Tema 6

Carriles y Ruedas

La prctica totalidad de los aparatos de elevacin utilizan como medio de rodadura ruedas de acero sobre carril metlico. nicamente los vehculos gra y prticos autoportantes especiales incorporan neumticos, o plataformas con ruedas de bandaje.Caractersticas comunes: Permiten una fcil rodadura del elemento rodante.Conforman un perfil equilibradoPresentan un valor adecuado de inercia.

Llantn

Son carriles ordinarios. Se emplean frecuentemente sobre los caminos de rodadura implementados sobre perfiles laminados o vigas cajn (rodadura de carros de puentes gra, gras prtico o gras consola).Se suministran con las esquinas superiores redondeadas o achaflanadas, con superficie bombeada.Tipos de carriles

Burbach

Son carriles de uso frecuente tanto en carriles elevados como sobre fundacin de hormign. Presentan una cabeza ancha para soportar las grandes cargas y un patn muy ancho que facilita su fijacin.

Plano

Empleado para elementos de rodadura sin pestaa.Vignole

Existe una tendencia a utilizar este tipo de carril frente al tipo Burbach debido a su mayor relacin inercia/peso. Actualmente se utiliza nicamente en rodadura de ferrocarriles. Su empleo es ms frecuente en Estados Unidos.

Accesorios de fijacin o sujecin adecuados para cada tipo de ral, en particular:- Bridas de unin.- Placas de asiento y de anclaje.- Grapas o clips de sujecin, de todos los tipos existentes.- Traviesas o durmientes, metlicas o de madera.- Tirafondos y clavos de va - Tornillos, tuercas, arandelas de todo tipoSe trata de perfiles diseados para un uso especfico, que es permitir el desplazamiento de gras, desde las ms pequeas hasta las ms 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 estndares ms habituales en Europa para estos rales son la norma DIN 536 y MRS.

Carriles - ClculoSe admite p= 2 MPa para un hormign de buena calidad y Smx= 250 MPa.Clculo de carriles sobre cimentacin de hormign

Cuando el carril se apoya en toda su longitud sobre hormign es necesario comprobar la presin especfica y la solicitacin del carril a flexin, teniendo en cuenta la deformacin elstica del hormign.

Frmulas aproximadas para el clculo:P- reaccin de cada rueda, N.b- anchura del rail, m.W-mdulo resistente del carril, m3.I- momento de inercia del carril, m4.Em- mdulo de elasticidad del hormign= 14,5 GPa.E- mdulo de elasticidad del acero = 210 GPa.

Presin especfica bajo el patn (MPa)

Solicitacin del carril (MPa)

Carriles - Clculo

RuedasLas ruedas metlicas son el elemento de apoyo que facilitan el desplazamiento en los aparatos de elevacin.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 pestaas, con objeto de direcionar el movimiento de la rueda a lo largo de los rales. Las ruedas sin pestaas pueden utilizarse solamente en presencia de rodillos gua complementarios con el eje vertical de rotacin.La superficie de rodadura puede ser cilndrica o cnica. La conicidad habitualmente alcanza el valor 1:20 (1:16 en ruedas americanas) con los vrtices del cono hacia el exterior.Llanta cilndrica: gras con accionamiento independiente, gras que tiene un nmero de ruedas mayor que cuatro y ruedas libresLlanta cnica: gras con mecanismo de avance con accionamiento central y con dos ruedas impulsoras.Las llantas suelen ser de 30 a 40 mm ms anchas que el carril, tal que exista el juego necesario para el guiado.Tipos de perfiles de rodaduraPestaa nica, se utiliza:

Cuando la distancia entre carriles no sobrepasa los cuatro metros y ambos caminos se encuentran en la misma cota vertical. La disposicin de las pestaas de las ruedas en un rail es opuesta a la disposicin de las pestaas de las ruedas del otro rail. En los carros de apoyo y suspendidos de los puentes gra. En los carros suspendidos que se desplazan por un monorail.

RuedasFlexin en una seccin normal a la vigaFlexin del ala perpendicular al almaFlexin del ala perpendicular al almaValor admisible segn DIN120P, reaccin en kg. h, espesor del ala en cm.

RuedasEn ciertos aparatos, sobre todo en puentes gra se constata un elevado desgaste de las pestaa. En los puentes gra, la relacin 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 dimetros de las ruedas motoras.Mal alineamiento de los ejes de las ruedas.Va de rodadura mal montada.

El efecto que produce es frotamiento elevado sobre la pestaa, 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 gra respecto al otro genera la rodadura de la rueda retrasada por su mayor dimetro, alinendose automticamente el tren sin la participacin de las pestaas

RuedasLa utilizacin de rueda sin pestaa con rodillos gua disminuye esencialmente las prdidas por rozamiento por el carril, ya que el rozamiento de deslizamiento de las pestaas se sustituye por el de rodadura del rodillo. Como consecuencia, disminuye la potencia de los motores de translacin y aumenta considerablemente la vida de la rueda.Nmero de ruedas impulsoras: es funcin de la capacidad de carga y del tramo de la gua.

Gras de Baja capacidad de carga cuatro ruedas impulsoras

Gras de alta capacidad de carga mayor nmero de ruedas impulsoras. Estas se colocan dos a dos en balancines.

RuedasClculo de las ruedas propulsoras: TEORIA DE HERZT.Distribucin Presionessemieliptica

RuedasValores admisibles para el coeficiente K en kg/cm2Simplificacin: mismo coef. poissonAcero vs Acero

Ruedasc1 - coeficiente del materialc2 - coeficiente del numero de revolucionesc3 - coeficiente de vida de la ruedad1 - diametro de la ruedak - anchura de la cabeza del carriln - n de revoluciones de la ruedaP - compresinPadm - compresin admisible entre rueda y carrilrl - radio de redondeado de la cabeza del carrilr2 - radio del arco de la cabeza del carrilk-r1 - anchura util de la cabeza del carrilv - velocidad de marchaR - carga de la ruedaRmx - carga maxima de la ruedaRmin - carga minima de la ruedaRo - carga caracterstica de la ruedaClculo de las ruedas de un aparato de elevacin: NORMA DIN 15070La carga caracterstica de la rueda Ro resulta de la primera ecuacin con:

Padm=5,6 N/mm2 (c1=1) c2=c3=1 Ro=5,6d1(k-2r1)

Ruedas

RuedasLas pestaas deben ser ampliamente dimensionadas, son solicitadas por las fueras de guiado frecuentemente muy importantes y estn expuestas a un gran desgaste. Chapas de retencin DIN15058.Esto es igualmente vlido para la llanta de la rueda, solicitada localmente por las grandes reacciones normalmente admitidas en los aparatos de elevacin y por el desgaste acelerado del servicio duro.En el caso de rueda libre sobre eje fijo, la unin entre rueda y eje se lleva a cabo mediante casquillos de bronce y rodamientos.En las ruedas motoras es til 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 diseo de la instalacin, el cambio de ruedas y rodamientos es una operacin relativamente frecuente.

Rueda normalizada DIN15046Montaje sobre casquillo de bronceFijacin de corona mediante casquillos de cortadura

RuedasSegn Norma DIN15049Ruedas con rodamientosRuedas con cojinetes de bronce lisos

RuedasClculo de la resistencia a la rodadura (ruedas de un aparato de elevacin): Bsicamente comprende la resistencia a la rodadura + rozamientos del eje, a estas se le aaden los rozamientos de las pestaas y de los cubos. Adems los carriles nunca estn rigurosamente planos y el montaje de estos como el de las ruedas no es exacto, as como sus dimetros. Se debera evaluar aparte la resistencia debida a inclinaciones, trazado y efecto del viento.

Basada en resultados experimentales en condiciones de servicio medias(Reacc=5 kg/Tn), da la resistencia a la rodadura w (en kg por tonelada de reaccin) debida a los dos fenmenos expuestos, as como la resistencia total wtot(5 kg/Tn) teniendo en cuenta las resistencias suplementarias.

Ejercicio 1Problema. Una gra prtico tiene 2 vigas principales. Altura = 5 m. Luz = 10 m. Qutil = 35000 kg. Gancho doble de 150 kg. Velocidad traslacin carro = 80 m/min. Velocidad de traslacin gra = 10 m/min. Resistencia a la traccin mnima del material de la ruedas = 740 N/mm2. Trabaja el 50% del tiempo. Perfil Burbach A 65 para la rodadura del prtico y llanton 50.40 para la rodadura del carro. El tambor de doble ramal esta centrado en el carro. Calcular ruedas de traslacin a) de carro y b) de prtico. (Se hacen las siguientes estimaciones para los pesos: Pcarro = 2500kg, Pestructura = 32000kg).

Ejercicio 2Problema. Dimensionar el puente gra 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 pequeas, medianas y mximas, y se le estima una duracin del mecanismos de 12500 horas.

DATOS:

Qcarro = 1300kg; Qgra = 4000kg

- mecanismo de elevacin:montaje: 4 ramalesStambor = 160MPa

velocidad de elevaci6n: vL = 12m/min , Rendimiento transmisin = 85%

- rodadura del carro y del puente:velocidad de traslacin: vtrasnlacin = 40 m/minPadm.= 7.0 N/mm2

funcionamiento del mecanismo de rodadura: 30% por horaperfil Burbach