GB/T 22416-2008 Norma relativa aos métodos de ensaio de aceitação do desempenho dos amortecedores para gruas
📌A norma GB/T 22416-2008, intitulada «Guindastes — Requisitos para amortecedores», constitui a norma relativa à conceção, seleção e aceitação de amortecedores para guindastes.A norma define a classificação dos amortecedores, os requisitos relativos às suas características, o cálculo da capacidade de amortecimento e os métodos de ensaio, sendo uma norma fundamental para a proteção de segurança nas extremidades dos carris dos guindastes.
A norma GB/T 22416-2008, que adota de forma equivalente a norma ISO 12100-4:2003, é a norma específica para amortecedores de gruas. Os amortecedores são instalados em ambas as extremidades dos carris do carro principal e do carro secundário, servindo para absorver a energia cinética resultante de um impacto acidental do mecanismo de deslocamento contra o fim do carril, evitando assim uma colisão violenta entre o guindaste e o batente terminal. A norma aplica-se à seleção e aceitação de amortecedores para os mecanismos de deslocamento do carro principal e do carro secundário de todos os tipos de guindastes, incluindo guindastes de ponte, de porta, de torre e de coluna.
Classificação e tipos de estrutura dos amortecedores
A norma classifica os amortecedores em três tipos básicos, de acordo com o seu princípio de funcionamento. Amortecedores de borracha — utilizam a deformação elástica da borracha para absorver a energia do impacto; apresentam a estrutura mais simples e o custo mais baixo, sendo adequados para gruas com velocidade de funcionamento ≤ 30 m/min. A superfície de impacto dos amortecedores de borracha pode ser plana ou curva; o material utilizado é borracha natural ou neoprene, com dureza na escala de Shore A de 65 a 80. Amortecedores de mola — absorvem a energia através da deformação elástica de molas helicoidais; apresentam um curso de amortecimento elevado e uma grande capacidade de absorção de energia, sendo adequados para gruas que operam a velocidades médias (30 a 60 m/min). O material da mola é 60Si2Mn ou 50CrV, devendo as características de rigidez e a vida útil à fadiga da mola satisfazer os requisitos de projeto. Amortecedor hidráulico — absorve energia através da força de amortecimento gerada pelo óleo hidráulico ao passar por orifícios de estrangulamento; apresenta características de amortecimento ajustáveis, sem recuo e com travagem suave, sendo adequado para guindastes que operam a alta velocidade (>60 m/min) ou em situações que exigem elevada estabilidade.
A norma estabelece as dimensões básicas e os requisitos de instalação para os diversos tipos de amortecedores. A base de instalação do amortecedor deve ser soldada ou aparafusada de forma sólida na extremidade da viga terminal ou da viga principal do guindaste, devendo a base possuir resistência suficiente para suportar a força máxima de impacto. A linha central do amortecedor deve estar alinhada com a linha central do batente contra o qual é direcionado o impacto, com um desvio de excentricidade não superior a 5 mm. A superfície de contacto entre o amortecedor e o batente deve ser plana, e a área de contacto não deve ser inferior a 80% da área da face frontal do amortecedor. Os dois amortecedores instalados no mesmo lado de um guindaste devem ter a mesma altura, com uma diferença de altura não superior a 3 mm. A face frontal do amortecedor deve sobressair pelo menos 100 mm do ponto mais saliente do guindaste (por exemplo, a placa terminal da viga de extremidade), de modo a garantir que o amortecedor entre em contacto antes do batente.
Método de cálculo da capacidade de amortecimento
A capacidade de amortecimento do amortecedor é o parâmetro fundamental na sua seleção. A norma estipula que a capacidade nominal de amortecimento E do amortecedor não deve ser inferior à energia cinética Ek gerada quando o guindaste colide à velocidade nominal de funcionamento. Ek = 0,5 × m × v², em que m é a massa de impacto (para o carro principal, a massa total da máquina; para o carro secundário, a massa total do carro secundário) e v é a velocidade nominal de funcionamento. Tendo em conta que, na operação real, a velocidade diminui após o acionamento do limitador, a norma permite que a velocidade de colisão seja calculada com base em 85% da velocidade nominal (ou seja, v efetiva = 0,85 × v nominal). No caso de várias gruas a circularem na mesma via, deve-se também considerar a situação de colisão entre duas gruas — a massa de colisão corresponde à soma das massas das duas gruas e é calculada com base na diferença vetorial das respetivas velocidades de funcionamento.
Entre o curso de amortecimento S do amortecedor e a força de travagem F verifica-se a relação de conservação de energia: E = F × S × η, em que η é a eficiência de amortecimento (amortecedores de borracha: 0,6–0,7; amortecedores de mola: 0,7–0,8; amortecedores hidráulicos: 0,8–0,95). Quanto maior for o curso do amortecedor, menor será a força de travagem e menor será a carga de impacto sobre o guindaste e sobre o próprio amortecedor. No entanto, o curso está sujeito a restrições de espaço de instalação — o curso do amortecedor do carro principal não deve exceder 1/4 do comprimento da viga terminal, e o curso do amortecedor do carro auxiliar não deve exceder 1/10 do comprimento da viga principal. Ao selecionar os amortecedores, recomenda-se prever uma margem de capacidade de 15% a 20%, para fazer face a situações ocasionais em que a velocidade de funcionamento real possa exceder a velocidade nominal. No caso de gruas ao ar livre, deve-se ainda ter em conta o impacto das cargas eólicas no cálculo da capacidade de amortecimento.
Métodos de ensaio e requisitos de aceitação
A norma estabelece os requisitos para os ensaios de tipo e as inspeções de saída de fábrica dos amortecedores. Os ensaios de tipo devem incluir: ensaio de capacidade de amortecimento — no banco de ensaios, o amortecedor deve ser submetido a impactos com um bloco de impacto de massa nominal, à velocidade nominal, medindo-se o curso de amortecimento e a curva de força de travagem, para verificar se a energia absorvida cumpre os valores de projeto. Os amortecedores de borracha devem ainda ser submetidos a um ensaio de fragilidade a baixas temperaturas (não devem apresentar fissuras após um impacto, após 4 horas de manutenção a -20 °C). Os amortecedores de mola devem ser submetidos a um ensaio de fadiga — após 100 000 ciclos à compressão nominal, a mola não deve apresentar deformação permanente nem rutura. Os amortecedores hidráulicos devem ser submetidos a ensaios de estanqueidade — devem permanecer sem fugas durante 30 minutos à pressão nominal e, na gama de temperaturas entre -20 e +60 ℃, a variação das características de amortecimento não deve exceder ±15%.
A inspeção de fábrica é realizada unidade a unidade: inspeção visual — sem fissuras, rebarbas nem defeitos evidentes; verificação das dimensões — as dimensões exteriores e o espaçamento dos orifícios de montagem estão em conformidade com os requisitos dos desenhos; Verificação do curso — após compressão manual até ao curso máximo, deve poder retornar livremente à posição inicial. Os ensaios de aceitação realizados no local após a instalação devem confirmar: a posição de contacto e o alinhamento entre o amortecedor e o batente; a distância entre a face frontal do amortecedor e a placa terminal da viga (não inferior a 100 mm); o binário de aperto dos parafusos de fixação e as medidas anti-afrouxamento. Antes da primeira utilização, devem ser removidos os parafusos de limitação do amortecedor hidráulico, a fim de purgar o ar que possa ter penetrado durante o transporte. A Krued Heavy Industry fornece amortecedores compatíveis de série com os guindastes à saída da fábrica, sendo estes calibrados individualmente durante a instalação.
Tabela comparativa de parâmetros para a seleção de amortecedores
A tabela comparativa que se segue resume os parâmetros de desempenho essenciais e as condições de funcionamento aplicáveis a três tipos de amortecedores, servindo de referência para a seleção do modelo adequado.
| Tipo | Velocidade de aplicação | Eficiência de armazenamento em buffer | Haverá ou não uma recuperação? | Custo |
|---|---|---|---|---|
| Amortecedor de borracha | ≤30 m/min | 0.6~0.7 | 有 | 低 |
| Amortecedor de mola | 30 a 60 m/min | 0.7~0.8 | 有 | 中 |
| Amortecedor hidráulico | >60 m/min | 0.8~0.95 | 无 | 高 |
Inspeção e manutenção diárias dos amortecedores
Os amortecedores necessitam de inspeções e manutenção periódicas para manterem o seu desempenho fiável. Nas inspeções diárias, em cada turno, deve ser realizada uma inspeção visual do aspeto exterior dos amortecedores para detetar eventuais anomalias — se os amortecedores de borracha apresentam fissuras ou deformações permanentes, se as molas dos amortecedores de mola têm fios partidos ou estão torcidas e se os amortecedores hidráulicos apresentam vestígios de fuga de óleo. Mensalmente, deve verificar-se o aperto dos parafusos de fixação, realizando uma inspeção aleatória de, pelo menos, 50% parafusos com uma chave dinamométrica. Trimestralmente, deve verificar-se o curso e o retorno dos amortecedores — empurrando-os manualmente ou a baixa velocidade até ao curso máximo e, em seguida, soltando-os; devem retornar automaticamente à posição inicial. O tempo de retorno dos amortecedores de borracha não deve exceder 2 segundos, o dos amortecedores de mola não deve exceder 1 segundo e o dos amortecedores hidráulicos não deve exceder 3 segundos.
O período de substituição dos amortecedores varia consoante o tipo e o ambiente de utilização. Recomenda-se que os amortecedores de borracha sejam substituídos de 3 a 5 anos, em condições normais de interior, e de 2 a 3 anos, em ambientes exteriores ou com temperaturas elevadas. A vida útil da mola dos amortecedores de mola é geralmente projetada para 100 000 ciclos de compressão; caso se exceda esse número de ciclos ou se forem detetadas fissuras na mola, deve proceder-se à sua substituição. Nos amortecedores hidráulicos, as juntas e o óleo hidráulico devem ser substituídos a cada 3 anos. Após sofrerem um impacto real, os amortecedores devem ser submetidos imediatamente a uma inspeção completa — mesmo que não apresentem danos visíveis no exterior, a estrutura interna pode ter ficado danificada. Os amortecedores de borracha devem ser substituídos se, após um impacto, a compressão exceder 50% do comprimento original ou se apresentarem fissuras. Os amortecedores de mola devem ser substituídos se, após um impacto, apresentarem deformação permanente ou se a altura livre se reduzir em mais de 5%. Os amortecedores hidráulicos devem ser substituídos se, após um impacto, apresentarem fugas ou alterações significativas nas características de amortecimento.
Perguntas frequentes
P: Qual é a diferença entre a função de um amortecedor e a de um limitador?
Resposta: A função do limitador é cortar a alimentação de energia antes de se atingir a posição limite, fazendo com que o mecanismo pare. A função do amortecedor é absorver a energia do impacto e proteger a estrutura e o equipamento quando o limitador falha ou quando o impacto é inevitável. Ambos constituem um sistema de proteção em níveis sucessivos e não são substituíveis um pelo outro.
P: Os amortecedores hidráulicos necessitam de manutenção periódica?
Resposta: Sim. O nível de óleo e a estanqueidade dos amortecedores hidráulicos devem ser verificados anualmente, devendo o óleo hidráulico ser substituído de três em três anos. Os amortecedores que não tenham sido utilizados durante um longo período devem ser purgados antes do ensaio de impacto. A deterioração ou a fuga do óleo hidráulico podem provocar uma diminuição das características de amortecimento e um aumento do impacto de travagem.
P: Quais são os sinais de envelhecimento dos amortecedores de borracha?
Resposta: O envelhecimento dos amortecedores de borracha manifesta-se através de fissuras na superfície, aumento da dureza e diminuição da elasticidade. Em caso de impacto, o curso de amortecimento reduz-se significativamente e a força de impacto aumenta. Recomenda-se a substituição dos amortecedores de borracha a cada 5 anos; em ambientes com temperaturas elevadas ou ao ar livre, este intervalo deve ser reduzido para 3 anos.
P: Quais são os requisitos relativos à localização de instalação dos amortecedores?
Resposta: Os amortecedores devem ser instalados na extremidade da viga lateral ou da viga principal do guindaste, numa posição que fique diretamente em frente ao batente terminal do carril. A saliência da face frontal em relação à placa terminal da viga lateral não deve ser inferior a 100 mm. O desvio de alinhamento entre a linha central e o batente não deve ser superior a 5 mm. A diferença de altura entre os dois amortecedores do mesmo lado não deve ser superior a 3 mm.
