Направляющая поворотного кольца крана: типы, выбор нагрузки, монтаж и обслуживание

Кран требует от одного компонента делать то, что не делает ни одна другая часть машины: он удерживает все верхние конструкции — стрелу, противовес, груз подъема и все остальное — и поворачивает его на 360 градусов, в то время как груз раскачивается, трясется и смещается. Этим компонентом является опорно-поворотное кольцо крана, также называемое опорно-поворотным кольцом, подшипником поворотной платформы или поворотным механизмом, в зависимости от того, в какой мастерской вы учились этому делу. Сделайте это правильно, и никто не упоминает об этом в течение десяти лет. Если вы ошибетесь, машина перестанет работать.

Мы зарабатываем на жизнь производством опорно-поворотных устройств, а краны являются одними из самых требовательных клиентов, которых мы обслуживаем. Ниже показано, как мы объясняем поворотное кольцо крана инженерам и покупателям, которые назначают замену, проверяют конструкцию или просто пытаются понять, почему кольцо на их машине жалуется через четыре года, а не через десять.

Что на самом деле делает поворотное кольцо крана

Под поверхностью крана находится опорно-поворотный круг, представляющий собой подшипник качения большого диаметра с шестерней, врезанной в одну из его дорожек. Он крепится болтами между ходовой частью (или постаментом, башней или базовой рамой) и вращающейся верхней конструкцией. Внутри этого единственного кольца одновременно выполняются три задания:

• Он воспринимает осевую нагрузку верхних сооружений плюс нагрузку на крюк, передаваемую через дорожку качения.
• Он воспринимает радиальные нагрузки, создаваемые стрелой, ветром и любым боковым натяжением.
• Оно сопротивляется опрокидывающему моменту, создаваемому грузом, подвешенным по радиусу, который пытается поднять одну сторону кольца и сжать другую.

Одновременно зубья шестерни преобразуют крутящий момент поворотного двигателя во вращение. Таким образом, кольцо одновременно является подшипником и выходным элементом коробки передач, и именно поэтому его виды отказов настолько разнообразны. Для более подробного ознакомления с поведением кранов и экскаваторов наши инженеры подготовили более подробное объяснение как работают поворотные подшипники в кранах и экскаваторах .

Условия эксплуатации необычные. Краны поворачиваются медленно и вращаются вперед и назад, а не кругами. Дорожка качения, которая никогда не совершает полный оборот, не может создать надлежащую гидродинамическую пленку, поэтому большую часть своего срока службы она работает в граничной смазке. Износ концентрируется в двух зонах: в задней части корпуса напротив стрелы и непосредственно под стрелой. Любой, кто осматривал подержанное кольцо крана, видел эти два участка полированной затемненной дорожки качения.

Согласование конфигурации кольца с обязанностями

Четыре конфигурации охватывают большинство применений кранов. Выбор обусловлен соотношением опрокидывающего момента и осевой нагрузки, требованиями к жесткости и тем, какую монтажную высоту может оставить машина.

Там, где опрокидывающий момент велик и машина работает непрерывно, трехрядная конструкция роликов обычно является честным ответом, поскольку пути нагрузки разделены, и каждый ряд можно подобрать для своей работы. Наш Трехрядный роликоповоротный подшипник, серия 13 Серия 13, рекомендованная для больших опрокидывающих моментов и непрерывной работы крана, разделяет пути осевой и радиальной нагрузки на три ряда роликов. Посмотреть продукт → — это конфигурация, которую мы чаще всего рекомендуем для этого класса работ.

Прежде чем что-либо выбрать, прочтите вариант нагрузки

Выбор любого кранового кольца начинается с цифр, а не со страницы каталога. Минимальный набор, который мы просим:

1. Осевая нагрузка, радиальная нагрузка и опрокидывающий момент на каждом рабочем радиусе, включая наихудшую комбинацию, которую может достичь машина.
2. Требования к статическим и динамическим характеристикам, а также коэффициент безопасности, необходимый для применения — работа на море и работа с подъемным персоналом находятся на консервативном конце.
3. Поворотный момент и тангенциальная нагрузка на зубья шестерни, а также необходимое передаточное число и люфт.
4. Рабочий цикл: циклов в час, часов в год, целевой срок службы и доля времени, затрачиваемого на удержание нагрузки, а не на поворот.
5. Диаметр болта, количество отверстий, класс болта, а также прочность и плоскостность конструкций, к которым будет крепиться кольцо.

Два из них обычно недооцениваются. Во-первых, это прочность болтов: прочность кольца зависит от прочности соединения, которое его удерживает, а неравномерное расположение болтов превращает подшипник с правильным номиналом в треснутый. Во-вторых, это жесткость конструкции. Фланец, который прогибается под нагрузкой, будет раскачивать кольцо, а раскаченное кольцо изнашивает дорожку качения гораздо быстрее, чем предсказывает срок службы по каталогу. Если вы взвешиваете роликовые конструкции с шариками, обратите внимание на Однорядный поворотный роликоподшипник для применений с высокими нагрузками Эта конструкция с однорядными скрещенными роликами предназначена для высоконагруженного высокоточного оборудования, обеспечивает горизонтальную или вертикальную установку и доступ для обслуживания в сложных условиях. Посмотреть продукт → подробно освещает сторону этого аргумента с перекрестными роликами.

Детали монтажа, определяющие срок службы

Мы видели, как правильно подобранные кольца рано выходят из строя, и почти каждый раз причина кроется в креплении.

• Плоскостность и отделка. Обе монтажные поверхности требуют механической обработки с учетом допуска на плоскостность, указанного поставщиком подшипника, а не допуска, который «выглядит нормально». Достаточно погружения под одно болтовое отверстие, чтобы образовалась усталостная трещина.
• Предварительная нагрузка болта. Болты необходимо затянуть до заданной величины в правильной крестообразной последовательности с помощью калиброванного оборудования. Недозатянутые болты позволяют кольцу подниматься; чрезмерно затянутые болты поддаются и делают то же самое тише.
• Зубчатая сетка. Проверьте соосность шестерни и люфт в нескольких положениях вокруг кольца, поскольку кольцо никогда не бывает идеально круглым. Слишком туго, и зубы царапаются; слишком свободно, и они забивают.

Тюлени тоже заслуживают упоминания. Кольцо, потерявшее уплотнение на пыльной площадке или на причале с морской водой, потеряет смазку, а затем и дорожку качения, задолго до того, как его номинал будет исчерпан.

Смазка, контроль износа и испытание на раскачивание

Техническое обслуживание поворотно-поворотного устройства крана несложное, но не прощающее небрежного отношения. Смазка — самый дешевый компонент машины, и его чаще всего пропускают.

Смазывать по графику, смазывать при повороте. Закачка смазки в неподвижное кольцо заполняет одну полость, а остальные оставляет сухими; поверните верхнюю часть на полный оборот во время смазки, чтобы вся дорожка качения и зубья шестерни получили свежий материал. Тогда смотрите, что получится. Анализ смазки является самым ранним доступным предупреждением: возьмите образец из сливного отверстия или края желоба и обратите внимание на металлические частицы, изменение цвета, затвердевание или загрязнение водой. Увеличение количества частиц означает, что износ ускоряется, и у вас есть месяцы, а не дни для планирования.

Тест на раскачивание — это полевое измерение, которому мы доверяем больше всего. Установив стрелу в фиксированное положение и выровняв машину, измерьте окружное перемещение кольца под контролируемым толчком, запишите его и сравните с последним показанием. Тенденция стоит гораздо больше, чем одно число. Постоянно растущий люфт указывает на износ зубьев или дорожек качения; внезапный прыжок предполагает нечто худшее.

Неприятный урок расследований несчастных случаев заключается в том, что кольца крана вышли из строя при нагрузке на крюк, значительно меньшей номинальной безопасной рабочей нагрузки машины. Подшипник не знает, что указано в таблице нагрузок. Он знает только то, что его попросили нести и в каком состоянии он был, когда его попросили.

Ремонт, переоснащение или замена

Не каждое изношенное кольцо нуждается в сдаче. Если дорожка качения исправна и изношены только зубья шестерни, повторная нарезка шестерни часто является экономичной, при условии, что оставшаяся часть зуба все еще несет тангенциальную нагрузку. Что невозможно восстановить, так это кольцо с трещинами, распространяющимися от болтового отверстия, или начавший расползаться скол; они отправляются в металлолом независимо от стоимости. Решение обычно сводится к тому, сколько ресурса еще осталось на дорожке качения, сколько ресурса еще нужно машине и как долго кран может не работать. Мы скорее предложим покупателю переустановить звуковое кольцо, чем продадим новое, в котором нет необходимости.

Где мы вписываемся

Jiangsu Manchen Transmission Technology занимается проектированием и производством опорно-поворотных устройств с 2019 года на заводе в Цзянинь, где механическая обработка, термообработка и контроль проводятся под одной крышей. У нас та же проблема, что описана в этой статье: сопоставление кольца с вариантом нагрузки, а затем проверка того, что кольцо, которое выходит с завода, является рассчитанным кольцом. Наш стандартный ассортимент охватывает однорядные шариковые, поперечные роликовые, двухрядные и трехрядные опорно-поворотные подшипники в размерах, требуемых для работы крана.

Для кранов средней грузоподъемности, где жесткость имеет большее значение, чем общая грузоподъемность, двухрядная конструкция с четырьмя точками контакта одинакового диаметра часто является практическим компромиссом: Двухрядный четырехточечный контактный поворотный подшипник одинакового диаметра Для кранов средней грузоподъемности, где жесткость имеет значение, эта двухрядная конструкция с четырехточечным контактом выдерживает осевые, радиальные и наклонные нагрузки, отличается высокой жесткостью и компактностью установки. Посмотреть продукт → .

Если вы выбираете опорно-поворотное устройство крана, заменяете его или пытаетесь выяснить, почему нынешнее устройство шумит, пришлите нам вариант нагрузки и фотографию монтажных поверхностей. Обычно этого достаточно, чтобы определить, является ли подшипник проблемой вообще, а зачастую это не так.