Tema 6 Carriles y Ruedas

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Tema 6Carriles y Ruedas
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• La práctica totalidad de los aparatos de
  elevación utilizan como medio de rodadura ruedas
  de acero sobre carril metálico. Únicamente los
  vehículos grúa y pórticos autoportantes
  especiales incorporan neumáticos, o plataformas
  con ruedas de bandaje.
• Características comunes
• Permiten una fácil rodadura del elemento
  rodante.
• Conforman un perfil equilibrado
• Presentan un valor adecuado de inercia.

Tipos de carriles
Llantón Son carriles ordinarios. Se emplean
frecuentemente sobre los caminos de rodadura
implementados sobre perfiles laminados o vigas
cajón (rodadura de carros de puentes grúa, grúas
pórtico o grúas consola). Se suministran con las
esquinas superiores redondeadas o achaflanadas,
con superficie bombeada.
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Burbach Son carriles de uso frecuente tanto en
carriles elevados como sobre fundación de
hormigón. Presentan una cabeza ancha para
soportar las grandes cargas y un patín muy ancho
que facilita su fijación.
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Vignole Existe una tendencia a utilizar este
tipo de carril frente al tipo Burbach debido a su
mayor relación inercia/peso. Actualmente se
utiliza únicamente en rodadura de ferrocarriles.
Su empleo es más frecuente en Estados Unidos.
Plano Empleado para elementos de rodadura sin
pestaña.
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Se trata de perfiles diseñados para un uso
específico, que es permitir el desplazamiento de
grúas, desde las más pequeñas hasta las más
grandes que se pueden ver en los macropuertos y
terminales de carga. Los requerimientos de
velocidad son bajos, pero las exigencias de carga
a soportar son muy altas. Los estándares más
habituales en Europa para estos raíles son la
norma DIN 536 y MRS.
Accesorios de fijación o sujeción adecuados para
cada tipo de raíl, en particular - Bridas de
unión. - Placas de asiento y de anclaje. - Grapas
o clips de sujeción, de todos los tipos
existentes. - Traviesas o durmientes, metálicas o
de madera. - Tirafondos y clavos de vía -
Tornillos, tuercas, arandelas de todo tipo
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(No Transcript)
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Carriles - Cálculo
Cálculo de carriles sobre cimentación de
hormigón Cuando el carril se apoya en toda su
longitud sobre hormigón es necesario comprobar la
presión específica y la solicitación del carril a
flexión, teniendo en cuenta la deformación
elástica del hormigón. Fórmulas aproximadas para
el cálculo
Presión específica bajo el patín (MPa)
Solicitación del carril (MPa)
Se admite p 2 MPa para un hormigón de buena
calidad y Smáx 250 MPa.
P- reacción de cada rueda, N. b- anchura del
rail, m. W-módulo resistente del carril, m3. I-
momento de inercia del carril, m4. Em- módulo de
elasticidad del hormigón 14,5 GPa. E- módulo de
elasticidad del acero 210 GPa.
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Carriles - Cálculo
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Ruedas

• Las ruedas metálicas son el elemento de apoyo que
  facilitan el desplazamiento en los aparatos de
  elevación.
• Las ruedas unidas directamente al elemento motriz
  son denominadas tractoras, el resto son libres.
• Los perfiles de rodadura pueden constar de uno o
  dos salientes laterales o pestañas, con objeto de
  direcionar el movimiento de la rueda a lo largo
  de los raíles. Las ruedas sin pestañas pueden
  utilizarse solamente en presencia de rodillos
  guía complementarios con el eje vertical de
  rotación.
• La superficie de rodadura puede ser cilíndrica o
  cónica. La conicidad habitualmente alcanza el
  valor 120 (116 en ruedas americanas) con los
  vértices del cono hacia el exterior.

Tipos de perfiles de rodadura
Llanta cilíndrica grúas con accionamiento
independiente, grúas que tiene un número de
ruedas mayor que cuatro y ruedas libres Llanta
cónica grúas con mecanismo de avance con
accionamiento central y con dos ruedas
impulsoras. Las llantas suelen ser de 30 a 40 mm
más anchas que el carril, tal que exista el juego
necesario para el guiado.

• Pestaña única, se utiliza
• Cuando la distancia entre carriles no sobrepasa
  los cuatro metros y ambos caminos se encuentran
  en la misma cota vertical. La disposición de las
  pestañas de las ruedas en un rail es opuesta a la
  disposición de las pestañas de las ruedas del
  otro rail.
• En los carros de apoyo y suspendidos de los
  puentes grúa.
• En los carros suspendidos que se desplazan por
  un monorail.

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Ruedas
P, reacción en kg. h, espesor del ala en cm.
Flexión del ala perpendicular al alma
Flexión en una sección normal a la viga
Flexión del ala perpendicular al alma Valor
admisible según DIN120
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Ruedas

• En ciertos aparatos, sobre todo en puentes grúa
  se constata un elevado desgaste de las pestaña.
  En los puentes grúa, la relación de la carga a la
  distancia entre ejes es muy desfavorable, y se
  originan avances diferentes en ambos carriles.
• factores que provocan la marcha inclinada
• Las diferencias en los diámetros de las ruedas
  motoras.
• Mal alineamiento de los ejes de las ruedas.
• Vía de rodadura mal montada.
• El efecto que produce es frotamiento elevado
  sobre la pestaña, con el consecuente desgaste. En
  todos esto casos una ligera conicidad de la
  llanta se ha revelado como remedio eficaz.

El adelantamiento de un lado de la grúa respecto
al otro genera la rodadura de la rueda retrasada
por su mayor diámetro, alineándose
automáticamente el tren sin la participación de
las pestañas
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Ruedas
La utilización de rueda sin pestaña con rodillos
guía disminuye esencialmente las pérdidas por
rozamiento por el carril, ya que el rozamiento de
deslizamiento de las pestañas se sustituye por el
de rodadura del rodillo. Como consecuencia,
disminuye la potencia de los motores de
translación y aumenta considerablemente la vida
de la rueda.
Número de ruedas impulsoras es función de la
capacidad de carga y del tramo de la guía. Grúas
de Baja capacidad de carga
cuatro ruedas impulsoras Grúas de
alta capacidad de carga
mayor número de ruedas impulsoras.
Estas se colocan dos a dos en balancines.
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Ruedas
Cálculo de las ruedas propulsoras TEORIA DE
HERZT.
Distribución Presiones semieliptica
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Ruedas
Simplificación mismo coef. poisson
Acero vs Acero
Valores admisibles para el coeficiente K en kg/cm2
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Ruedas
Cálculo de las ruedas de un aparato de elevación
NORMA DIN 15070

• c1 - coeficiente del material
• c2 - coeficiente del numero de revoluciones
• c3 - coeficiente de vida de la rueda
• d1 - diametro de la rueda
• k - anchura de la cabeza del carril
• n - n de revoluciones de la rueda
• P - compresión
• Padm - compresión admisible entre rueda y carril
• rl - radio de redondeado de la cabeza del carril
• r2 - radio del arco de la cabeza del carril
• k-r1 - anchura util de la cabeza del carril
• v - velocidad de marcha
• R - carga de la rueda
• Rmáx - carga maxima de la rueda
• Rmin - carga minima de la rueda
• Ro - carga característica de la rueda

La carga característica de la rueda Ro resulta de
la primera ecuación con Padm5,6 N/mm2 (c11)
c2c31 Ro5,6d1(k-2r1)
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Ruedas
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Ruedas

• Las pestañas deben ser ampliamente dimensionadas,
  son solicitadas por las fueras de guiado
  frecuentemente muy importantes y están expuestas
  a un gran desgaste. Chapas de retención DIN15058.
• Esto es igualmente válido para la llanta de la
  rueda, solicitada localmente por las grandes
  reacciones normalmente admitidas en los aparatos
  de elevación y por el desgaste acelerado del
  servicio duro.
• En el caso de rueda libre sobre eje fijo, la
  unión entre rueda y eje se lleva a cabo mediante
  casquillos de bronce y rodamientos.
• En las ruedas motoras es útil transmitir el
  esfuerzo tangencial mediante casquillos y
  rodamientos que absorben los esfuerzos de
  cortadura.
• La facilidad de montaje y desmontaje es un factor
  influyente en el diseño de la instalación, el
  cambio de ruedas y rodamientos es una operación
  relativamente frecuente.

Montaje sobre casquillo de bronce
Rueda normalizada DIN15046
Fijación de corona mediante casquillos de
cortadura
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RuedasSegún Norma DIN15049
Ruedas con cojinetes de bronce lisos
Ruedas con rodamientos
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Ruedas
Cálculo de la resistencia a la rodadura (ruedas
de un aparato de elevación)
Básicamente comprende la resistencia a la
rodadura rozamientos del eje, a estas se le
añaden los rozamientos de las pestañas y de los
cubos. Además los carriles nunca están
rigurosamente planos y el montaje de estos como
el de las ruedas no es exacto, así como sus
diámetros. Se debería evaluar aparte la
resistencia debida a inclinaciones, trazado y
efecto del viento. Basada en resultados
experimentales en condiciones de servicio
medias(Reacc5 kg/Tn), da la resistencia a la
rodadura w (en kg por tonelada de reacción)
debida a los dos fenómenos expuestos, así como la
resistencia total wtot(5 kg/Tn) teniendo en
cuenta las resistencias suplementarias.
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Ejercicio 1
Problema. Una grúa pórtico tiene 2 vigas
principales. Altura 5 m. Luz 10 m. Qutil
35000 kg. Gancho doble de 150 kg. Velocidad
traslación carro 80 m/min. Velocidad de
traslación grúa 10 m/min. Resistencia a la
tracción mínima del material de la ruedas 740
N/mm2. Trabaja el 50 del tiempo. Perfil Burbach
A 65 para la rodadura del pórtico y llanton 50.40
para la rodadura del carro. El tambor de doble
ramal esta centrado en el carro. Calcular ruedas
de traslación a) de carro y b) de pórtico. (Se
hacen las siguientes estimaciones para los pesos
Pcarro 2500kg, Pestructura 32000kg).
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Ejercicio 2

• Problema. Dimensionar el puente grúa de la
  figura. Debe elevar una carga util de 20000 kg.
  El cable tiene una resistencia de 180 kg/mm2. El
  aparato posee una frecuencia aproximada igual de
  cargas pequeñas, medianas y máximas, y se le
  estima una duración del mecanismos de 12500
  horas.
• DATOS
• Qcarro 1300kg Qgrúa 4000kg
• - mecanismo de elevación
• montaje 4 ramales
• Stambor 160MPa
• velocidad de elevaci6n vL 12m/min ,
• Rendimiento transmisión 85
• - rodadura del carro y del puente
• velocidad de traslación vtrasnlación 40 m/min
• Padm. 7.0 N/mm2
• funcionamiento del mecanismo de rodadura 30 por
  hora