Содержание
- Назначение и конструкция ОПУ башенных кранов
- Методы диагностики опорно-поворотного устройства
- Измерение осевых и радиальных зазоров
- Контроль износа зубчатого венца
- Вибродиагностика ОПУ
- Нормы браковки по российским РД
- Периодичность диагностических работ
- Рекомендации по техническому обслуживанию
- Часто задаваемые вопросы
Назначение и конструкция ОПУ башенных кранов
Опорно-поворотное устройство представляет собой критически важный узел башенного крана, обеспечивающий вращение поворотной части относительно неподвижной базы и передачу всех эксплуатационных нагрузок на опорную конструкцию. ОПУ воспринимает вертикальные и горизонтальные нагрузки, опрокидывающий момент от груза и крутящий момент при повороте крана.
Конструктивно ОПУ башенных кранов представляет собой крупногабаритный радиально-упорный подшипник качения, состоящий из внутреннего и наружного колец с дорожками качения, тел качения и сепараторов. В качестве тел качения применяются шарики или ролики. Для башенных кранов характерно использование двухрядных шариковых опорно-поворотных устройств диаметром от 1200 до 2500 мм.
| Элемент конструкции | Назначение | Материал |
|---|---|---|
| Внутренняя обойма с зубчатым венцом | Крепление к неповоротной части, зацепление с приводом | Сталь 45, 50ХН с термообработкой |
| Наружная обойма | Крепление к поворотной платформе | Сталь 45, 50ХН с термообработкой |
| Тела качения | Распределение нагрузки, обеспечение вращения | Подшипниковая сталь ШХ15 |
| Сепаратор | Удержание тел качения на заданном расстоянии | Полимерные материалы, бронза |
| Регулировочные прокладки | Регулировка осевого зазора | Сталь 3, латунь |
Дорожки качения подвергаются термической обработке до твердости HRC 55-62 для обеспечения износостойкости при циклических нагрузках. Зубчатый венец изготавливается с модулем зацепления от 8 до 16 мм в зависимости от грузоподъемности крана.
Методы диагностики опорно-поворотного устройства
Диагностика технического состояния ОПУ башенных кранов осуществляется комплексом методов, позволяющих выявить дефекты на различных стадиях развития без полной разборки узла. Согласно руководящим документам, применяются следующие основные методы контроля.
Визуальный осмотр
Визуальный осмотр проводится при каждом техническом обслуживании и включает проверку состояния уплотнений, наличия подтеканий смазки, целостности крепежных болтов, отсутствия видимых деформаций элементов ОПУ. Осмотр выполняется при остановленном и зафиксированном кране с обязательной проверкой момента затяжки болтов крепления.
Инструментальные измерения
Инструментальный контроль включает измерение геометрических параметров ОПУ с применением индикаторов часового типа, щупов, штангенинструмента. Проверяются осевые и радиальные зазоры, прилегание опорных поверхностей, износ зубчатого венца и дорожек качения.
Анализ смазочного материала
Лабораторный анализ проб смазки позволяет определить содержание продуктов износа, наличие воды и механических примесей. Отбор проб производится из различных точек ОПУ для выявления зон интенсивного износа. Метод эффективен для раннего обнаружения питтинга дорожек качения и абразивного износа.
Измерение осевых и радиальных зазоров
Контроль величины зазоров в ОПУ является основным методом диагностики степени износа подшипникового узла. Измерения проводятся в ненагруженном состоянии крана с использованием индикаторов часового типа класса точности не ниже 1.
Методика измерения опрокидывающего зазора
Опрокидывающий зазор характеризует взаимное перемещение наружного венца и внутренней обоймы в осевом направлении. Измерение выполняется в следующей последовательности:
Порядок измерения:
1. Кран устанавливается на ровную площадку с полностью выдвинутыми опорами.
2. Стрела складывается, груз снимается для минимизации нагрузки на ОПУ.
3. Индикатор часового типа устанавливается в точке максимального удаления от оси вращения.
4. Производится замер базового положения при минимальном опрокидывающем моменте.
5. Создается максимальный опрокидывающий момент за счет изменения положения стрелы.
6. Фиксируется максимальное отклонение по индикатору.
7. Опрокидывающий зазор рассчитывается как разность показаний.
| Диаметр ОПУ, мм | Допустимый зазор, мм | Предельный зазор, мм | Критерий браковки |
|---|---|---|---|
| 1200 | до 2,0 | 2,4 | 0,2% от диаметра |
| 1450 | до 2,3 | 2,9 | 0,2% от диаметра |
| 1700 | до 2,7 | 3,4 | 0,2% от диаметра |
| 2000 | до 3,2 | 4,0 | 0,2% от диаметра |
Расчет предельного зазора:
Δпред = D × 0,002
где D — габаритный диаметр ОПУ, мм;
Δпред — предельный опрокидывающий зазор, мм.
Пример расчета: Для ОПУ диаметром 1450 мм предельный зазор составит: Δпред = 1450 × 0,002 = 2,9 мм
Измерение радиального зазора
Радиальный зазор измеряется в горизонтальной плоскости при приложении радиальной нагрузки к поворотной части крана. Измерения проводятся в четырех точках, расположенных под углом 90 градусов для выявления неравномерного износа дорожек качения.
Контроль износа зубчатого венца
Зубчатый венец ОПУ подвергается интенсивному износу вследствие циклических контактных нагрузок при зацеплении с шестерней механизма поворота. Контроль состояния зубьев проводится визуальным осмотром с измерением геометрических параметров.
Виды дефектов зубчатого венца
| Вид дефекта | Характеристика | Критерий браковки |
|---|---|---|
| Абразивный износ | Равномерное уменьшение толщины зуба по высоте | Износ более 30% от первоначальной толщины |
| Выкрашивание вершины зуба | Частичная поломка верхней части зуба | Глубина повреждения более 33% высоты зуба |
| Трещины в теле зуба | Усталостные трещины у основания или в теле зуба | Трещина, захватывающая более 10% сечения венца |
| Питтинг рабочей поверхности | Усталостное выкрашивание контактной поверхности | Площадь поражения более 30% рабочей поверхности |
| Пластическая деформация | Смятие и течение металла в зоне контакта | Деформация, нарушающая нормальное зацепление |
Износ зубьев измеряется штангенциркулем или зубомером в нормальном сечении. Контролируется толщина зуба по делительной окружности, высота зуба и профиль рабочих поверхностей. При износе зубьев на величину, превышающую одну треть от первоначальной высоты, венец подлежит замене.
Вибродиагностика ОПУ
Вибродиагностика позволяет выявлять зарождающиеся дефекты подшипников качения на ранней стадии без разборки узла. Метод основан на анализе вибрационных сигналов, возникающих при взаимодействии тел качения с дефектными участками дорожек.
Параметры вибродиагностики
При диагностике ОПУ измеряются следующие вибрационные параметры:
| Параметр | Единица измерения | Диагностируемые дефекты |
|---|---|---|
| Среднеквадратичное значение виброскорости | мм/с | Общее состояние ОПУ, дисбаланс, несоосность |
| Пик-фактор | безразмерная величина | Начальные стадии дефектов подшипников |
| Эксцесс | безразмерная величина | Развитие дефектов дорожек качения |
| Спектр огибающей виброускорения | g | Дефекты колец и тел качения, ранняя стадия |
Методика проведения измерений
Вибродиагностика ОПУ выполняется в следующем порядке. Вибродатчик устанавливается непосредственно на корпус ОПУ в радиальном направлении максимально близко к подшипниковому узлу. Измерения проводятся при различных режимах работы крана: в покое, при медленном повороте без нагрузки, при повороте под нагрузкой.
Анализ спектра огибающей позволяет выявить дефекты на самой ранней стадии развития. При наличии дефекта на дорожке качения наружного кольца в спектре появляются характерные частоты, кратные частоте перекатывания тел качения по наружному кольцу. Для внутреннего кольца характерны гармоники частоты перекатывания по внутреннему кольцу.
Расчет характерных частот подшипника:
Частота перекатывания по наружному кольцу: fнар = 0,5 × z × fоб × (1 - dтк/dс × cosα)
Частота перекатывания по внутреннему кольцу: fвн = 0,5 × z × fоб × (1 + dтк/dс × cosα)
где: z — число тел качения; fоб — частота вращения, Гц; dтк — диаметр тела качения, мм; dс — диаметр сепаратора, мм; α — угол контакта.
Нормы браковки по российским РД
Критерии предельного состояния ОПУ башенных кранов установлены руководящим документом РД 10-112-3-97. Согласно данному нормативу, опорно-поворотное устройство подлежит замене при наличии следующих дефектов.
| Параметр контроля | Допустимое значение | Предельное значение |
|---|---|---|
| Опрокидывающий зазор | До 0,15% от диаметра ОПУ | 0,2% от диаметра ОПУ |
| Износ дорожек качения | До 0,03% от диаметра на длине шага | 0,05% от диаметра на длине более шага |
| Выкрашивание вершины зубьев | Не допускается | Более 33% от высоты зуба |
| Трещины в венце или обойме | Не допускаются | Захват более 10% сечения |
| Участки сплошного выкрашивания | Не более 2 участков | 3 и более участков шириной более половины дорожки |
Дополнительными признаками предельного состояния являются: крошение или разрушение тел качения, сплошное разрушение зубьев зубчатого венца, вытеснение материала из дорожек качения, наличие глубоких задиров на рабочих поверхностях.
Периодичность диагностических работ
Регламент технического обслуживания и диагностики ОПУ башенных кранов устанавливается в соответствии с РД 10-112-3-97 и типовыми нормами МДС 12-10.2001. Периодичность проверок зависит от интенсивности эксплуатации крана и условий работы.
Виды технического обслуживания
| Вид обслуживания | Периодичность | Объем работ |
|---|---|---|
| Ежесменное ТО | Перед каждой сменой | Визуальный осмотр, проверка отсутствия течи смазки, посторонних шумов |
| ТО-1 | Каждые 240 моточасов | Проверка момента затяжки болтов, смазка ОПУ, визуальный контроль зубчатого венца |
| ТО-2 | Каждые 480 моточасов | Измерение зазоров, проверка состояния дорожек качения доступными методами, анализ смазки |
| Полугодовое обследование | Каждые 6 месяцев | Комплексная диагностика с применением вибродиагностики, измерение всех зазоров |
| Полное техническое освидетельствование | Ежегодно | Полный объем диагностических работ, статические и динамические испытания |
Первая проверка затяжки болтов крепления ОПУ должна быть проведена перед вводом крана в эксплуатацию, следующая после двух-трех смен работы, последующие в процессе каждого планового технического обслуживания. Момент затяжки болтов должен составлять 450-480 Н·м.
Внеочередная диагностика
Внеочередное обследование ОПУ проводится в следующих случаях: после ремонта или реконструкции крана с заменой элементов ОПУ, при появлении посторонних шумов или вибраций при повороте, после аварийных ситуаций или перегрузки крана, по требованию органов технического надзора.
Рекомендации по техническому обслуживанию
Для обеспечения длительной и безотказной работы ОПУ необходимо строгое соблюдение регламента технического обслуживания и своевременное выполнение всех профилактических мероприятий.
Смазка опорно-поворотного устройства
Смазка ОПУ выполняется через пресс-масленки с применением пластичных смазочных материалов. Для башенных кранов рекомендуются литиевые смазки типа Литол-24, ЛСЦ-15 или их аналоги с рабочим диапазоном температур от минус 40 до плюс 120 градусов Цельсия.
Порядок смазки ОПУ:
1. Очистка пресс-масленок от грязи и старой смазки.
2. Медленный поворот крана для равномерного распределения свежей смазки.
3. Нагнетание смазки через каждую масленку до появления свежей смазки из уплотнений.
4. Проворачивание крана на полный оборот для полного распределения смазки.
5. Удаление выдавленной старой смазки с уплотнений.
Периодичность смазки ОПУ составляет не реже одного раза в месяц при интенсивной эксплуатации или каждые 240 моточасов работы. В условиях повышенной запыленности или влажности периодичность смазки должна быть увеличена до двух раз в месяц.
Контроль затяжки крепежных болтов
Проверка момента затяжки болтов крепления ОПУ к поворотной и неповоротной частям крана является критически важной процедурой. Ослабление затяжки приводит к увеличению зазоров, перекосу обойм и ускоренному износу подшипника. Контроль выполняется динамометрическим ключом с последовательным повышением момента до номинального значения 450-480 Н·м.
| Этап эксплуатации | Момент проверки | Периодичность |
|---|---|---|
| Ввод в эксплуатацию | Перед первым пуском | Однократно |
| Приработка | После 2-3 смен работы | Однократно |
| Регулярная эксплуатация | При каждом ТО | Не реже чем через 240 моточасов |
| После ремонта ОПУ | Перед пуском и через 8 часов работы | Двукратно |
Опорно-поворотные устройства для различного оборудования
Современные опорно-поворотные устройства применяются не только в башенных кранах, но и в широком спектре промышленного оборудования. В зависимости от требований к нагрузке, точности позиционирования и условий эксплуатации используются различные типы ОПУ.
Специализированные производители предлагают ОПУ стандартные с двумя рядами шариков для башенных кранов средней грузоподъемности, а также стандартную серию с двумя рядами шариков с наружным зацеплением, которая обеспечивает надежную работу при высоких нагрузках.
Для тяжелонагруженных башенных кранов большой грузоподъемности применяются ОПУ серии с перекрестными роликами на один ряд, обеспечивающие повышенную несущую способность и жесткость конструкции при компактных габаритах. Альтернативным решением для экстремальных нагрузок являются ОПУ серии с тремя рядами роликов с внутренним зацеплением, которые способны воспринимать максимальные осевые и радиальные нагрузки при работе на предельных вылетах стрелы.
Для специальных применений с упрощенным монтажом разработаны ОПУ фланцевые, а для оборудования с умеренными нагрузками используются ОПУ легкой серии без зацепления. При необходимости высокой точности позиционирования применяются ОПУ прецизионной серии с перекрестными роликами.
Широкий ассортимент решений, включая стандартную серию с одним рядом шариков, фланцевую серию с наружным зацеплением и ОПУ с червячным приводом для снижения скорости вращения, представлен в полном каталоге опорно-поворотных устройств. При подборе аналогов рекомендуется обращаться к разделу аналоги ОПУ для поиска оптимального решения.
Часто задаваемые вопросы
Для ОПУ диаметром 1700 мм предельное значение опрокидывающего зазора составляет 3,4 мм, что соответствует 0,2% от габаритного диаметра устройства согласно РД 10-112-3-97. Допустимое значение составляет до 2,7 мм. При превышении предельного значения дальнейшая эксплуатация крана не допускается.
Вибродиагностика ОПУ рекомендуется при полугодовом обследовании, то есть каждые 6 месяцев работы крана. При работе в тяжелых условиях или наличии признаков повышенного износа периодичность может быть увеличена до ежеквартального контроля. Внеплановая вибродиагностика проводится при появлении посторонних шумов, вибраций или других признаков неисправности.
Критическим считается износ зубьев, при котором выкрашивание вершины зуба достигает более 33% от его первоначальной высоты. Также браковочным признаком является наличие трещин, захватывающих более 10% сечения полуобоймы или венца. При достижении этих значений ОПУ подлежит обязательной замене, ремонт не допускается.
Стандартный момент затяжки болтов крепления ОПУ башенных кранов составляет 450-480 Н·м (45-48 кгс·м). Проверка затяжки выполняется динамометрическим ключом с последовательным повышением момента до указанного значения. Первая проверка проводится перед вводом крана в эксплуатацию, вторая после 2-3 смен работы, далее при каждом плановом техническом обслуживании не реже чем через 240 моточасов.
Для смазки ОПУ башенных кранов применяются пластичные смазки на литиевой основе с рабочим диапазоном температур от минус 40 до плюс 120 градусов Цельсия. Рекомендуемые марки: Литол-24, ЛСЦ-15 или их зарубежные аналоги. Смазка должна обладать хорошими противоизносными и противозадирными свойствами, быть водостойкой и сохранять работоспособность в условиях ударных нагрузок.
Эксплуатация крана при наличии трещин в зубчатом венце или обойме ОПУ категорически запрещена. Даже небольшие трещины быстро развиваются под действием циклических нагрузок и могут привести к внезапному разрушению узла и аварийной ситуации. При обнаружении трещин любого размера необходимо немедленно остановить работу крана и провести замену ОПУ.
Износ дорожек качения без разборки ОПУ определяется косвенными методами: измерением опрокидывающего и радиального зазоров, вибродиагностикой, анализом проб смазочного материала. Увеличение зазоров свидетельствует о износе дорожек. Вибродиагностика по спектру огибающей позволяет выявить питтинг на ранней стадии. Анализ смазки показывает содержание продуктов износа и позволяет определить интенсивность процесса разрушения рабочих поверхностей.
При полном техническом освидетельствовании контролируются: момент затяжки всех крепежных болтов, опрокидывающий зазор, радиальный зазор в четырех точках, состояние зубчатого венца и дорожек качения, отсутствие трещин и деформаций элементов, состояние уплотнений, качество смазки, вибрационные параметры, прилегание опорных поверхностей. Также проводятся статические и динамические испытания крана с проверкой работы ОПУ под нагрузкой.
Отказ от ответственности
Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Информация предоставлена на основе открытых технических источников и нормативных документов. Автор не несет ответственности за возможные последствия применения изложенной информации на практике.
Диагностика и техническое обслуживание опорно-поворотных устройств башенных кранов должны выполняться только квалифицированным персоналом, имеющим соответствующую подготовку и допуски к работе. Все работы должны проводиться в строгом соответствии с действующими нормативными документами, требованиями безопасности и инструкциями предприятий-изготовителей.
Для принятия конкретных технических решений необходимо руководствоваться актуальными версиями нормативно-технической документации и консультироваться со специалистами в области эксплуатации грузоподъемного оборудования.
Источники:
- РД 10-112-3-97 - Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 3. Башенные, стреловые несамоходные и мачтовые краны (действующий документ)
- ГОСТ 13556-2016 - Краны грузоподъемные. Краны башенные. Общие технические требования (взамен ГОСТ 13556-91)
- ГОСТ 24407-80 - Контроль состояния геометрических параметров подшипников качения в процессе эксплуатации и ремонта
- МДС 12-10.2001 - Типовые нормы периодичности, трудоемкости и продолжительности технического обслуживания и ремонта грузоподъемных кранов
- РД 22-166-86 - Краны башенные строительные. Нормы расчета
- ГОСТ 33709.1-2015 - Краны грузоподъемные. Словарь. Часть 1. Общие положения
- ГОСТ 33166.3-2014 - Краны грузоподъемные. Требования к механизмам. Часть 3. Краны башенные
Примечание: Все нормативные документы проверены на актуальность на 2025 год. При практическом применении рекомендуется использовать последние редакции указанных стандартов.
