Tambor de cabo de aço para ponte rolante: especificações e seleção
Ponto-chave O tambor de cabo de aço é o componente cilíndrico do mecanismo de elevação do guindaste responsável por enrolar o cabo de aço. ① O diâmetro do tambor D ≥ diâmetro do cabo de aço d × 20 (norma ISO 4301 / FEM 1.001); a Kelude Indústrias Pesadas adota o padrão D ≥ d × 25; ② A espessura da parede do tambor δ ≥ 0,8d e ≥ 12mm; ③ O cabo de aço deve manter no mínimo 3 voltas de segurança no tambor; ④ Os tambores da Kelude Indústrias Pesadas são fabricados com chapa de aço Q355B (≈S355JR) calandrada e soldada, com a garganta do cabo submetida a têmpera por indução de média frequência, HRC40~45.
Estrutura do Tambor e Especificações
O tambor é composto pelo corpo cilíndrico, flanges laterais (defletores de cabo), garganta do cabo e grampos de cabo. O tambor é ligado ao motorredutor através de um acoplamento, e o cabo de aço é enrolado seguindo a sequência da garganta. O diâmetro, o comprimento e as dimensões da garganta do tambor devem ser precisamente ajustados ao diâmetro do cabo de aço e à Altura de Elevação. A norma ISO 4301 / FEM 1.001 estabelece que o diâmetro do tambor D ≥ d × 20; a Kelude Indústrias Pesadas adota o padrão D ≥ d × 25 para prolongar a vida útil à fadiga do cabo de aço. O comprimento total L do tambor é determinado pelo comprimento total do cabo de aço, pelo número de camadas de enrolamento e pelo passo da garganta.
| diâmetro do cabo de açod(mm) | diâmetro do tambor D(mm) | Comprimento do Tambor L(mm) | garganta do cabo Passop(mm) | espessura da paredeδ(mm) | Aplicação Altura de Elevação(m) |
|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 200 | 300~400 | 10 | 12 | ≤12 |
| 11 | 300 | 400~550 | 13 | 14 | ≤18 |
| 13 | 350 | 500~700 | 16 | 16 | ≤24 |
| 15 | 400 | 600~850 | 18 | 18 | ≤30 |
| 17.5 | 500 | 750~1000 | 21 | 20 | ≤36 |
| 21.5 | 600 | 900~1300 | 25 | 22 | ≤42 |
| 26 | 750 | 1100~1600 | 30 | 25 | ≤50 |
| 32 | 900 | 1400~2000 | 36 | 28 | ≤60 |
Nota: O diâmetro do tambor D é calculado como D≥d×25, e a espessura da parede δ como ≥1,0×d, com um mínimo de 12 mm. Os tambores da Kelude Indústrias Pesadas são fabricados por calandragem e soldagem de chapa de aço Q355B, com têmpera por indução de média frequência na garganta do cabo.
Cálculo Técnico do Diâmetro e Comprimento do Tambor
O diâmetro do tambor D segue o requisito D≥d×20 da norma ISO 4301 (d é o diâmetro do cabo de aço), enquanto a Kelude Indústrias Pesadas adota um padrão mais rigoroso de D≥d×25. O comprimento do tambor L é determinado pelo comprimento total do enrolamento do cabo de aço, pelo número de camadas de enrolamento e pelo passo da garganta do cabo.
Exemplo de cálculo 1: Considerando um cabo de aço com diâmetro d=15mm, altura de elevação H=24m, moitão com multiplicação m=4 e 3 voltas de segurança no tambor. Calcular o diâmetro e o comprimento do tambor.
Solução:
① Diâmetro do tambor D≥25×15=375mm, adotando o valor padrão D=400mm.
② Passo da garganta do cabo p=d+3=18mm.
③ Comprimento total do cabo L₀=H×m+voltas de segurança×πD=24×4+3×3,14×0,4=96+3,77≈100m.
④ Número de voltas por camada n=L/(p×πD)=100/(0,018×3,14×0,4)≈4422 voltas. Se o comprimento do tambor for L=600mm, as voltas por camada seriam L/p=600/18≈33 voltas, exigindo 4422/33≈134 camadas... o que é claramente irracional.
⑤ Correção: Utilizando bobinagem multicamada, com comprimento do tambor L=800mm, as voltas por camada seriam 800/18≈44 voltas. O número de camadas necessário é calculado como L₀×p/(πD×L)=100×0,018/(3,14×0,4×0,8)≈1,79 camadas, arredondando para 2 camadas.
Exemplo de cálculo 2: Ponte Rolante Biviga de 32t, cabo de aço d=21,5mm, altura de elevação H=30m, multiplicação do moitão m=6. Diâmetro do tambor D≥25×21,5=537,5mm, adotando o valor padrão D=600mm. Passo da garganta do cabo p≈25mm, comprimento do tambor L=1000mm, resultando em 1000/25=40 voltas por camada. O número real de camadas é calculado com base no comprimento total do cabo, projetado para 2 camadas de enrolamento.
Cálculo da Espessura da Parede e Verificação de Resistência do Tambor
A espessura da parede do tambor δ é calculada pela fórmula empírica δ≥0,8d com um mínimo de 12mm (d é o diâmetro do cabo de aço). A Kelude Indústrias Pesadas adota um padrão mais conservador de δ≥1,0d, proporcionando uma maior margem de segurança. O cálculo preciso da espessura deve considerar a pressão radial e a tensão de flexão geradas pelo enrolamento do cabo de aço:
Tensão de compressão radial σ=0,5Fₘₐₓ/(δ×p), onde Fₘₐₓ é a força máxima de tração no cabo de aço.
Tensão admissível [σ]=σₛ/n, com Q355B (≈S355JR) tendo limite de escoamento σₛ≥355MPa e fator de segurança n≥1,5, resultando em [σ]≤236MPa.
Exemplo de cálculo 3: Dada uma força máxima de tração no cabo Fₘₐₓ=50kN, espessura da parede do tambor δ=20mm e passo da garganta do cabo p=25mm.
σ=0,5×50000/(20×25)=50MPa＜236MPa, a resistência é suficiente.
Processo de Fabricação e Inspeção do Tambor
O processo de fabricação dos tambores da Kelude Indústrias Pesadas: ① Corte de chapa de aço Q355B; ② Calandragem para formar o cilindro (circularidade ≤1mm); ③ Soldagem da junta longitudinal (soldagem automática por arco submerso, arame de solda H10Mn2); ④ Ensaio não destrutivo de soldas (Ensaio Ultrassônico + Ensaio por Partículas Magnéticas, nível de qualidade da solda II aprovado); ⑤ Torneamento das faces do flange e encaixes em ambas as extremidades; ⑥ Usinagem da garganta do cabo (torno CNC); ⑦ Cementação e Têmpera por indução de média frequência na garganta (HRC 40~45, profundidade da camada endurecida ≥2mm); ⑧ Montagem do acoplamento e mancais; ⑨ Ensaio de Carga Estática com 1,5 vezes a carga nominal antes da entrega. Cada tambor é acompanhado por um relatório de inspeção de soldaduras e um relatório de inspeção dimensional.
Defeitos comuns de soldagem em tambores e sua prevenção: ① Trincas de soldagem — Temperatura de Pré-Aquecimento ≥100℃ (para espessura de chapa >20mm), seguido de resfriamento lento e isolamento pós-soldagem; ② Porosidade — Secagem adequada de eletrodos e fluxo, limpeza de óleo e ferrugem do chanfro antes da soldagem; ③ Falta de penetração — Garantir o ângulo do chanfro e a dimensão da raiz, ajustando os parâmetros de soldagem.
Acoplamento de Tambor e Estrutura de Suporte
O tambor é conectado ao eixo de saída do redutor através de um acoplamento de tambor. Em tambores de grande tonelagem, uma extremidade utiliza um acoplamento de dentes abaulados tipo GIICL (compensação de desalinhamento angular ≤1,5°), enquanto a outra extremidade é suportada por um rolamento autocompensador de rolos. O acoplamento de tambor deve suportar as cargas radiais geradas pelo peso próprio do tambor e pela tração do cabo de aço. A seleção do modelo é baseada no torque transmitido multiplicado por um fator de segurança de 1,5.
Exemplo de cálculo 4: Com um torque de entrada no tambor T=20000N·m e fator de segurança 1,5, o torque de seleção é T₀=20000×1,5=30000N·m. Consultando a tabela de modelos da série GIICL, o acoplamento GIICL8 com torque nominal de 31500N·m≥30000N·m é selecionado (faixa de diâmetro do furo do eixo 90~150mm). As superfícies dos dentes dos acoplamentos de tambor da Kelude Indústrias Pesadas passam por cementação e têmpera até HRC 58~62, oferecendo excelente Resistência ao Desgaste.
Precauções de Seleção do Tambor
Perguntas Frequentes
P: Por que é necessário manter 3 voltas de segurança no tambor?
R: As voltas de segurança evitam que o grampo de cabo suporte diretamente a tração. Quando o Gancho está na posição mais baixa, as 3 voltas de cabo restantes no grampo proporcionam atrito e amortecimento, evitando o deslizamento do grampo. É um requisito obrigatório da norma ISO 4301 / FEM 1.001. A Kelude Indústrias Pesadas marca a posição do grampo com código de cores vermelho para indicar a área das voltas de segurança.
P: Quando o Sulco do tambor deve ser substituído?
R: A substituição do tambor é necessária quando a profundidade da garganta atinge 25% de desgaste em relação à dimensão original, ou quando o desgaste da espessura da parede no fundo da garganta atinge 15% da dimensão original. Os sulcos dos tambores Kelude Indústrias Pesadas recebem Têmpera por indução de média frequência, resultando em uma vida útil superior a 2 vezes a de um tambor Padrão. Se a Inspeção Diária identificar folga do cabo no sulco, Ruído anormal ou desgaste visível em degrau, o equipamento deve ser imediatamente parado para inspeção.
P: Como resolver Ruído anormal e embaraçamento do cabo no tambor?
R: Causas de Ruído anormal no tambor: ① Rolamento danificado ou sem lubrificação; ② saída do cabo da polia ou enrolamento cruzado; ③ Desvio de Coaxialidade no Acoplamento; ④ Trinca no corpo do tambor. O embaraçamento do cabo geralmente é causado por ângulo de saída excessivo, falha no guia de cabo ou operação inadequada. A Kelude Indústrias Pesadas recomenda verificar primeiro o ângulo de saída (≤3,5°) e o estado do guia de cabo, e em seguida inspecionar os Rolamentos e o Acoplamento.
P: Como calcular o diâmetro do tambor? É possível aumentá-lo?
R: O diâmetro do tambor D ≥ d×20 (limite inferior da norma ISO 4301 / FEM 1.001). Aumentar o diâmetro do tambor reduz a Tensão de flexão no Cabo de Aço e prolonga sua vida útil, mas altera a Velocidade de Elevação (v=πDn — quanto maior o D, maior a velocidade na mesma Velocidade de rotação). A Kelude Indústrias Pesadas fabrica tambores com diâmetros personalizados fora do Padrão, sendo necessário recalcular a potência do motor e a Relação de transmissão.
Este é o guia técnico completo sobre Especificações e seleção de Tambores de cabo de aço para guindastes. A Kelude Indústrias Pesadas oferece uma gama completa de tambores soldados em Q355B e serviços personalizados, com suporte para diâmetros, comprimentos e dimensões de garganta fora do Padrão. Para Cálculo de projeto ou consultoria de seleção, contacte a equipe técnica da Kelude Indústrias Pesadas.
