Norma ISO 8087:2015: requisitos dimensionales para tambores y poleas
La norma ISO 8087:2015, «Grúas móviles — Requisitos dimensionales para tambores y poleas», es la referencia específica para las dimensiones de tambores y poleas en grúas móviles. Esta norma establece los diámetros mínimos, las dimensiones de las gargantas del cable y los requisitos de materiales para tambores y poleas, con el objetivo de garantizar la vida útil del cable de acero y la seguridad del mecanismo de elevación de la grúa.
Diámetro del tambor y requisitos estructurales
La norma ISO 8087:2015 define con precisión los parámetros dimensionales críticos del tambor en grúas móviles: la relación entre el diámetro del tambor (D) y el diámetro del cable de acero (d) no debe ser inferior a 15 (para el mecanismo de elevación principal de la grúa móvil, se recomienda un valor de D/d ≥ 18). Un diámetro de tambor insuficiente provoca tensiones de flexión excesivas en el cable de acero, reduciendo significativamente su vida útil. La norma también exige que el espesor de pared del tambor cumpla con los requisitos de resistencia: al soportar 1,25 veces la carga nominal, la tensión en la pared del tambor no debe superar 1/1,5 del límite elástico del material.
Los requisitos de diseño estructural del tambor incluyen: la instalación de placas protectoras del cable en ambos extremos (con una altura mínima equivalente a 2 veces el diámetro del cable de acero) para evitar el deslizamiento del cable. En cuanto al número de capas de bobinado del cable sobre el tambor — en bobinado monocapa, la longitud del tambor debe ser suficiente para alojar todo el cable; en bobinado multicapa, cada capa debe estar ordenada sin cruces ni compresiones entre vueltas. La superficie del tambor debe estar mecanizada con gargantas (en espiral o paralelas), con una profundidad mínima de 0,25 veces el diámetro del cable y un paso entre gargantas de 1,05 a 1,1 veces el diámetro del cable.
Diámetro de polea y diseño de garganta
Los requisitos para el diámetro de la polea son aún más estrictos: la relación entre el diámetro de la polea (Dp) y el diámetro del cable de acero (d) varía según la función y la posición de la polea: Dp/d ≥ 18 para poleas del mecanismo de elevación, Dp/d ≥ 12 para poleas ecualizadoras, y Dp/d ≥ 16 para poleas en el extremo de la pluma. El diámetro de la polea influye directamente en la vida a fatiga por flexión del cable de acero — los ensayos demuestran que al reducir Dp/d de 18 a 12, la vida útil del cable disminuye aproximadamente un 40%. Para grúas móviles en condiciones de operación con pluma, se recomienda un valor de Dp/d ≥ 20 para las poleas de la pluma.
La sección transversal de la garganta del cable en la polea adopta forma de U o de V con fondo redondeado — el radio del fondo puede ser de 0,53 a 0,56 veces el diámetro del cable de acero. La profundidad de la garganta no debe ser inferior a 1,5 veces el diámetro del cable (pudiendo reducirse ligeramente para cables de gran diámetro), con un ángulo de inclinación de las paredes de aproximadamente 40° a 45°. La rugosidad superficial de la garganta debe ser Ra ≤ 3,2 μm para minimizar el desgaste del cable. Los materiales recomendados para poleas son acero fundido (ZG270-500) o fundición dúctil (QT500-7), y la pestaña de rueda debe presentar suficiente resistencia y resistencia al desgaste.
| Componente | D/d Relación | requisitos de materiales | Tratamiento térmico | Tratamiento Superficial |
|---|---|---|---|---|
| Elevación principal Tambor | ≥15(Recomendado18) | ZG270-500/Q345B (≈S355J2) | temple y revenido HB220~260 | Granallado antioxidante |
| polea de elevación | ≥18 | ZG270-500/QT500-7 | Temple HRC40~45 | Cementación y Temple |
| Polea ecualizadora | ≥12 | ZG230-450/QT450-10 | normalizado | Pintura antioxidante |
| polea de punta de pluma | ≥16 | ZG270-500 | temple y revenido | Tratamiento antidesgaste |
| Polea guía | ≥14 | QT500-7 | Isotérmico Temple | Cromado |
Selección de materiales y requisitos de tratamiento térmico
La norma establece requisitos específicos para las propiedades de los materiales del tambor y la polea. Para el tambor se recomienda acero fundido (ZG270-500) o acero estructural soldado (Q345B ≈S355J2), con un Límite Elástico mínimo de 270 MPa. Para la polea se recomienda acero fundido (ZG270-500) o fundición dúctil (QT500-7); la garganta del cable debe recibir un tratamiento de endurecimiento superficial (Temple con dureza HRC40~50) para mejorar su Resistencia al Desgaste. El cuerpo del tambor y su brida deben ser de una sola pieza, ya sea soldada o fundida, quedando prohibida la unión por segmentos soldados.
En cuanto al proceso de tratamiento térmico, las piezas de Acero Fundido deben someterse a normalizado o temple y revenido (HB200~260) para eliminar tensiones de Fundición y mejorar la microestructura. La superficie de trabajo de la garganta debe recibir Temple o cementación (profundidad de capa endurecida ≥2 mm), garantizando una superficie dura con un núcleo tenaz. Los tambores de estructura soldada deben someterse a un Recocido de alivio de tensiones después de la soldadura. Todas las uniones soldadas deben someterse a ensayo no destructivo (Inspección por Partículas Magnéticas o Ensayo por Ultrasonidos), y el Grado de calidad de la soldadura no debe ser inferior al nivel Ⅱ. La norma también exige que el tambor y la polea estén libres de Defectos de Fundición y soldadura que puedan afectar su funcionamiento.
Arrollamiento del Cable de Acero y vida útil
Los Parámetros dimensionales del tambor y la polea están estrechamente relacionados con la vida útil del Cable de Acero. La vida a fatiga por flexión del cable presenta una relación exponencial con el coeficiente D/d. La norma ISO 8087:2015 garantiza indirectamente una vida útil razonable del cable mediante la especificación de un coeficiente D/d mínimo. La norma también exige que las superficies de trabajo del tambor y la polea sean lisas, sin rebabas ni bordes afilados, para minimizar el Desgaste y los daños por fricción sobre el cable.
En cuanto al método de fijación del Cable de Acero en el tambor, el extremo del cable debe fijarse mediante una placa de sujeción o un Socket de cuña, y el punto de Fijación debe situarse en el interior de la Brida de tambor. Respecto al número de vueltas de reserva del cable en el tambor: cuando el Gancho se encuentra en su posición más baja, deben quedar al menos 3 vueltas de cable en el tambor (excluidas las vueltas de Fijación). Kelude Industrias Pesadas aplica estrictamente la norma ISO 8087:2015 en el diseño de sus grúas móviles para la selección de las dimensiones del tambor y la polea, asegurando así una vida útil óptima del Cable de Acero.
| D/d Relación | Cable de Acero Vida útil relativa | Campo de aplicación | Nivel de recomendación |
|---|---|---|---|
| 12 | 60% | No recomendado | × |
| 15 | 75% | Mínimorequisitos | Aceptable |
| 18 | 92% | mecanismo de elevación | Recomendado |
| 20 | 100% | De torrecondiciones de operación | Óptimo |
| 25 | 105% | Especialrequisitos | Excesivodiseño |
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué función cumple la relación D/d en tambores y poleas?
R: La relación D/d influye directamente en la vida a fatiga por flexión del cable de acero. Cuanto menor es la relación, mayor es la tensión de flexión en el cable. Los ensayos demuestran que al reducir D/d de 20 a 15, la vida útil del cable disminuye aproximadamente un 25%. La norma ISO 8087:2015 establece que D/d≥15 es el requisito mínimo para garantizar una vida útil segura del cable de acero.
P: ¿Qué diferencias existen entre los requisitos D/d de la polea ecualizadora y la polea de elevación?
R: La polea ecualizadora solo soporta la diferencia de tracción del cable (normalmente del 5% al 10% de la tracción nominal), por lo que la tensión de flexión es menor y basta con D/d≥12. La polea de elevación soporta directamente la carga y trabaja con tensiones elevadas, por lo que se exige Dp/d≥18. Ambas operan en condiciones de trabajo y solicitaciones diferentes.
P: ¿Cuáles son los principales parámetros de diseño de la garganta del cable?
R: La garganta del cable puede tener forma de U o de V con fondo redondeado, con un radio R de 0,53 a 0,56 veces el diámetro del cable de acero. La profundidad de la garganta debe ser ≥0,25 veces el diámetro del cable, y el ángulo de inclinación de las paredes debe ser de 40° a 45°. La rugosidad superficial de la garganta debe ser Ra≤3,2 μm, y la superficie de trabajo de la garganta debe someterse a temple.
P: ¿Cómo prolongar la vida útil del cable de acero en grúas móviles?
R: Asegúrese de que la relación D/d del tambor y las poleas cumpla los requisitos de la norma (≥18 en el mecanismo de elevación), mantenga la superficie de la garganta lisa y sin defectos, y realice inspecciones periódicas y sustitución de las poleas con desgaste en la garganta. Los tambores y poleas para grúas móviles de Kelude Industrias Pesadas se diseñan y fabrican conforme a la norma ISO 8087:2015.
