Giunti nelle applicazioni per gru a portale: precisione ingegneristica per il sollevamento di carichi pesanti.

I materiali utilizzati nella produzione di giunti per impieghi gravosi determinano direttamente la durata di servizio nell'ambiente ostile di una gru a portale. I giunti a ingranaggi destinati all'impiego su gru sono quasi universalmente realizzati in acciai legati a medio tenore di carbonio: leghe come la 42CrMo4 (equivalente alla denominazione britannica 708M40) sono standard per i corpi mozzo e manicotto. Questa lega offre una resistenza alla trazione da 900 a 1.100 MPa dopo il trattamento termico di tempra e rinvenimento, combinata con una buona tenacità alle temperature sotto zero, un aspetto significativo per le gru da esterno che operano durante gli inverni britannici in luoghi come le strutture portuali di Hull o i cantieri navali di Aberdeen.

I denti degli ingranaggi vengono sottoposti a indurimento superficiale, più comunemente cementazione e tempra superficiale, fino a raggiungere una durezza superficiale di 58-62 HRC con una profondità di tempra di 1,0-1,8 mm. Questa combinazione fornisce uno strato di usura indurito che resiste alla fatica da vaiolatura sotto cicli di carico ripetuti, preservando al contempo un nucleo tenace che resiste alla frattura fragile. Per applicazioni in ambienti marini corrosivi, comuni nelle gru portuali di Tilbury o Southampton, i giunti possono ricevere un'ulteriore protezione tramite zincatura a caldo, nichelatura chimica o verniciatura a polvere epossidica, tutti trattamenti che possono essere specificati tramite il servizio di finitura personalizzato di Ever Power.

I giunti a dischi utilizzati negli alberi di trasmissione delle gru ad alta velocità, in particolare nel collegamento tra motore e riduttore intermedio nei sistemi di traslazione elettrica delle gru a ponte, impiegano dischi in acciaio inossidabile austenitico (tipicamente di grado 1.4301 o 1.4401) resistenti alla tensocorrosione. Le flange e gli elementi distanziatori sono realizzati in 42CrMo4 o equivalente, mentre i bulloni di accoppiamento sono in acciaio ad alta resistenza di grado 12.9 per evitare l'allentamento sotto carico ciclico. I giunti flessibili per i collegamenti di encoder e sistemi di feedback nei moderni sistemi di controllo delle gru sono lavorati in lega di alluminio 7075 di grado aerospaziale o in acciaio inossidabile 316, scelti per la loro combinazione di bassa inerzia e resistenza alla corrosione.

Scenario applicativo 1: Movimentazione portuale e portuale — Southampton e Felixstowe

I principali porti britannici per container e merci alla rinfusa dipendono dalle gru a portale sia per il carico delle navi che per il trasferimento a terra. In strutture come il terminal di Southampton di DP World o gli impianti di Felixstowe di Hutchison Ports, le gru a portale sono esposte all'aria marina salmastra, a frequenti piogge, a forti carichi di vento e alla necessità di un funzionamento continuo su più turni. Il giunto del motore di sollevamento di queste gru deve gestire carichi nominali da 10 a 50 tonnellate con cicli di avvio e arresto che si ripetono centinaia di volte per turno. I giunti a ingranaggi sigillati secondo lo standard IP67 contro l'ingresso di acqua, con rivestimenti resistenti alla corrosione e lubrificante sintetico di grado marino, sono la soluzione preferita dagli ingegneri portuali lungo la costa meridionale del Regno Unito. Il giunto deve tollerare le oscillazioni della struttura della gru indotte dal vento, che si traducono in un disallineamento angolare dinamico della trasmissione: una condizione di esercizio che i giunti a ingranaggi, con i loro profili dei denti bombati, gestiscono con notevole efficienza, mantenendo la continuità della trasmissione della coppia anche in condizioni di deformazione strutturale che causerebbero, nei giunti rigidi, momenti flettenti dannosi sugli alberi del motore e del riduttore.

Scenario applicativo 2: Lavorazione dell'acciaio e dei metalli — Sheffield e Rotherham

L'industria siderurgica del South Yorkshire, con centro a Sheffield e Rotherham, rimane uno degli ambienti più esigenti della Gran Bretagna per i componenti delle gru. Le gru a portale degli impianti di forni ad arco elettrico movimentano siviere di acciaio fuso, lingotti a temperature superiori a 1.000 °C e rottami grezzi. Il giunto che collega il motore di sollevamento al riduttore del tamburo in una gru per siviere d'acciaio opera in presenza di calore irradiato, polveri metalliche aerodisperse e carichi d'urto generati dall'improvviso aggancio di una benna piena di rottami. In queste condizioni, la progettazione del giunto deve privilegiare la stabilità termica, la tenuta stagna del lubrificante per prevenire la liquefazione del grasso ad alte temperature e una costruzione robusta in grado di resistere ai danni da impatto causati dalla caduta di detriti. I giunti a ingranaggi con tenute a labirinto e grasso sintetico ad alta temperatura, in genere di grado NLGI 2 con una temperatura nominale minima di 160 °C, rappresentano la soluzione consolidata. Ever Power ha fornito gruppi di accoppiamento agli operatori di gru del South Yorkshire conformi alla norma BS 466 e ai requisiti del regolamento LOLER (Lifting Operations and Lifting Equipment Regulations 1998), garantendo che ogni componente della trasmissione soddisfi gli standard di sicurezza previsti dalla legge britannica per il sollevamento di macchinari in aree pericolose.

Scenario applicativo 3: Cantieristica navale e fabbricazione offshore — Newcastle e Glasgow

La ripresa dell'attività cantieristica nel Regno Unito – dai programmi navali di BAE Systems sul Clyde alla fabbricazione di impianti per le energie rinnovabili offshore nel nord-est – ha rinnovato la domanda di sistemi di gru a portale in grado di sollevare grandi blocchi strutturali, ruotarli per la saldatura e posizionarli con precisione millimetrica. In queste applicazioni, il giunto di rotazione è forse il componente tecnicamente più complesso dell'intera gru. Il meccanismo di rotazione deve far ruotare la sovrastruttura della gru in modo fluido, senza scatti o slittamenti, anche alle bassissime velocità di avanzamento necessarie per il posizionamento di precisione delle sezioni dello scafo. I giunti a disco eccellono in questa applicazione: la loro elevata rigidità torsionale minimizza il ritardo di posizionamento, mentre la flessibilità del disco sottile assorbe il carico strutturale ciclico derivante dalla rotazione della gru stessa sul suo cuscinetto. Gli ingegneri addetti alla manutenzione dei cantieri navali di Glasgow e Newcastle hanno scoperto che i giunti a disco durano tre o più volte più a lungo dei giunti a ganasce flessibili nei sistemi di rotazione, principalmente perché non vi sono elementi elastomerici soggetti a fatica sotto il costante carico oscillatorio di una gru che indicizza ripetutamente la sua posizione di rotazione durante un turno di lavoro.

Scenario applicativo 4: Calcestruzzo prefabbricato e ingegneria civile — Birmingham e Manchester

Nel settore britannico della prefabbricazione in calcestruzzo, con importanti stabilimenti produttivi intorno a Birmingham, Coventry e Manchester, le gru a portale movimentano travi, lastre e sezioni di ponti in calcestruzzo con un peso che varia da 5 a oltre 100 tonnellate. A differenza delle gru per acciaierie, le gru per la prefabbricazione operano in ambienti esterni o semi-coperti, soggetti a temperature sotto zero, polvere di calcestruzzo e umidità. Le specifiche dei giunti nei sistemi di trasmissione delle gru per prefabbricazione devono garantire la tenuta all'umidità, l'esclusione della polvere e la resistenza ai significativi carichi d'urto dinamici associati al sollevamento di elementi rigidi in calcestruzzo, il cui trasferimento di carico è praticamente istantaneo, a differenza del graduale tensionamento delle funi tipico dei carichi flessibili. I giunti a ingranaggi con guarnizioni a labirinto e rivestimenti resistenti agli agenti atmosferici del calcestruzzo si sono dimostrati costantemente affidabili in queste installazioni. Diversi produttori di prefabbricati in calcestruzzo operanti nelle West Midlands hanno standardizzato l'utilizzo di giunti a ingranaggi su tutta la loro flotta di gru, spinti dalla combinazione di bassi requisiti di manutenzione e semplicità della catena di fornitura: sostituire un giunto di dimensioni standard è più semplice e veloce rispetto alla gestione di un inventario di diversi tipi di inserti elastomerici su una flotta di giunti eterogenea.

“Dopo essere passati ai giunti a disco Ever Power per i nostri azionamenti di rotazione delle gru, non abbiamo avuto un solo arresto imprevisto dovuto a problemi ai giunti in diciotto mesi. Il supporto tecnico durante la fase di selezione è stato completo e le flange personalizzate si adattavano perfettamente alle dimensioni del nostro riduttore. Per qualsiasi operatore di gru che stia valutando un aggiornamento dei giunti, non esiterei a raccomandare Ever Power.”

"Per le operazioni su più turni della nostra acciaieria di Rotherham, ci riforniamo di giunti per gru e nel corso degli anni abbiamo provato diversi fornitori. I giunti a ingranaggi di Ever Power si distinguono costantemente per la qualità superiore in termini di precisione della geometria dei denti e profondità del trattamento termico. La loro capacità di realizzare un semigiunto su misura in base al nostro disegno entro due settimane ci permette di rispettare i programmi di manutenzione delle gru."

“La nostra flotta di gru portuali presso il terminal container di Southampton opera in aria salmastra e sotto forti piogge per gran parte dell'anno. I giunti a ingranaggi sigillati di Ever Power con rivestimento di grado marino si sono dimostrati molto più resistenti rispetto ai giunti standard che utilizzavamo in precedenza. Il prezzo era competitivo rispetto alle alternative europee e la consegna al nostro deposito nel Regno Unito è stata più rapida del previsto.”