Aplicações dos rolamentos de giro de escavadeiras em guindastes e turbinas eólicas

A falha de um guindaste sobre esteiras que não consegue manter o ângulo da lança, uma turbina eólica cujo sistema de guinada trava após cinco anos de operação, uma escavadeira com folga na estrutura superior durante a escavação – todas as três falhas podem ser atribuídas à mesma família de componentes e podem ser evitadas com a especificação adequada. O rolamento de giro para escavadeira é um dos tipos de rolamento mais utilizados na indústria pesada, presente em guindastes, turbinas eólicas e muito mais, embora o nome possa sugerir uma única máquina. Na Heng Guan Bearing , fabricamos essa família de rolamentos especificamente para esses tipos de aplicações, e este artigo explica como ele auxilia guindastes de grande porte, quais são os requisitos de carga e momento de inclinação em diferentes aplicações, por que ele é tão importante para os sistemas de guinada e inclinação de turbinas eólicas e como escolher o rolamento certo. Se você está comparando fornecedores de rolamentos de giro para escavadeira para um projeto de guindaste ou energia renovável, este artigo deve ajudar a entender o que você precisa procurar.

Como o rolamento de giro de uma escavadeira suporta guindastes de grande porte?

Em uma escavadeira, o rolamento de giro é instalado entre o chassi e a estrutura superior, permitindo que a cabine e a lança girem independentemente das esteiras. O mesmo princípio mecânico se aplica diretamente aos guindastes. O rolamento é o componente estrutural presente em ambas as máquinas que permite ao operador girar o braço carregado em 360 graus, enquanto a base permanece fixa. Um rolamento de giro robusto é essencial para que um guindaste gire sua lança e contrapeso de forma suave e segura sob carga.

A Heng Guan Bearing fabrica rolamentos de giro para escavadeiras com designs de esferas de contato em quatro pontos de uma carreira, rolos cilíndricos cruzados e rolos cilíndricos de três carreiras, todos populares para guindastes pesados ​​que precisam equilibrar alta capacidade de carga com resistência a impactos de ciclos de giro frequentes. Como fornecedor confiável de rolamentos de giro para escavadeiras, constatamos que as mesmas famílias de rolamentos são escolhidas para guindastes móveis, guindastes de torre e escavadeiras, já que todas as três máquinas têm o mesmo requisito essencial: rotação contínua e precisa sob cargas rigorosas e frequentemente irregulares.

Como a mesma dureza da pista de rolamento de HRC 55–60 com uma profundidade de revestimento de 2.5–5 mm é a mesma desde escavadeiras compactas até guindastes portuários, as regras de projeto em que os engenheiros já confiam podem ser aplicadas diretamente entre os diferentes tipos de máquinas.

Requisitos de capacidade de carga e momento de inclinação em diversas aplicações

Toda aplicação que utiliza um rolamento de giro para escavadeira deve levar em consideração três tipos de carga atuando em conjunto: carga radial, carga axial e momento de inclinação. O momento de inclinação geralmente é o fator determinante na seleção do rolamento, pois aumenta tanto com o peso da carga quanto com a distância do centro do rolamento — um guindaste sustentando uma carga pesada com um longo raio de lança cria um momento de inclinação substancial que o rolamento deve resistir sem deflexão excessiva. As escavadeiras adicionam uma complicação extra: os ciclos de escavação, giro e basculamento introduzem cargas de choque repetidas que um rolamento projetado apenas para rotação constante teria dificuldade em suportar.

Naturalmente, é por isso que os fabricantes utilizam aços-liga forjados de alta resistência e pistas de rolamento endurecidas para conferir ao rolamento de giro da escavadeira a resistência à fadiga exigida por esses ciclos de trabalho. A tabela abaixo compara as características de carga típicas nas aplicações atendidas por esta família de rolamentos.

 Os compradores que buscam rolamentos de giro para escavadeiras fabricados na China devem sempre confirmar a capacidade de carga em relação ao seu ciclo de trabalho específico, em vez de presumir que um tamanho padrão de catálogo atenderá automaticamente a uma aplicação exigente — a mesma família de rolamentos que suporta uma miniescavadeira de 6 toneladas não é automaticamente adequada para uma máquina de mineração de 90 toneladas.

Por que os rolamentos de giro são essenciais para os sistemas de guinada e inclinação das turbinas eólicas?

As turbinas eólicas dependem da mesma tecnologia fundamental de rolamentos encontrada em escavadeiras e guindastes, adaptada para um ambiente de serviço muito diferente. Os rolamentos de guinada ficam entre a torre e a nacela, girando toda a estrutura para que fique de frente para o vento, enquanto os rolamentos de passo ficam na base de cada pá, ajustando o ângulo da pá para otimizar a captação de energia e proteger a estrutura durante ventos fortes. Esses rolamentos devem suportar enormes momentos de tombamento gerados pelo empuxo do rotor, tudo isso enquanto operam de forma confiável por vinte anos ou mais em um ambiente com restrições de manutenção, onde uma substituição não programada pode custar muito mais do que o próprio rolamento.

Vale ressaltar que as estruturas de esferas de contato em quatro pontos com uma única fileira são comuns em sistemas de guinada devido ao seu tamanho compacto, enquanto os designs de fileira dupla ou com rolos cruzados são frequentemente usados ​​em sistemas de inclinação onde é necessária maior precisão rotacional. Sinta-se à vontade para entrar em contato com mia@hgb-bearing.com se estiver especificando um fornecedor de rolamentos de giro para escavadeiras em um projeto de energia eólica — a experiência em diversas aplicações com cálculos de momento de inclinação e vida útil à fadiga se aplica diretamente do setor de equipamentos pesados ​​ao projeto de guinada e inclinação de turbinas.

A disciplina de vida útil que orienta os rolamentos de escavadeiras — lubrificação a cada 250 a 500 horas de operação em condições normais, aperto a cada 100 a 250 horas em condições de poeira ou umidade, com verificação do torque dos parafusos a cada 1,000 horas ou anualmente — se encaixa perfeitamente nos programas de manutenção baseados na condição utilizados em parques eólicos, onde uma manutenção programada é sempre mais vantajosa do que uma substituição por guindaste.

Como selecionar o rolamento de giro correto para escavadeiras, guindastes e turbinas eólicas?

A escolha do rolamento de giro correto para escavadeira começa com uma avaliação honesta da carga aplicada, e não apenas com o diâmetro nominal do rolamento. Calcule a carga radial, a carga axial e — o mais importante — o momento de inclinação nas piores condições de operação e compare esses valores com a capacidade nominal do rolamento, considerando uma margem de segurança adequada para o ciclo de trabalho. A configuração das engrenagens também é importante: engrenagens externas são mais fáceis de usinar e são a escolha mais comum para escavadeiras, enquanto engrenagens internas oferecem uma opção mais compacta e protegida contra detritos, preferida em guindastes de torre e cubos de turbinas com espaço limitado.

A precisão deve corresponder aos requisitos de posicionamento da aplicação, e a linha de rolamentos de giro para escavadeiras da Heng Guan Bearing abrange as classes P0 a P4 para atender desde máquinas de construção em geral até sistemas de passo de turbina com tolerâncias mais rigorosas. Como um fornecedor consolidado de rolamentos de giro para escavadeiras, oferecendo produção personalizada e flexível, trabalhamos diretamente com os clientes para traduzir seus desenhos e cálculos de carga em um rolamento finalizado, em vez de impor a cada projeto um tamanho fixo de catálogo.

 A equipe de P&D da Heng Guan Bearing, composta por 50 pessoas, oferece suporte à engenharia reversa a partir de peças desgastadas quando os desenhos originais não estão disponíveis, e o guia de instalação remota está incluído em cada pedido — ambos os recursos reduzem o risco de que um rolamento bem selecionado seja comprometido por uma troca mal executada.

Conclusão

A capacidade combinada de suportar cargas radiais, axiais e de momento de um rolamento de giro de escavadeira o torna igualmente vital para guindastes e turbinas eólicas. A Heng Guan Bearing projeta cada rolamento considerando o ciclo de trabalho que ele realmente enfrentará.

Perguntas frequentes

P: Por que o mesmo rolamento é usado em escavadeiras, guindastes e turbinas eólicas?

A: Todas as três aplicações precisam de um componente que suporte cargas radiais, axiais e de momento combinadas, permitindo ao mesmo tempo uma rotação controlada.

P: Que tipo de carga geralmente determina a seleção do rolamento de giro da escavadeira?

A: O momento de inclinação é normalmente o caso de carga predominante, especialmente em raios de lança ou lâmina longos.

P: Quais são os graus de precisão oferecidos pela Heng Guan Bearing?

A: Fabricamos em graus de precisão P0, P6, P5 e P4, além de equivalentes ABEC 3 a 9, para atender a diferentes requisitos de aplicação.

P: O rolamento de giro de uma escavadeira é adequado para sistemas de passo de turbinas eólicas?

A: Sim, a mesma tecnologia de rolamentos subjacente, geralmente em formato de dupla carreira ou de rolos cruzados, é comumente usada em aplicações de passo.

P: Quais materiais são usados ​​para aplicações exigentes e sujeitas a impactos?

A: Aços-liga de alta resistência, como o 42CrMo e o 50Mn, com pistas de rolamento endurecidas (HRC 55–60), são normalmente usados ​​para suportar impactos e fadiga decorrentes de ciclos repetidos.

P: Qual é a vida útil esperada de um rolamento de giro de escavadeira?

A: Em condições normais, de 8,000 a 15,000 horas de operação, dependendo da severidade da carga, do regime de lubrificação e do ambiente operacional.

Pronto para adquirir o rolamento de giro da sua escavadeira?

Se você precisa de um rolamento de giro para escavadeira, guindaste ou sistema de inclinação/guinada de turbina eólica, a Heng Guan Bearing pode projetar a solução ideal. Envie um e-mail para mia@hgb-bearing.com hoje mesmo para discutir sua aplicação e especificações.

Referências

1. Harris, TA, & Kotzalas, MN (2006). Análise de rolamentos: conceitos avançados de tecnologia de rolamentos (5ª ed., Vol. 2). CRC Press/Taylor & Francis.

2. Organização Internacional de Normalização. (2007). ISO 281:2007: Rolamentos — Capacidades de carga dinâmica e vida útil nominal (2ª ed.). ISO.

3. Organização Internacional de Normalização. (2006). ISO 76:2006: Rolamentos — Capacidades de carga estática (3ª ed.). ISO. [Incluindo a Emenda 1:2017.]

4. Comissão Eletrotécnica Internacional. (2019). IEC 61400-1:2019: Sistemas de geração de energia eólica — Parte 1: Requisitos de projeto (4ª ed.). IEC.

5. Brändlein, J., Eschmann, P., Hasbargen, L., & Weigand, K. (1999). Rolamentos de esferas e rolos: teoria, projeto e aplicação (3ª ed.). John Wiley e Filhos.

6. Organização Internacional de Normalização. (2015). ISO 9001:2015: Sistemas de gestão da qualidade — Requisitos (5ª ed.). ISO. [Incluindo a Emenda 1:2024.]