Una grúa montada sobre camión necesita tanto fuerza de giro como un soporte robusto para mover una carga alrededor del vehículo. En algunas grúas articuladas pequeñas y medianas, un cilindro giratorio de piñón y cremallera proporciona la fuerza de giro. Mientras tanto, un rodamiento de giro soporta la estructura superior giratoria y transfiere las cargas de elevación a la base.

Estas piezas funcionan juntas, pero sus funciones son diferentes. Comprender esa diferencia ayuda en la selección de componentes, la detección de fallos y el cuidado diario.

¿Cómo funciona un cilindro giratorio de piñón y cremallera?

Un cilindro giratorio de piñón y cremallera convierte la presión hidráulica en movimiento giratorio.

Primero, el aceite a presión empuja un pistón conectado a una cremallera dentada. A medida que la cremallera se mueve en línea recta, sus dientes engranan con un piñón. El piñón hace girar la columna giratoria de la grúa o la estructura superior a través de la conexión de salida.

Al invertir el flujo de aceite, la cremallera se mueve en la dirección opuesta. Como resultado, la grúa puede girar a la izquierda o a la derecha.

La cremallera tiene una carrera fija, por lo que la rotación está limitada. Según el diseño, el ángulo disponible puede oscilar entre 270° y 400°. Incluso una unidad con más de 360° de desplazamiento debe eventualmente invertir la dirección; no puede girar continuamente.

¿Qué hace el cilindro giratorio?

El cilindro giratorio suministra el par de torsión necesario para mover la pluma, la columna y el equipo conectado alrededor de la base de la grúa. Esto permite al operador colocar una carga junto al camión o moverla entre posiciones de trabajo.

Sus funciones principales incluyen:

• Generación de par de giro: La fuerza hidráulica se convierte en el par necesario para girar la estructura superior.
• Control de movimiento: La válvula direccional selecciona la rotación izquierda o derecha, mientras que el control de flujo ayuda a establecer la velocidad.
• Soporte para un posicionamiento preciso: Un control de válvula adecuado y un engranaje correctamente ajustado permiten movimientos pequeños y controlados.
• Adaptación a espacios reducidos: Un actuador integrado puede reducir el espacio necesario para un motor y una caja de engranajes independientes.

Sin embargo, el mecanismo de engranaje no se autobloquea mecánicamente. El mantenimiento de la posición depende del circuito hidráulico, del estado de los sellos y de cualquier freno o dispositivo de retención instalado.

Una disposición adecuada de doble válvula de contrapeso puede ayudar a controlar el movimiento impulsado externamente y reducir la deriva. La selección y los ajustes de las válvulas deben coincidir con el diseño de la grúa.

¿Qué hace el cojinete de giro?

El cojinete de giro forma la unión giratoria entre la estructura superior de la grúa y su base fija.

El cojinete de giro de la grúa está diseñado para soportar cargas combinadas:

• Carga axial: Fuerza que actúa a lo largo del eje de rotación.
• Carga radial: Fuerza que actúa perpendicularmente al eje de rotación.
• Momento de vuelco: El efecto de inclinación creado por la carga y el alcance de la pluma.

También guía la rotación y ayuda a mantener la alineación.

En un diseño con un cojinete de giro independiente, el cojinete y sus conexiones atornilladas forman la ruta principal para las cargas de elevación. Estas fuerzas luego pasan a través de la base de la grúa, el bastidor auxiliar y el sistema de soporte del vehículo.

El accionamiento de piñón y cremallera principalmente suministra el par de giro. Sin embargo, sus dientes y eje todavía experimentan fuerzas de engranaje. Una mala alineación o un movimiento estructural excesivo pueden aumentar esas fuerzas y dañar el accionamiento.

Algunas grúas utilizan una columna y bujes en lugar de una corona de orientación independiente. Por lo tanto, siempre confirme la disposición de soporte real en los planos de la grúa.

¿Por qué utilizar esta combinación en una grúa de pluma articulada?

Un actuador de piñón y cremallera con una disposición de rodamiento adecuada ofrece una solución compacta para giro de ángulo limitado.

El trayecto corto de accionamiento puede proporcionar una respuesta directa. Además, un sistema bien diseñado puede ofrecer arranques suaves, reversos controlados y un posicionamiento útil a bajas velocidades.

Estas características son adecuadas para trabajos como:

• Plantación de árboles y trabajos de paisajismo.
• Mantenimiento de servicios públicos.
• Tareas de elevación municipales.
• Carga y descarga en áreas de trabajo estrechas.

El sistema también puede tener menos componentes de accionamiento que un motor independiente y un conjunto de caja de engranajes. Sin embargo, el costo total y las necesidades de servicio dependen del tamaño del actuador, los controles y el ciclo de trabajo.

Un movimiento suave y un juego bajo son resultados del diseño, en lugar de características automáticas de cada unidad de piñón y cremallera.

Accionamiento de piñón y cremallera frente a accionamiento de motor hidráulico

La rotación continua también requiere un tendido de mangueras o acoplamientos giratorios adecuados, además de anillos colectores eléctricos donde sea necesario. Un motor hidráulico por sí solo no permite que toda la grúa pueda girar sin limitaciones.

Asimismo, la capacidad de la grúa por sí sola no determina el mejor accionamiento. El par de torsión requerido, el alcance, la velocidad de funcionamiento, el espacio y el ciclo de trabajo influyen.

Fallos comunes y sus posibles causas

Desviación de giro después de detenerse

Las posibles causas incluyen fugas en el sello del pistón, fugas a través de las válvulas de control o de retención y ajustes incorrectos de las válvulas. El par de torsión externo puede provenir del viento, la inclinación del vehículo o el movimiento de la carga.

Ruido, tirones o puntos de tensión

Compruebe si hay falta de lubricación, pistas de rodadura dañadas, pernos de montaje sueltos y engranajes desiguales. Las guías desgastadas de la cremallera también pueden hacer que se desaline.

Rotación débil bajo carga

Una baja presión de suministro, fugas internas, un exceso de presión de retorno o una válvula restringida pueden reducir el par de salida. El aumento de la fricción del rodamiento también puede dificultar el giro de la grúa.

Impacto pesado cerca del límite de recorrido

El funcionamiento rápido, la falta de amortiguación, un ajuste incorrecto de la amortiguación o topes dañados pueden provocar un impacto fuerte. Dependiendo del circuito, los pasajes de amortiguación bloqueados también pueden crear una presión anormal.

Dientes astillados o rotos

Las cargas de choque, los impactos repetidos contra los topes, el contacto deficiente entre los dientes o las conexiones estructurales sueltas pueden sobrecargar los dientes del engranaje.

Fugas externas de aceite

Inspeccione los sellos de la tapa extrema, los retenes del eje, los accesorios y las mangueras. Un actuador de piñón y cremallera no siempre tiene un vástago de pistón expuesto, por lo que los puntos de fuga varían según el diseño.

Estos síntomas pueden compartir varias causas. Confirme la falla con el procedimiento de inspección del fabricante antes de reemplazar las piezas.

Controles y mantenimiento diarios

Comience con los soportes del rodamiento y otras conexiones portantes. Inspeccione los pernos en los intervalos de servicio indicados, utilizando el método especificado por el fabricante y los requisitos de precarga. El apriete repetido sin un procedimiento definido puede dañar los elementos de fijación.

A continuación, lubrique las superficies de los cojinetes y los engranajes cuando sea necesario. Utilice la grasa especificada y evite introducir suciedad.

Además, revise:

• Mangueras, accesorios, cubiertas y sellos en busca de fugas.
• Juego del rodamiento y cambios en el juego de los engranajes.
• Topes, sensores de ángulo y dispositivos de amortiguación.
• Ruido inusual o movimiento desigual durante una comprobación funcional aprobada.
• Mantenimiento de la posición en las condiciones definidas en el manual de servicio.

Baje y asegure la carga, luego aísle la energía hidráulica almacenada antes de trabajar en la reparación. Cualquier prueba de retención con carga debe seguir el procedimiento del fabricante de la grúa.

Elegir un cilindro giratorio para su grúa

La selección comienza con el par de giro y el ángulo de recorrido necesarios. A continuación, compruebe la presión de trabajo, el caudal disponible, el espacio de montaje, la conexión del eje, el ciclo de trabajo y las cargas externas previstas.

El sistema de soporte también requiere verificaciones independientes de la capacidad del rodamiento, la carga de los pernos y la rigidez del montaje. El tonelaje de la grúa por sí solo no es suficiente para dimensionar ninguno de los componentes.

Shellppon Hydraulic ofrece soluciones de cilindros hidráulicos y componentes de actuadores giratorios. Para una consulta sobre su proyecto, comparta sus planos, el par de torsión necesario, el ángulo de rotación, la presión y los detalles de montaje a través de la página de contacto de Shellppon.