Polia de Guindaste: Especificação Técnica, Garganta do Cabo e Dureza
A norma GB/T 24815-2009 — "Guindastes — Polias para mecanismos de elevação" é a norma específica para o projeto, fabricação e inspeção de polias de guindaste. A norma especifica os materiais, a forma e as dimensões da garganta do cabo, a dureza após tratamento térmico e os requisitos de inspeção para polias fundidas e laminadas. A relação entre o diâmetro da polia e o diâmetro do cabo de aço influencia diretamente a vida útil do cabo. Este artigo analisa em detalhe os requisitos técnicos essenciais e os parâmetros da norma.
A norma GB/T 24815-2009 — "Guindastes — Polias para mecanismos de elevação", publicada e implementada em 2009, especifica os tipos e dimensões, requisitos técnicos, método de ensaio e regras de inspeção para polias utilizadas em mecanismos de elevação de guindastes. Esta norma é aplicável a polias fundidas e laminadas para guindastes de cabo de aço, servindo como base direta para o projeto e fabricação. As polias de guindaste da Kelude Indústrias Pesadas são projetadas e fabricadas de acordo com esta norma.
Materiais das Polias e Tratamento Térmico
Material das polias fundidas: As polias de ferro fundido são fabricadas em ferro fundido cinzento HT200 ou HT250, adequadas para aplicações de carga leve e baixa velocidade. As polias de aço fundido utilizam aço fundido ZG310-570 ou ZG340-640, oferecendo maior resistência e melhor resistência ao desgaste em comparação com o ferro fundido.
Material das polias laminadas: As polias laminadas são produzidas a partir de chapa de aço Q235B ou Q345B (≈S235JR / ≈S355J2) conformada a quente, apresentando as vantagens de estrutura compacta, alta resistência e baixo peso. As polias laminadas são atualmente o produto predominante na indústria de guindastes, representando mais de 80% do mercado.
Requisitos de tratamento térmico: A superfície da garganta do cabo das polias de aço deve ser submetida a têmpera, com uma profundidade da camada endurecida ≥2mm. A dureza superficial deve atingir HB300~380 (têmpera por chama) ou HRC40~50 (têmpera por indução). A dureza superficial da garganta do cabo das polias de ferro fundido deve ser ≥HB190.
Dimensões da Garganta e Correspondência com o Cabo
A norma especifica rigorosamente a forma e as dimensões da garganta do cabo. O raio da base da garganta R deve ser igual a 0,53 vezes o diâmetro nominal do cabo de aço. A profundidade da garganta h deve ser ≥1,5d (onde d é o diâmetro do cabo de aço). O ângulo da garganta do cabo é tipicamente de 35° a 45°.
A relação entre o diâmetro da polia D e o diâmetro do cabo de aço d é determinada de acordo com a classe de trabalho. Para polias de nível M4, D≥20d; para nível M5, D≥22,4d; para nível M6, D≥28d; para nível M7, D≥33,6d; e para nível M8, D≥40d. O diâmetro das polias equalizadoras (polias não de trabalho) pode ser 20% menor do que o das polias de trabalho da mesma classe.
Critérios de Descarte de Polias
Uma polia deve ser sucateada se qualquer uma das seguintes condições for atingida: ① O desgaste da espessura da parede da garganta atingir 20% da espessura original; ② A quantidade de desgaste no diâmetro da base da garganta atingir 25% do diâmetro do cabo de aço; ③ Danos ou trincas na flange da roda; ④ Fratura do raio ou trinca no cubo; ⑤ Rotações irregulares ou bloqueio da polia.
Tabela Comparativa: Diâmetro da Polia vs. Diâmetro do Cabo
| Nível da Polia | Relação Mínima D/d | Aplicação Típica |
|---|---|---|
| M4 | D ≥ 20d | Carga leve, operação intermitente |
| M5 | D ≥ 22,4d | Serviço moderado |
| M6 | D ≥ 28d | Serviço pesado |
| M7 | D ≥ 33,6d | Serviço muito pesado |
| M8 | D ≥ 40d | Serviço extremamente pesado |
| Classe de Funcionamento | D/d Relação | 11mm Cabo Polia D | 15mm Cabo Polia D | 20mm Cabo Polia D | Polia Material | dureza da garganta do cabo |
|---|---|---|---|---|---|---|
| M4 | 20 | 220 | 300 | 400 | HT250/ZG310 | HB300~340 |
| M5 | 22.4 | 246 | 336 | 448 | ZG310-570 | HB320~380 |
| M6 | 28 | 308 | 420 | 560 | ZG340-640 | HRC40~48 |
| M7 | 33.6 | 370 | 504 | 672 | Q345B (≈S355J2)Laminado | HRC42~50 |
| Cru Norma | M5Classe Talha Elétrica Polia D/d Conforme25Controle, Superior à norma nacional22.4, Cabo de Aço Vida útil prolongada30% | |||||
Perguntas frequentes sobre polias e cabos de aço
P: Por que o diâmetro da polia deve aumentar com a classe de funcionamento?
R: Quanto maior o diâmetro da polia, maior o raio de curvatura do cabo de aço, menor a tensão de flexão e maior a vida útil à fadiga do cabo. Ensaios demonstram que, ao aumentar a relação D/d de 20 para 25, a vida à fadiga por flexão do cabo de aço pode ser prolongada em cerca de 50%. Por isso, equipamentos de classe de funcionamento elevada compensam a perda por fadiga de flexão de alta frequência aumentando o diâmetro da polia.
P: Qual é melhor: polia fundida ou polia laminada?
R: A polia laminada é atualmente a opção preferencial. Em comparação com a polia fundida, a polia laminada é 30%~40% mais leve, apresenta estrutura compacta sem defeitos de fundição e dureza uniforme na superfície da garganta do cabo. A desvantagem é o custo elevado da matriz, sendo adequada para produção em série. A polia fundida é aplicável a especificações não padronizadas de pequenos lotes ou diâmetros muito grandes (>1200mm). Os produtos padrão da Kelude Indústrias Pesadas utilizam exclusivamente polias laminadas.
P: Quando é obrigatório substituir a polia devido ao desgaste da garganta?
R: A polia deve ser sucateada quando o desgaste da espessura da parede da garganta atingir 20% da espessura original. A substituição também é necessária quando a quantidade de desgaste do diâmetro do fundo da garganta atingir 25% do diâmetro do cabo de aço. Após o desgaste da garganta, a área de contato entre o cabo e a polia diminui, aumentando a tensão de contato e acelerando o desgaste do cabo; simultaneamente, a resistência ao deslizamento aumenta, dificultando a rotação da polia.
P: Quais são as causas mais comuns de travamento da polia?
R: As causas mais comuns de travamento da polia são: ① falta de lubrificação ou graxa deteriorada no rolamento; ② rolamento danificado (desgaste dos elementos rolantes ou deformação da gaiola); ③ desgaste da garganta que prende o cabo de aço; ④ deformação por empenamento do eixo da polia; ⑤ folga insuficiente entre a polia e a placa lateral. A aplicação mensal de graxa previne eficazmente falhas de rolamento, e a inspeção trimestral da rotação da polia é recomendada.
