Acoplamiento de la grúa
El acoplamiento es una pieza mecánica que conecta dos ejes para que giren juntos y transmitan movimiento y par. En la transmisión de potencia a alta velocidad y en aplicaciones exigentes, el acoplamiento también cumple la función de amortiguación y mejora del rendimiento dinámico del sistema de transmisión. Está compuesto por dos partes: izquierda y derecha, que se conectan respectivamente al eje motriz y al eje conducido (utilizados para conectar fuentes de potencia como reductores y motores). Generalmente, la máquina motriz se conecta a la máquina de trabajo mediante un acoplamiento.
Acoplamiento de engranajes de tambor de grúa
Los acoplamientos de tambor para grúas son los acoplamientos compensadores más utilizados en los mecanismos de traslación de grúas. Cada uno consta de un anillo dentado interno y un semiacoplamiento externo con brida y el mismo número de dientes. El par se transmite mediante el engranaje de los dientes internos y externos. El perfil más común es el diente coronado, cuya superficie exterior se mecaniza como parte de una esfera centrada en el eje del engranaje. La holgura resultante entre el diente y el flanco permite una mayor desalineación angular y aumenta la capacidad de par.
Condiciones de funcionamiento
- Temperatura: de -20 °C a 80 °C
- Adecuado para la rotación continua hacia adelante y hacia atrás a velocidades medias o altas; en entornos polvorientos, se requiere un sellado fiable y una reposición periódica de grasa.
- No apto para grandes desalineaciones angulares, amortiguación de vibraciones, posicionamiento de precisión sin holgura o servicio en ambientes altamente corrosivos sin protección.
Características principales
- Tanto el anillo interior como el exterior del engranaje utilizan un perfil de diente de evolvente; los flancos de los dientes están carburizados y templados hasta alcanzar una dureza superficial de 58-62 HRC, lo que permite que el acoplamiento soporte cargas de choque sustanciales.
- El perfil coronado mantiene el contacto en toda la superficie del diente y compensa las desalineaciones angulares y radiales más pronunciadas; la compensación angular medida alcanza los 1,5°. La estructura es compacta, con un radio de giro reducido y una alta eficiencia de transmisión.
- La superficie curva del diente ofrece una mayor área de contacto, por lo que un acoplamiento de engranajes con corona transmite más par para un tamaño determinado; en comparación con un acoplamiento de dientes rectos, su capacidad de par es entre 20% y 30% mayor, lo que proporciona un servicio más fiable.
Aplicaciones
Durante el funcionamiento, el movimiento relativo del eje provoca que los dientes de engranaje se deslicen periódicamente en dirección axial, causando desgaste en la superficie de los dientes y pérdida de potencia. Por lo tanto, los acoplamientos de engranajes del tambor de la grúa requieren una lubricación y un sellado eficaces. Son adecuados para accionamientos de baja velocidad y servicio pesado que transmiten un par elevado, toleran un desplazamiento relativo considerable y no requieren una alineación precisa durante la instalación.
Entre las ubicaciones típicas se incluyen la conexión entre el eje de salida del reductor y el tambor de elevación en grúas puente y pórtico de clase de servicio M5 y superiores, y las juntas en los ejes de transmisión largos de los mecanismos de desplazamiento de los puentes.
Acoplamiento Crane Oldham
Los acoplamientos Oldham para grúas metálicas son la variante más común. Constan de dos semiacoplamientos con ranuras en sus caras extremas y un disco intermedio con lengüetas perpendiculares en lados opuestos. A medida que el disco se desliza dentro de las ranuras, el acoplamiento Oldham compensa la desalineación radial y angular, así como un pequeño desplazamiento axial, proporcionando una conexión al eje sin holgura o con muy poca holgura.
Condiciones de funcionamiento
- Temperatura: de -20 °C a 70 °C
- Adecuado para bajas velocidades de hasta 250 r/min con carga constante.
- No apto para altas velocidades, cambios de dirección bruscos y frecuentes, ni entornos con estrictos requisitos de ruido y limpieza.
Características principales
- Cada semiacoplamiento se fija a su eje mediante una chaveta o dispositivo de sujeción y presenta una ranura radial perfilada en su extremo para acoplarse al disco intermedio. Esta disposición compacta ofrece reducidas dimensiones radiales y resulta ideal para instalaciones con espacio limitado.
- Dado que transmite potencia mediante contacto mecánico puro sin elementos elastoméricos, su eficiencia de transmisión es alta, superando normalmente la del 98%.
- El acoplamiento elimina las cargas adicionales entre ejes que pueden surgir durante el control automático del motor, distribuye las cargas de manera más uniforme sobre las superficies de trabajo, transmite un par motor considerable y proporciona cierta protección contra sobrecargas.
Aplicaciones
Gracias a su alta rigidez torsional y compensación de desalineación, los acoplamientos Oldham para grúas permiten conectar ejes de alta torsión y baja velocidad. Además, son adecuados para accionamientos que requieren un funcionamiento suave, velocidad moderada o precisión de posicionamiento.
Entre las aplicaciones típicas se incluyen los mecanismos de desplazamiento del puente y del carro de las grúas puente y pórtico de clase de servicio M3 e inferiores, así como las grúas de pluma montadas sobre columna.
Acoplamiento de pasador flexible para grúa
Los acoplamientos flexibles de pasador para grúas unen dos semiacoplamientos mediante pasadores elásticos no metálicos alojados en los orificios de sus bridas. Generalmente fabricados en nailon, estos pasadores transmiten un par relativamente alto, a la vez que ofrecen una compensación limitada para la desalineación del eje.
Condiciones de funcionamiento
- Temperatura: de -20 °C a 70 °C
- Adecuado para accionamientos de motor a reductor, grupos electrógenos y ciclos frecuentes de arranque y parada.
- No es resistente a la inmersión en aceite o disolvente, al envejecimiento a altas temperaturas ni a la fragilización del nailon a bajas temperaturas; no está diseñado para soportar pares de torsión muy elevados.
Características principales
- El diseño con pasadores elásticos es sencillo, fácil de fabricar y rápido de desmontar. Los pasadores de nailon se pueden reemplazar retirando la placa de retención sin necesidad de mover ninguna de las dos mitades del acoplamiento.
- Los pasadores suelen estar fabricados de nylon 6, un material autolubricante que no requiere lubricación externa y mantiene limpia la zona de trabajo, aunque produce un ruido relativamente alto.
- Para un par motor determinado, su diámetro de giro suele ser menor que el de un acoplamiento de engranajes, lo que le confiere un tamaño compacto y un peso ligero, por lo que puede sustituir parcialmente a los acoplamientos de engranajes en muchas aplicaciones.
Aplicaciones
Durante el funcionamiento, los pasadores sufren esfuerzos cortantes y de compresión. Si bien la fuerza de corte es pequeña, la fiabilidad operativa es limitada; por lo tanto, los acoplamientos de pasadores flexibles para grúas están diseñados para accionamientos de velocidad moderada con exigencias modestas, en lugar de para servicios pesados o de alta velocidad.
Se utiliza habitualmente en los mecanismos de traslación de grúas puente y pórtico de clase de servicio inferior a M4.
Acoplamiento de junta universal para grúa
El acoplamiento de junta universal más común para grúas es la junta cardán, que se compone de dos horquillas, un cojinete transversal y un eje fijo. Su estructura con cojinete transversal permite un ángulo considerable entre los ejes —normalmente entre 35° y 45°— y compensa el desplazamiento relativo de los ejes durante el funcionamiento, incluyendo la desalineación axial y angular.
Condiciones de funcionamiento
- Temperatura: de -20 °C a 120 °C de serie, hasta -40 °C con personalización para bajas temperaturas.
- Se utiliza para la transmisión de ejes que se cruzan; una sola junta funciona a velocidad variable, mientras que una disposición de doble junta funciona a velocidad constante.
- No es apto para altas velocidades combinadas con grandes ángulos, condiciones de lubricación deficiente o transmisiones síncronas de precisión.
Características principales
- La junta universal de eje transversal tiene una estructura compacta y racional, una alta capacidad de carga general y una mayor seguridad durante un funcionamiento prolongado.
- Su gran capacidad de carga se traduce en un par de torsión transmitido más elevado, lo que la hace especialmente eficaz para maquinaria donde el diámetro de giro es limitado, ya que proporciona una transmisión de potencia suave.
- Con una eficiencia de transmisión de hasta 98%, aumenta la productividad y contribuye al ahorro de energía.
Aplicaciones
Debido a que una junta universal simple genera fluctuaciones instantáneas de velocidad angular derivadas de su mecanismo de cuatro barras, los sistemas de transmisión de alta precisión suelen emplear una configuración de doble junta universal. Gracias a su capacidad para soportar un par y una velocidad considerables, resulta idónea para transmisiones de alta velocidad o de servicio pesado.
Los acoplamientos de junta universal para grúas se utilizan habitualmente en los ejes de transmisión de larga distancia de grúas puente y pórtico de gran tonelaje. También son adecuados para accionamientos que requieren una gran compensación angular.
Parámetros de selección del acoplamiento de la grúa
| Parámetro | Acoplamiento de engranajes de tambor de grúa | Acoplamiento Crane Oldham | Acoplamiento de pasador flexible para grúa | Acoplamiento de junta universal para grúa |
|---|---|---|---|---|
| Par nominal | 100–250.000 N·m | 16–10 000 N·m | 10–20 000 N·m | 500–500.000 N·m |
| Compensación angular | ≤ 1,5° | ≤ 0,6°–0,7° | ≤ 2° | ≤ 15° |
| Capacidad de amortiguación | Ninguno | Ninguno | Fuerte | Ninguno |
| Se requiere lubricación | Grasa | Grasa | Ninguno | Grasa |
| Aplicaciones típicas | Caja de cambios de tambor, ejes de transmisión largos | Tambores de baja velocidad, transmisiones cortas con gran desalineación. | Motorreductor | Ejes largos y de gran envergadura |
| Ciclo de reemplazo | 3-5 años | 1–3 años (disco de fricción) | 1–1,5 años (alfileres de nailon) | 2–4 años (con carga cruzada) |
Operación segura de acoplamientos de grúas
Dado que el acoplamiento se encuentra entre todos los mecanismos de traslación, afecta directamente al funcionamiento normal de toda la grúa. Se deben observar los siguientes puntos durante su uso:
- El acoplamiento no debe presentar desviación axial ni desplazamiento radial que superen los límites permitidos, para así preservar su función de transmisión.
- No debe haber tornillos sueltos ni faltantes.
- Los engranajes y los acoplamientos Oldham deben lubricarse regularmente, normalmente con grasa cada 2 o 3 meses, para evitar un desgaste excesivo que podría tener consecuencias graves.
- La longitud de contacto entre la cara del diente y el acoplamiento de engranajes no debe ser inferior a 70% del ancho de la cara, y su holgura axial no debe exceder los 5 mm.
- No se permiten grietas; si aparece una grieta, el acoplamiento debe ser reemplazado.
- Las chavetas de acoplamiento deben encajar perfectamente y no deben quedar sueltas.
- En el caso de un acoplamiento de engranajes, cuando el desgaste del espesor de los dientes supera los 15% del espesor original en los mecanismos de elevación o los 25% en los mecanismos de traslación, o siempre que se rompa un diente, el acoplamiento debe ser desechado.
- Los anillos elastoméricos de los acoplamientos de pasador y las juntas de los acoplamientos de engranajes deben sustituirse rápidamente si se dañan o envejecen.
Los acoplamientos para grúas DGCRANE están fabricados con materiales de alta calidad y bajo estrictos estándares de producción. Estos acoplamientos no solo satisfacen diversas necesidades de compensación de par y desalineación, sino que también reducen el tiempo de inactividad inesperado por fallas en la transmisión. Ya sea que necesite acoplamientos elásticos con amortiguación de vibraciones o juntas universales de alto ángulo, los acoplamientos para grúas DGCRANE ofrecen un rendimiento constante, lo que los convierte en la opción ideal para una transmisión de potencia estable y duradera en grúas.
