Seleção e projeto da estrutura dos trilhos e vigas principais de gruas: Padrões para trilhos QU, vigas em caixa e processos de soldadura

O sistema de carris para gruas (Crane Rail System) é a base para o funcionamento seguro das gruas de ponte, sendo que a sua seleção e a precisão da instalação determinam diretamente a estabilidade de funcionamento, a precisão de posicionamento e a vida útil da grua. A estrutura da viga principal, enquanto elemento central de suporte, tem a sua secção transversal, a curvatura superior e os processos de soldadura que também influenciam o desempenho de toda a máquina. O presente artigo, com base em normas como a GB/T 3811-2024 e a GB/T 10183-2023, analisa de forma sistemática os pontos-chave relativos à seleção de carris para gruas, ao projeto de vigas principais em caixa e aos processos de soldadura.

I. Escolha do tipo de carril para gruas: comparação entre os carris QU e os carris do tipo P

Os carris de grua classificam-se, de acordo com a forma da secção transversal, emTipo QU (trilhos específicos para elevação)和Tipo P (trilhos ferroviários)Duas grandes categorias. Os trilhos do tipo QU estão em conformidade com a norma YB/T 5055-2014, apresentam uma extremidade reforçada e excelente resistência ao desgaste, sendo adequados para pontes rolantes com regime de trabalho pesado de classe A5 ou superior; os trilhos do tipo P são produzidos de acordo com a norma GB/T 2585-2021, têm um custo mais baixo e são adequados para cenários com regime de trabalho leve de classe A5 ou inferior.

Tabela de recomendações para a escolha de calhas

Ao selecionar o modelo, é também necessário ter em conta o nível de serviço: para pontes rolantes de nível A6 ou superior, deve dar-se prioridade às calhas da série QU. Caso se verifique um desgaste anormal ou um desvio das rodas durante o funcionamento, pode consultarDiagnóstico de danos nos carris causados por pontes rolantesRealizar uma verificação específica.

II. Tolerâncias na instalação dos carris e técnicas de junção

A instalação dos carris deve respeitar os limites de tolerância estabelecidos na norma GB/T 10183-2023. Seguem-se os principais critérios de aceitação da instalação:

Tabela de tolerâncias para a instalação de carris

Os tipos de juntas de carris dividem-se em três categorias:Junta de costura retaAdequado para carris do tipo P e pontes rolantes de baixa capacidade, com folga de 1 a 3 mm, fixado com placas em cauda de peixe;Junta em ângulo de 45°Recomendado para pontes rolantes de grande capacidade do tipo QU, permite reduzir o impacto das rodas ao passar pelas juntas;Soldadura de topo a topoAplicável a carris pesados de classe QU100 ou superior e a disposições de carris longos; antes da soldadura, é necessário pré-aquecer a uma temperatura superior a 150 °C e, após a soldadura, manter a temperatura e arrefecer lentamente.

O espaçamento padrão entre as placas de fixação é de 500-700 mm, devendo ser reduzido para 300-500 mm nas curvas. Recomenda-se a utilização de placas de fixação aparafusadas para facilitar o alinhamento posterior; no caso de pontes rolantes de alta velocidade, podem ser utilizadas placas de fixação com molas para melhorar o desempenho de amortecimento.

III. Concepção estrutural da viga principal: a viga em caixa é a opção preferida

A viga principal é o elemento estrutural central de suporte do guindaste. Na comparação entre as opções de viga em caixa e viga em treliça,Viga em caixa (viga tipo caixa)Graças à elevada rigidez à torção e ao excelente desempenho em termos de fadiga proporcionados pela secção transversal da estrutura fechada, tornou-se a escolha preferida para pontes rolantes de uso geral, sendo especialmente adequada para as classes de serviço A5 a A8.

Pontos-chave do projeto de vigas em caixa: a relação largura/altura da secção transversal é de aproximadamente 1:12 a 1:16; a espessura da ala superior é de 6-8 mm, a da ala inferior é de 8-10 mm e a do alma é de 5-6 mm. A viga principal deve apresentar uma curvatura superior de acordo com uma curva parabólica, sendo o valor padrão deF = S / 1000(S é o vão), a tolerância da curvatura no ponto central do vão é de +0,3F / -0,1F. Durante o ensaio de carga estática, a viga principal não deve apresentar deformações permanentes sob 1,25 vezes a carga nominal; a deflexão sob a carga nominal deve satisfazer os seguintes requisitos: classes A1-A3 ≤ S/500, classes A4-A6 ≤ S/700, classes A7-A8 ≤ S/800.

Recomenda-se que as vigas laterais adotem uma estrutura em caixa soldada, com ligação rígida por soldadura às vigas principais. A montagem das rodas deve ser feita com caixas de rolamentos angulares, sendo que, quanto ao modo de acionamento, deve dar-se prioridade ao acionamento individual, em combinação com controlo por variador de frequência. Caso seja necessário otimizar o desempenho de funcionamento da ponte rolante, pode consultarRegulação da velocidade por inversor em pontes rolantesPlano.

IV. Processo de soldadura de carris e normas de aceitação

A soldadura de carris pesados éSoldadura termíticaÉ o método preferencial, sendo altamente eficiente e adequado para operações no local; os carris pesados QU120 podem ser soldados por soldadura pneumática. O agente de soldadura termolítico deve corresponder ao modelo do carril (QW-QU70/80/100/120), com uma temperatura de pré-aquecimento de 350-450 °C (no inverno ≥ 400 °C), tempo de soldadura de 20-40 s, selagem da caixa ≥ 5 min, temperatura de empurramento do nódulo ≥ 850 °C. A temperatura ambiente deve ser ≥ 5 °C (é proibida a execução de trabalhos abaixo de 0 °C), a velocidade do vento ≤ 5 m/s e a humidade ≤ 80%.

A aceitação das soldaduras baseia-se nas normas GB/T 10183-2023 e TB/T 1632-2014: o preenchimento da soldadura deve ser de 100%, não devendo apresentar poros, inclusões de escória ou fissuras; A altura residual da superfície do carril deve ser ≤ 2 mm, e a altura residual do flanco/base do carril deve ser ≤ 3 mm; a retilineidade deve ser ≤ 0,5 mm/1 m, sendo que tanto a diferença de altura como o desvio horizontal devem ser ≤ 0,5 mm. As pontes rolantes de classe A7/A8 devem ser submetidas a ensaios de detecção por ultrassons e por partículas magnéticas de acordo com a norma 100%; a proporção de amostragem é de 30% para a classe A5 e de 50% para a classe A6.

V. Detecção do desgaste dos carris e periodicidade de substituição

A frequência da inspeção do desgaste dos carris é determinada de acordo com o nível de serviço: uma vez por semestre para níveis até A5, uma vez por trimestre para os níveis A6-A7 e uma vez por mês para o nível A8. Deve ser retirada de serviço assim que for atingido qualquer um dos seguintes critérios: desgaste vertical da cabeça do carril > 8 mm para QU80 e inferiores; > 10 mm para QU100 e superiores; redução da largura da cabeça do carril > 5 mm devido ao desgaste lateral; comprimento da fissura na cabeça do carril > 3 mm; ou desvio de retilidade > 1,5 mm/m. No que diz respeito ao ciclo de substituição, o nível leve A5 tem um ciclo de 10 a 15 anos, o nível pesado A7 de 3 a 5 anos e o nível extrapesado A8 de apenas 2 a 3 anos.

VI. Conclusão

A seleção e o projeto da estrutura dos carris e da viga principal das gruas envolvem aspetos como a correspondência dos modelos de carris, o controlo das tolerâncias de instalação, a otimização da secção transversal da viga em caixa, a definição da curvatura superior e as especificações do processo de soldadura, entre outros. A seleção deve ter em conta de forma integrada a capacidade de carga da ponte rolante, o nível de serviço, o vão e as condições do local, respeitando rigorosamente as normas GB/T 3811-2024, YB/T 5055-2014 e outras normas aplicáveis. Um projeto estrutural adequado não só garante a segurança operacional, como também prolonga a vida útil do equipamento e reduz os custos de manutenção.

A equipa de conceção estrutural de pontes rolantes da Krude Heavy Industry conta com mais de dez anos de experiência no setor e presta serviços técnicos completos, desde o cálculo da seleção de carris e a análise por elementos finitos da viga principal até à avaliação de processos de soldadura, ajudando os clientes a criar sistemas de pontes rolantes eficientes, seguros e duradouros.

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