Объяснение поворотных кранов: подшипники и приводы, которые обеспечивают вращение тяжелых грузов

Посмотрите, как кран поднимает контейнер с причала и перебрасывает его на ожидающее судно, и вы наблюдаете, как один подшипниковый узел выполняет большую часть бесшумной работы. Подъемник поднимает груз, а стрела или тележка позиционируют его, но именно поворотное движение — медленное, контролируемое вращение верхней конструкции вокруг вертикальной оси — превращает подъемную машину в машину, которая может разместить груз практически в любом месте внутри своего рабочего радиуса. Все, что находится выше этого вращения, зависит от двух компонентов: поворотного кольца, несущего нагрузку, и привода, который его вращает.

Потратив годы на проектирование и производство этих компонентов для краностроителей и сборщиков оборудования, мы поняли, что большинство проблем с вращением решаются задолго до того, как будет опорожнен первый картридж со смазкой. Они решаются на этапе спецификации, когда кто-то либо сопоставил подшипник с реальным назначением, либо догадался об этом.

Что делает кран «поворотным» краном

Строго говоря, поворотный кран — это любой кран, верхняя часть которого вращается относительно его основания. Эта единственная характеристика охватывает очень широкое семейство машин:

• Башенные краны, у которых весь узел стрелы поворачивается над мачтой.
• Мобильные и автомобильные краны, у которых надстройка поворачивается на подвижном кольце над шасси.
• Портальные и судостроительные поворотные краны, сочетающие в себе передвижной портал и вращающуюся стрелу.
• Палубные краны, стреловые краны и краны общего назначения, используемые для подъема персонала или материалов.
• Погрузочно-разгрузочные машины и лесозаготовительные краны с грейферами или грейферами.

Напротив, мостовой кран обычно перемещает мост и тележку по прямым рельсам, а не вращается. Дворовые краны с поворотной стрелой находятся где-то посередине и являются хорошим напоминанием о том, что интерфейс вращения часто является самой маленькой частью машины, но несет на себе наиболее сконцентрированную нагрузку.

Поворотное кольцо: один подшипник, три нагрузки

Опорно-поворотное устройство крана выполняет работу, для которой в противном случае потребовались бы несколько подшипников и несущая рама. В одном кольце он несет осевую нагрузку от веса стрелы и поднятого груза, радиальную нагрузку от бокового натяжения и ветра, а также опрокидывающий момент, создаваемый нагрузкой, умноженной на ее расстояние от центра вращения. Этот третий компонент обычно является решающим для крана, поскольку рабочий радиус действует как плечо рычага на все, что удерживает подшипник.

Большинство крановых колец также имеют зубья шестерни — внешние, внутренние или вообще отсутствуют — поэтому один и тот же компонент одновременно поддерживает и приводит в движение. Направляющие качения подвергаются сквозной или индукционной закалке, уплотнения защищают контакт качения от песка и воды, а канавки или отверстия для смазки определяют, насколько легко кольцо можно будет обслуживать в дальнейшем. Если вам нужно более подробное описание того, как работает путь нагрузки внутри этих колец, прочтите нашу заметку о как поворотные подшипники переносят грузы крана более подробно.

Там, где крану требуется очень плотное расположение или жесткий наконечник стрелы (например, палубные краны работают с контейнерами), скрещенные ролики часто являются лучшим решением, чем шарики, поскольку ролики сопротивляются моменту с заметно меньшим отклонением.

Однорядный поворотный роликоподшипник Для кранов, которым требуется плотное позиционирование и малый прогиб, этот однорядный скрещенный роликоподшипник обеспечивает высокую грузоподъемность и плавное вращение. Посмотреть продукт →

Поворотные приводы: крутящий момент с контролем

Не каждому крану требуется отдельное кольцо и редуктор. Поворотный привод объединяет подшипник, комплект шестерен и корпус в один герметичный блок, что значительно упрощает монтажный интерфейс и дает конструкторам компактный способ достижения высоких передаточных чисел. Компромисс заключается в том, что привод должен выбираться с учетом требований к крутящему моменту и удержанию, а не с учетом чистой несущей способности.

На автокранах, подъемных платформах и коммунальном оборудовании способность удерживать положение без тормоза (например, самоблокирующееся на ступени червячной передачи) часто так же ценна, как и чистый выходной крутящий момент. Закрытые приводы также лучше переносят пыль, мытье и хранение на открытом воздухе, чем открытые зубчатые венцы. Наша статья о вертикальные поворотные приводы кранов и экскаваторов рассказывает о том, как на практике взаимодействуют передаточное число, жесткость корпуса и выбор уплотнений.

Самоблокирующийся поворотный привод с вертикальной внутренней передачей Для автокранов и подъемных платформ этот вертикальный привод с внутренним зубчатым колесом обеспечивает самоблокирующееся удержание положения и стабильную передачу крутящего момента. Посмотреть продукт →

Соответствие типа подшипника функциям крана

Не существует универсального лучшего решения для поворота. Имеет значение то, как поступает груз, как часто он поступает и сколько места конструкция оставляет вокруг кольца. Приведенное ниже сравнение — это то, через которое мы чаще всего проводим клиентов.

Для тяжелых порталов, судовых погрузчиков и более крупных мобильных машин разговор обычно заканчивается трехрядной конструкцией роликов, поскольку разделение осевых, радиальных и моментных нагрузок на отдельные ряды роликов позволяет контролировать контактные напряжения по мере роста машины.

Трехрядный роликоповоротный подшипник серии 13 Для тяжелых порталов и более крупных машин этот трехрядный роликоподшипник разделяет осевые, радиальные и моментные нагрузки для управления контактными напряжениями. Посмотреть продукт →

Случаи нагрузки, определяющие проект

Статические и динамические нагрузки – это не одно и то же.

Подшипник, удерживающий припаркованный кран с выдвинутой стрелой, испытывает статический случай, и допустимая нагрузка велика. Один и тот же подъем и поворот крана одновременно создают динамический случай с лишь частью доступной мощности. Указание одной цифры для обоих является одним из наиболее распространенных источников преждевременного выхода из строя.

Удар, боковое тяговое усилие и реверс

Отпускание захватов, раскачивание груза на крюке, порывы ветра на длинной стреле и неравномерные остановки поворота — все это добавляет пути нагрузки, которые не учитываются при чистом расчете подъема. Реверс также имеет значение: кольцо, которое поворачивается только на десять градусов в каждую сторону, будет иметь узкую дорожку качения, поэтому в спецификации следует учитывать диапазон поворота, а также общее количество оборотов.

Окружающая среда и доступ для обслуживания

Порты, карьеры и морские палубы приносят соль, песок и влагу. Уплотнение, защита поверхности и расположение смазочных ниппелей — это проектные решения, а не второстепенные решения, поскольку подшипник, который невозможно легко смазать, не будет повторно смазан.

Контрольный список выбора, которому стоит следовать

1. Определите максимальную рабочую нагрузку и максимальный радиус, при котором она возникает.
2. Рассчитайте опрокидывающий момент, осевые и радиальные нагрузки для каждой соответствующей комбинации, а не только для худшего отдельного подъема.
3. Оцените рабочий цикл: количество подъемов в час, угол поворота, часы работы в год.
4. Примените соответствующий коэффициент эксплуатации для класса применения и уровня ударной нагрузки.
5. Проверьте конструкцию крепления — плоскостность, класс болта, преднатяг болта и жесткость опорного фланца.
6. Согласуйте метод смазки, интервал повторного смазывания и доступ для проверки до публикации чертежей.

Прохождение этих шести пунктов на бумаге занимает целый день. Если их пропустить, кран может выйти из строя на несколько недель.

Установка и долгосрочный уход

Даже кольцо правильного размера будет работать хуже, если монтажная поверхность неплоская или болты затянуты в неправильной последовательности. Механически обработанные монтажные поверхности, чистая резьба и выверенная процедура затяжки защищают дорожку качения от искажений конструкцией, на которой она находится. Зацепление шестерни следует проверять не на слух, а с помощью маркировочной пасты и замерять люфт в нескольких точках по кольцу.

• Производите повторную смазку с интервалом, установленным рабочим циклом, а не только календарем.
• Проверяйте уплотнения при каждом обслуживании и заменяйте их до того, как попадание воды проявится в виде изменения цвета смазки.
• Отслеживайте люфт и сопротивление вращению с течением времени; изменения являются ранними предупреждающими знаками.
• Проверяйте натяжение болтов после первых недель эксплуатации и периодически в дальнейшем.

Правильное вращение с первого раза

Мы производим опорно-поворотные устройства и поворотные приводы в Цзянинь, Цзянсу, для клиентов, занимающихся портовой техникой, мобильными кранами, строительным оборудованием и автоматизированными системами. Наше производство организовано с учетом точности, легкого веса и автоматизации, при этом производственные данные отслеживаются по мере перемещения деталей по цеху, и мы рады предоставить данные о нагрузке и чертежи, а не просто указать номер детали. Если вы задаете направление вращения для нового крана или заменяете кольцо, которое прослужило не так долго, отправьте нам данные о нагрузке — это самый быстрый способ начать.