervalo de engrase: semanal para grúas en servicio continuo diario, y mensual para grúas de uso intermitente. Kelude Industrias Pesadas selecciona coronas de giro de rodillos cruzados para sus grúas torre y grúas sobre orugas, con una capacidad de carga aproximadamente un 30% superior a la de las coronas de una hilera de bolas de la misma especificación.
Método de cálculo de capacidad de carga
La norma especifica que la capacidad de carga de la corona de giro debe verificarse mediante las curvas de capacidad de carga estática y dinámica. La fórmula de verificación de capacidad estática es: Fa×fL×fA≤Coa, donde Fa es la carga axial equivalente, fL es el coeficiente de carga (según la clase de trabajo, entre 1,0 y 1,45), fA es el factor de seguridad adicional (entre 1,0 y 1,25), y Coa es la capacidad de carga axial estática nominal. La verificación de vida dinámica se calcula como la relación entre la capacidad de carga dinámica y la carga real, expresada en número de revoluciones de giro; la vida nominal no debe ser inferior a 30.000 revoluciones (régimen de trabajo continuo) ni a 15.000 revoluciones (régimen de trabajo intermitente). Las curvas de capacidad de carga de la corona de giro se facilitan en los catálogos de producto del fabricante, y el personal de diseño debe seleccionar la especificación correspondiente situándose por debajo de la curva de verificación con la carga real.
El cálculo de la carga axial equivalente (Fa) constituye el paso central del proceso de selección, debiendo considerarse la acción combinada de la fuerza axial, la fuerza radial y el momento de vuelco. La norma proporciona la fórmula de cálculo detallada: Fa=Fr×tanα+Fz+4,5M/D0, donde Fr es la fuerza radial (N), α es el ángulo de contacto (generalmente entre 45° y 60°), Fz es la fuerza axial externa (N), M es el momento de vuelco (N·m) y D0 es el diámetro del círculo primitivo de la pista de rodadura (m). El personal de diseño debe tener en cuenta que la corona de giro soporta cargas compuestas; seleccionar la especificación únicamente en función de la carga axial puede generar un riesgo de seguridad grave — la carga en el borde provocada por el momento de vuelco puede alcanzar varias veces la carga axial central, por lo que la verificación debe realizarse necesariamente con datos de carga tridimensionales.
Los factores de seguridad especificados por la norma son: para grúas de uso general (grúas torre, camiones grúa, etc.), entre 1,1 y 1,3; para grúas portuarias en servicio continuo (grúas pórtico, descargadores de buques, etc.), entre 1,25 y 1,45; para equipos en zonas de alta ocupación o de importancia crítica, entre 1,5 y 2,0. Tras la selección, debe verificarse también la resistencia de los pernos de conexión — la precarga de los pernos no debe ser inferior a 1,5 veces la tracción axial generada por la carga nominal de la corona de giro. El material recomendado para los pernos es 40Cr o 42CrMo, con clase de calidad 10.9 o 12.9, y el par de apriete debe calcularse con precisión según la especificación y el grado del perno. En entornos de alta temperatura, la capacidad de carga debe reducirse de acuerdo con la curva de degradación por temperatura.
Requisitos de superficie de diente en coronas de giro
La norma establece requisitos detallados para la superficie de los dientes en coronas de giro con dentado interior o exterior. La dureza superficial se selecciona según las condiciones de operación: el temple y revenido con dureza HB260~300 es adecuado para giros de frecuencia baja o media (por ejemplo, frecuencia de giro inferior a 5 ciclos/hora en grúas torre), ofreciendo menor coste y facilidad de reparación en sitio; el temple por inducción con dureza HRC50~55 se recomienda para servicio continuo de alta frecuencia (como en descargadores de buques, donde la frecuencia de giro puede superar los 20 ciclos/hora), proporcionando una mayor resistencia al desgaste. Los materiales preferentes para la corona dentada son 42CrMo o 50Mn, sometidos a temple y revenido antes del tallado por fresa madre o tallado de engranajes, con una clase de precisión no inferior al grado 8 según GB/T 10095. El patrón de contacto de los flancos de diente debe ser como mínimo del 40% en la dirección de la altura del diente y del 50% en la dirección del ancho.
El juego lateral mínimo del par de engranajes se determina según el módulo y la clase de precisión: para módulos inferiores a 10 mm, el juego lateral mínimo es de 0,2~0,3 mm; para módulos de 10~20 mm, el juego lateral mínimo es de 0,3~0,5 mm. Un juego lateral insuficiente puede provocar el agarrotamiento del engranaje debido a la elevación de temperatura y la expansión térmica, mientras que un juego excesivo genera ruido por impacto y acelera el desgaste. La excentricidad radial de la corona dentada no debe superar los requisitos del grado 8 de precisión. La rugosidad superficial del diente no debe ser superior a Ra 3,2 μm, y en superficies cementadas y templadas no debe superar Ra 1,6 μm. Después de la instalación, deben verificarse el juego lateral de engrane y el patrón de contacto, realizando los ajustes necesarios ante cualquier anomalía. Si el área de picadura en los flancos supera el 20% de la superficie del diente o se produce rotura de dientes, debe sustituirse el conjunto completo de la corona de giro.
Instalación y mantenimiento de coronas de giro
La calidad de instalación de la corona de giro influye directamente en su vida útil y en la estabilidad de funcionamiento. Antes de la instalación, debe verificarse la planicidad de la superficie de apoyo: no debe superar 0,3 mm en una longitud de 1 m, y la planicidad total no debe exceder 0,8 mm. Los pernos de conexión deben ser de alta resistencia (grado 10.9 o 12.9), y el par de apriete se calcula según la especificación y el grado del perno. El apriete debe realizarse en 3~4 pasadas, siguiendo una secuencia diagonal cruzada, y el par final debe verificarse con una llave dinamométrica. Tras la instalación, debe comprobarse la libertad de rotación de la corona: el giro manual o a baja velocidad debe ser suave, sin agarrotamientos ni ruidos anormales. La excentricidad radial no debe superar 0,2 mm y el rebote axial no debe exceder 0,3 mm.
El mantenimiento diario debe incluir las siguientes verificaciones: inspección semanal de los pernos de conexión para detectar posibles aflojamientos (comprobar el par de apriete en el 20% de los pernos con llave dinamométrica; si el valor es inferior al 95% del especificado, deben reapretarse); inspección mensual del anillo de sellado para detectar desgaste o envejecimiento, así como del aumento del juego en la pista de rodadura (medir el juego axial con comparador de carátula y registrar la variación respecto a los valores iniciales); inspección trimestral del estado de engrane de los dientes (picaduras, rotura o desgaste anormal). La grasa inicial debe sustituirse tras las primeras 1000 horas de servicio, y posteriormente debe reengrasarse cada 500 horas o mensualmente. La corona de giro debe sustituirse en los siguientes casos: desconchado en la pista de rodadura o profundidad de indentación superior a 0,5 mm; rotura de elementos rodantes o desgaste superior a 0,2 mm; desgaste de flancos de diente que reduzca el espesor del diente en más del 20%; o aumento del juego axial superior a 1,5 veces el valor original.
Tabla comparativa de parámetros de selección de coronas de giro
La siguiente tabla comparativa resume las aplicaciones típicas y los parámetros de rendimiento clave de cuatro tipos de coronas de giro, como referencia para el diseño y selección.
| ensayo de tipo | Elemento Rodante | pista de rodadura Número | capacidad de carga | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|---|---|
| Rodamiento de bolas de una hilera01 | Bolas de acero | 1 | Media | Torres grúa pequeñas y medianas/grúa sobre camión |
| Rodillos cruzados11 | Rodillos cruzados | 1 | Alta | Torres grúa de gran tamaño/grúa sobre orugas |
| Rodamiento de bolas de doble hilera02 | Bolas de acero | 2 | Media-alta | Medianagrúa |
| Rodillos de triple hilera13 | Rodillos cruzados | 3 | Máxima | tonelaje ultragrande/Descargador de Buques |
Preguntas frecuentes sobre coronas de giro
P: ¿Por qué se produce un ruido anormal al girar la corona?
R: La aparición de picaduras por desgaste en las bolas o en la pista de rodadura genera un ruido periódico; una lubricación insuficiente produce un ruido de fricción, mientras que la rotura de un Elemento Rodante provoca un ruido de impacto. Ante cualquier ruido anormal, se debe detener la máquina e inspeccionar el estado de la pista de rodadura y de los elementos rodantes; si es necesario, desmontar y sustituir las piezas dañadas.
P: ¿Cómo actuar ante el aflojamiento de los Perno de la corona de giro?
R: Si se detecta un aflojamiento de los Perno, se deben reapretar de inmediato con el Par especificado, sin superar en ningún caso el valor indicado. Si el aflojamiento es recurrente, se debe verificar si la rosca presenta daños o si el Perno se ha estirado o Deformación; en tal caso, sustituir por uno nuevo y reapretar según las especificaciones.
P: ¿Cuál es la vida útil de una corona de giro?
R: En condiciones normales de uso y mantenimiento, la vida útil de diseño de la corona de giro suele ser de 10 a 15 años. La vida útil real depende de la magnitud de la Carga, la frecuencia de trabajo y la calidad del mantenimiento. Una lubricación regular y el tratamiento temprano de daños incipientes pueden prolongar eficazmente la vida útil.
P: ¿Cómo saber si la corona de giro necesita sustitución?
R: Si se presenta alguna de las siguientes condiciones, se debe sustituir el conjunto de la corona de giro: desconchado en la pista de rodadura o profundidad de indentación superior a 0,5 mm; rotura o Desgaste de los elementos rodantes superior a 0,2 mm; reducción del espesor del diente superior al 20%; o aumento del juego axial superior a 1,5 veces el valor original.
