Argano per ascensore da cantiere a cremagliera e pignone: limiti di usura, gioco e prova di caduta

Un montacarichi da cantiere è una delle poche macchine in cui un guasto di un dente dell’ingranaggio può causare decessi. Questo singolo fatto modifica radicalmente come devono essere specificati, ispezionati e sostituiti il pignone e la cremagliera, e spiega perché i valori di manutenzione indicati in questo articolo sono dimensioni assolute anziché limiti percentuali di usura utilizzati altrove nella trasmissione di potenza.

Forniamo cremagliere e pignoni per questo settore, e le domande che riceviamo dai costruttori di montacarichi e dai team di manutenzione sul campo sono sempre le stesse tre: quando una cremagliera è usurata, quale gioco è corretto e come si ripartisce il carico tra il dispositivo di sicurezza e il pignone di trazione. Di seguito trovate le risposte con i valori effettivi.

Cosa regola la norma EN 12159

La norma EN 12159 è lo standard europeo per i montacarichi da cantiere per persone e materiali con gabbie guidate verticalmente. Essa riguarda i montacarichi installati in modo permanente o temporaneo, destinati a servire livelli di sbarco definiti, con conducente o comando automatico, ed è applicabile ai montacarichi impiegati nei cantieri edili per il trasporto di persone e merci.

Lo standard ha rilevanza commerciale perché un argano immesso nel mercato dello Spazio Economico Europeo deve rispettarlo. Ciò si ripercuote sui fornitori di componenti: materiale della cremagliera, qualità dei denti e tracciabilità diventano tutti parte del fascicolo macchina.

In Nord America lo standard equivalente è ANSI/ASSE A10.4, "Personnel Hoists and Employee Elevators on Construction and Demolition Sites". Si tratta di un documento diverso, con struttura differente; vale la pena notare che ISO 16368, talvolta citata in questo contesto, riguarda effettivamente le piattaforme elevabili mobili, non gli argani a torre. Tali riferimenti non sono intercambiabili.

Il motore: modulo 8 e molteplici pignoni

Gli argani standard di classe SC funzionano modulo 8 cremagliere. Questa indicazione è coerente con tutta la documentazione dei produttori originali su cui lavoriamo, sia per i pignoni del motore sia per il pignone del dispositivo di sicurezza.

La velocità di intervento del dispositivo di sicurezza è approssimativamente dal 30 al 40 per cento superiore alla velocità nominale di sollevamento.

Un tipico azionamento SC200/200 è composto da due o tre gruppi di motore, giunto, riduttore e pignone, tutti impegnati sullo stesso pignone dentato, mentre il dispositivo di sicurezza possiede il proprio pignone su un albero separato. La potenza del motore è indicata nelle tabelle del produttore originale nella forma «16,5 kW × 2» o «24 kW × 3», che indica direttamente quanti gruppi di azionamento sono installati. Il pignone del dispositivo di sicurezza ha 15 denti nella comune configurazione SAJ30/SAJ40, sebbene esistano versioni con 12 denti.

I pignoni dentati sono montati in sezioni fissate con viti a ogni tratto del montante, quindi un montante da 100 metri corrisponde a una sovrapposizione di pignoni dentati giuntati. La qualità dei giunti determina se il pignone avanza in modo regolare oppure produce colpi ad ogni giunzione.

Gioco: non è una scelta, ma una specifica tecnica

È qui che iniziano la maggior parte dei problemi sul cantiere.

L’istruzione del produttore originale chiarisce esplicitamente le conseguenze di un errore:

Se il gioco è troppo piccolo o troppo grande, si verificherà un’interferenza nell’ingranamento, vibrazioni e rumori anomali, e persino danni al dispositivo di sicurezza.

Troppo stretto e i denti interferiscono, si surriscaldano e si usurano. Troppo lasco e il pignone impatta contro ogni fianco del dente invece di ingranare con rotolamento, causando il rumore martellante che si sente sugli argani mal mantenuti e accelerando l’usura della cremagliera.

La geometria di ingranamento è determinata dai rulli di guida, non dai bulloni della cremagliera. Se i rulli sono usurati, il pignone si trova a una distanza tra centri errata e nessuna regolazione della cremagliera può risolvere il problema. Per questo i limiti di usura indicati di seguito includono anche i rulli.

Limiti di usura: i valori che effettivamente richiedono la sostituzione

I team sul campo chiedono di solito una percentuale. I dati di servizio dell’OEM non funzionano così; forniscono invece dimensioni assolute e un metodo di misurazione specifico per ciascuna.

Limite di usura del pignone motore, misurato come lunghezza normale comune su due denti.

Ingranaggio di comando , misurata su due denti con un micrometro a normale comune:

Che è 1,3 mm di usura ammissibile, circa il 3,5% della dimensione nuova. La percentuale è calcolata aritmeticamente sui due valori pubblicati; il manuale riporta soltanto i valori in millimetri e sono questi ultimi quelli da utilizzare per le misurazioni.

Cremagliera : misurata con un barra rotonda standard di diametro 18 mm e un calibro scorrevole. Il perno di controllo è inserito nello spazio tra i denti e la misurazione viene effettuata rispetto a un riferimento. Si noti che si tratta di una verifica di tipo go/no-go basata su un valore indicato nel disegno OEM specifico del proprio argano, pertanto occorre consultare la documentazione tecnica della propria macchina anziché assumere un valore generico.

Verme (nel cambio di azionamento):

Rulli di guida, colonne con sezione da 76 mm:

Per i paranco ad alta velocità e a controllo di frequenza, la dimensione A è di 80 mm nuova con un limite di 75 mm, e B è di 78,5 mm nuova con un limite di 76 mm. Per le colonne con sezione da 89 mm, A è di 78 mm nuova con un limite di 73 mm.

Gioco radiale dell’albero del dispositivo di sicurezza ha il proprio dispositivo di attivazione sostituibile, ed è quello che viene più spesso tralasciato perché richiede un supporto di fissaggio. Fissare un supporto di misurazione a circa 1,0 mm sopra l’ingranaggio, misurare il gioco rispetto alla cresta del dente, sollevare l’ingranaggio con una leva senza ruotarlo e misurare nuovamente. La differenza corrisponde al gioco radiale.

Se il gioco supera 0,6 mm, sostituire il dispositivo anti-caduta.

Non regolare. Sostituire.

Dispositivo di sicurezza e sua velocità di intervento

Il dispositivo di sicurezza progressivo SAJ è il componente che arresta una gabbia in caduta. È stato sviluppato dall’Istituto di Ricerca per le Scienze Edilizie di Shanghai ed è stato omologato dal Ministero delle Costruzioni nel 1989; il suo progetto è diventato lo standard di settore da allora.

Meccanicamente consiste in un pignone che aziona un meccanismo centrifugo: masse eccentriche, una molla a farfalla, un cono esterno e un tamburo interno conico. Al superamento di una determinata velocità, le masse si espandono radialmente, il cono si innesta e il dispositivo frena la gabbia contro la cremagliera con cui è già ingranato.

Carichi di frenatura nominali per modello:

Il rapporto ingegneristico utile è quello tra la velocità nominale del verricello e la velocità alla quale il dispositivo scatta effettivamente. Dalle tabelle delle specifiche dei verricelli OEM:

Pertanto il punto di intervento si colloca approssimativamente tra il 30 % e il 40 % al di sopra della velocità nominale. Una fonte industriale indipendente indica come intervallo generale da 1,2 a 1,4 volte la velocità nominale, in linea con quanto riportato.

Distanza di arresto, ossia la distanza percorsa dal dispositivo dall’istante in cui rileva l’arresto della gabbia, specificata come 0,15–1,0 m nel manuale del produttore. Un fornitore di dispositivi di sicurezza indica un valore compreso tra 0,3 e 1,2 m, esclusa la caduta libera. In ogni caso, una gabbia che si arresta entro un metro opera correttamente.

I dispositivi gemelli devono essere abbinati. Quando sono installati due dispositivi di sicurezza, il produttore richiede che la differenza tra le rispettive velocità di intervento non superi 0,05 m/s, sia durante la reimpostazione che durante la sostituzione. Sostituirli sempre in coppia.

La prova di caduta: ogni tre mesi

Questo è l'obbligo legale più spesso trascurato sul posto di lavoro.

Per ogni montacarichi utilizzato per la prima volta o appena costruito dopo il trasferimento in un altro luogo, è obbligatoria una prova di caduta con carico nominale prima dell'uso normale. Dopo l'inizio dell'uso normale, tale prova va ripetuta ogni tre mesi per garantire la sicurezza del montacarichi.

Tre fonti indipendenti concordano sull'intervallo di tre mesi; una di esse aggiunge «oppure ogni 1.000 ore di funzionamento, a seconda di quale evento si verifichi per primo».

La prova viene eseguita con carico nominale , con tutto il personale fuori dalla gabbia, mediante un'apposita scatola di comando per la prova di caduta collegata a una presa situata nella parte inferiore del quadro di comando della gabbia. Due vincoli pratici da tenere presenti:

· Non eseguire due prove di caduta entro 15 minuti il dispositivo surriscalda.

· Il dispositivo di sicurezza ha una durata utile efficace di 5 anni e richiede ispezione annuale indipendentemente dall’uso. Gli intervalli di manutenzione previsti dal produttore originale richiedono la sostituzione almeno una volta ogni 3 anni, a seconda delle condizioni effettive.

La lubrificazione va eseguita ogni 120 ore di lavoro con grasso al litio n. 2.

Fissaggio: classe e coppia di serraggio dei bulloni

I fissaggi del pignone e del montante sono classe di resistenza 8.8 come standard. I valori di coppia sono indicati per ogni giunto nel manuale dell’argano e variano in base al diametro del bullone e al fatto che la superficie sia zincata e asciutta. Non utilizzare tabelle generiche di coppia; in particolare, i valori di coppia per i giunti del montante sono specifici per il tipo di sezione.

Ciò che conta più del valore assoluto è il controllo periodico. I bulloni del montante si allentano nelle prime settimane di servizio, mentre la struttura si assesta, e un allentamento del giunto del pignone si manifesta come un errore di passo nel punto di giunzione, causando un impatto ripetuto da parte del pignone.

Scelta di un fornitore di cremagliere per questo settore

Tre elementi distinguono una cremagliera funzionante da una che causa problemi:

1. Geometria costante delle giunzioni. Ogni giunzione rappresenta un potenziale errore di passo. Le cremagliere tagliate e finite come set abbinati funzionano meglio rispetto a quelle prelevate da stock casuale.

2. Uniformità della durezza lungo tutta la lunghezza. Le zone più morbide si usurano precocemente e in modo localizzato, e l’usura localizzata è ciò che fa superare alla cremagliera il limite di tolleranza del calibro, mentre il resto della barra rimane perfettamente integro.

3. Documentazione relativa al materiale e al trattamento termico. Per una macchina conforme alla norma EN 12159, tale documentazione va inserita nel fascicolo tecnico; un fornitore incapace di fornirla crea un problema di conformità per il costruttore dell’argano.

Noi produciamo cremagliere modulo 8 per questa applicazione nel nostro stabilimento, con taglio e trattamento termico eseguiti internamente, il che ci consente di garantire una geometria costante delle giunzioni su tutto il lotto.

Domande frequenti

Posso sostituire solo le sezioni usurate della cremagliera?

Sì, ed è una prassi normale, purché il pignone di sostituzione corrisponda al pignone esistente per modulo, qualità dei denti e geometria di montaggio. Gli errori di passo nei giunti derivano dal miscelare pignoni provenienti da fonti diverse su un unico montante.

Il pignone misura 36,2 mm su due denti. Va scartato?

No. Il limite è 35,8 mm, quindi 36,2 mm è ancora utilizzabile, ma dista 0,4 mm dal momento in cui va sostituito. Programmare la sostituzione anziché attendere la prossima ispezione.

Perché il dispositivo di sicurezza ha il proprio pignone invece di utilizzare quello del motore?

Perché deve funzionare anche in caso di guasto del motore, compresi i casi in cui il pignone del motore si rompe o il cambio subisce un guasto. L’indipendenza è proprio lo scopo.

L’intervallo triennale per la prova di caduta è negoziable se l’argano è usato raramente?

Il costruttore originale indica tre mesi dopo l’inizio dell’uso normale. Alcune linee guida del settore prevedono come alternativa 1.000 ore, qualunque delle due condizioni si verifichi per prima. Le normative locali potrebbero essere più severe. Considerare tre mesi come intervallo predefinito e verificare la normativa applicabile nella propria giurisdizione.

Quanto gioco devo impostare?

Riferirsi al manuale del sollevatore per il modello specifico. La regola generale è che deve essere né troppo stretto da interferire né troppo lasco da consentire urti. Se si sente un rumore di martellamento sotto carico, è troppo lasco o i rulli guida sono usurati.

Un pignone usurato danneggia il dispositivo di sicurezza?

Sì, può accadere. Il pignone del dispositivo di sicurezza ingranza con lo stesso pignone. Un gioco eccessivo causato dall’usura del pignone comporta anche un ingranamento scorretto del pignone del dispositivo di sicurezza, e il produttore originale avverte espressamente che un gioco non corretto può danneggiare il dispositivo.

Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. produce pignoni, cremagliere e componenti di trasmissione dal 2008. Forniamo cremagliere modulo 8 e pignoni abbinati per applicazioni su montacarichi edili, tagliati e temprati nel nostro stabilimento, in modo che la geometria delle giunzioni rimanga costante all’interno di ogni lotto. Inviaci il disegno della sezione del montante e il carico nominale: ti forniremo un preventivo per un set abbinato.