Vida útil por fatiga de grúas de fundición: Clase de servicio y análisis de vida útil

Frida

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Tabla de contenido

Descripción general de la grúa de fundición

La tecnología moderna de fundición impone mayores exigencias a la vida útil, las velocidades de elevación y desplazamiento, y la clase de servicio de las grúas de fundición. Además, introduce nuevos requisitos de diseño para los sistemas de transmisión, los controles eléctricos, las cajas de engranajes y otros componentes. A medida que aumenta la clase de servicio general de la grúa de fundición, prevenir la fatiga de los elementos estructurales principales se vuelve esencial para un funcionamiento seguro y fiable.

Una grúa de colada se utiliza para manipular metal fundido o escoria en la producción de metales ferrosos y no ferrosos. Entre sus aplicaciones típicas se incluyen la carga de hierro fundido en un convertidor, el traslado de una cuchara a una torreta de colada continua y el transporte de una cuchara a un horno de refinación. Debido a la exigencia de estas operaciones, las grúas de colada suelen tener una clasificación de servicio general de A6 a A8.

Cálculo de la vida útil y la vida útil por fatiga de las grúas de fundición

El funcionamiento fiable de una grúa de fundición depende de varios factores, entre ellos el diseño, la calidad de fabricación, la precisión de la instalación, las condiciones de funcionamiento, las prácticas de trabajo y el mantenimiento.

Según la norma china GB/T 3811-2008 sobre diseño de grúas, la clase de servicio de una grúa se determina por su espectro de carga y su utilización. El espectro de carga indica la relación entre la carga izada y la capacidad de elevación nominal. La utilización indica el número total de ciclos operativos desde su puesta en servicio hasta su retirada. La Tabla 1 muestra las clases de espectro de carga de la grúa y el coeficiente de espectro de carga Kp, mientras que la Tabla 2 muestra las clases de utilización de la grúa.

clases de espectro de carga de grúa en inglés

clases de utilización de grúas en inglés

Las clases de servicio de las grúas van de A1 a A8. La tabla 3 muestra cómo se relaciona la clase de servicio con la clase de espectro de carga y la clase de utilización.

Estas tablas muestran que la vida útil de una grúa se expresa como el número total de ciclos de operación. Depende de la clase de servicio y de la relación entre la carga típica elevada y la capacidad de elevación nominal. Una grúa de fundición generalmente maneja cargas iguales o cercanas a su capacidad nominal, por lo que su clase de espectro de carga es generalmente Q4 y su clase de servicio es comúnmente A7. Para Q4 y A7, la Tabla 3 proporciona una clase de utilización de U5. La Tabla 2 proporciona entonces un rango total de ciclos de operación de 2,5 x 10.⁵ ＜ CT ≤ 5 X 10⁵.

La sobrecarga ocasional o frecuente puede reducir significativamente el número total de ciclos de funcionamiento.

He aquí un ejemplo: una grúa de fundición A7 utilizada para la carga de convertidores funciona de forma continua, 24 horas al día y 330 días al año. Los 35 días restantes se destinan a la revisión anual y la inspección del horno, el mantenimiento rutinario y las reparaciones ocasionales.

Según la norma, las dos clasificaciones más altas aplicables son U6, Q3, A7 para la grúa completa (T6, L3, M7 para el mecanismo de elevación principal) y U5, Q4, A7 para la grúa completa (T5, L4, M7 para el mecanismo de elevación principal).

Los ciclos operativos totales correspondientes son de 500.000 a 1.000.000 para U6 y de 250.000 a 500.000 para U5.

Con seis ciclos de funcionamiento por hora, la vida útil estimada es de 12 años.

Cr = 6 × 24 × 330 × 12 = 570.240 ciclos.

Este resultado se encuentra dentro del rango de vida útil de diseño para una clasificación y lo excede para la otra, si bien ambas clasificaciones cumplen con la norma de diseño. En la práctica, muchas grúas de colada con carga de convertidores operaron cerca de la clase A8 durante períodos de producción intensiva de acero. Las combinaciones de clases de servicio indicadas no podían cubrir completamente dichas condiciones, y se produjeron fallas estructurales por fatiga de forma ocasional.

La vida útil de una grúa está estrechamente relacionada con la frecuencia de operación, la carga, el proceso de producción y el mantenimiento. Un funcionamiento y mantenimiento adecuados pueden prolongar su vida útil, mientras que las malas prácticas la acortan. Por lo tanto, los diseñadores deben considerar las condiciones reales de operación y analizarlas claramente con los usuarios durante la fase de diseño.

Zora Zhao

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