Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Опорно-поворотное устройство (ОПУ) крана-манипулятора представляет собой ключевой узел, обеспечивающий передачу нагрузок от поворотной платформы со стрелой на неподвижное основание крановой установки. Данный механизм позволяет выполнять вращение колонны манипулятора вокруг вертикальной оси на угол до 360 градусов, сохраняя при этом надежную связь между подвижной и неподвижной частями конструкции.
Конструктивно ОПУ крана-манипулятора выполнено в виде крупногабаритного радиально-упорного подшипника, способного одновременно воспринимать осевые нагрузки, радиальные усилия и опрокидывающий момент. Основными элементами устройства являются внутренняя и наружная обоймы (кольца), между которыми располагаются тела качения - шарики или ролики. Одна из обойм снабжена зубчатым венцом для передачи крутящего момента от механизма поворота.
Внутреннее кольцо (обойма) устанавливается на неподвижную раму крана-манипулятора и крепится болтовым соединением к станине. На данном элементе располагается зубчатый венец, входящий в зацепление с выходной шестерней редуктора поворота. Наружное кольцо фиксируется на поворотной платформе и вращается относительно внутреннего кольца при работе механизма поворота.
Между обоймами в специальных дорожках качения размещаются тела качения - шарики или цилиндрические ролики. Для разделения тел качения и предотвращения их соприкосновения применяются сепараторы из металла или пластика. Уплотнительные элементы защищают внутреннюю полость от проникновения пыли, влаги и абразивных частиц.
Шариковые ОПУ являются наиболее распространенным типом для кранов-манипуляторов малой и средней грузоподъемности. Устройство выполнено в виде радиально-упорного шарикоподшипника с одним или двумя рядами шариков. Шариковые опоры отличаются меньшим моментом сопротивления вращению и обеспечивают плавность поворота колонны манипулятора.
Роликовые ОПУ применяются для кранов-манипуляторов повышенной грузоподъемности. Ролики располагаются между обоймами крестообразно - оси соседних роликов взаимно перпендикулярны и наклонены к вертикали под углом 30 или 60 градусов. Такая конструкция обеспечивает более равномерное распределение нагрузок и большую грузоподъемность при меньших габаритах по сравнению с шариковыми аналогами.
ОПУ с наружным зацеплением имеют зубчатый венец на внешней поверхности наружного кольца. Данная конструкция обеспечивает простой доступ к зубьям для осмотра и смазки, а также позволяет размещать привод поворота снаружи конструкции. Внешнее зацепление демонстрирует высокую эффективность при передаче значительных крутящих моментов и применяется в большинстве стреловых кранов-манипуляторов.
ОПУ с внутренним зацеплением характеризуются расположением зубчатого венца на внутренней поверхности внутреннего кольца. Такое решение обеспечивает компактность конструкции и лучшую защиту зубьев от внешних загрязнений. Внутреннее зацепление предпочтительно для установок, работающих в условиях повышенной запыленности.
Правильный подбор опорно-поворотного устройства для крана-манипулятора требует комплексного анализа действующих нагрузок. ОПУ воспринимает осевые нагрузки (вертикальные силы от веса конструкции и груза), радиальные нагрузки (горизонтальные усилия при работе) и опрокидывающий момент, возникающий при перемещении груза на вылете стрелы.
На первом этапе определяются геометрические параметры: диаметр посадочного места на раме и поворотной платформе, количество и диаметр крепежных отверстий, высота установки. Данные параметры должны соответствовать присоединительным размерам выбираемого ОПУ.
Далее рассчитываются эксплуатационные нагрузки с учетом коэффициентов безопасности. Для кранов-манипуляторов согласно нормативным требованиям применяются коэффициенты динамичности и запаса прочности, учитывающие неравномерность нагружения и возможные перегрузки.
Исходные данные:
Грузоподъемность КМУ на максимальном вылете: 2,5 т при вылете 6 м
Грузовой момент: М = 2,5 * 9,81 * 6 = 147,15 кН*м
Собственный вес поворотной части: 1200 кг
Расчет:
Опрокидывающий момент с коэффициентом динамичности 1,2: Мопр = 147,15 * 1,2 = 176,6 кН*м
Осевая нагрузка: Fa = (2500 + 1200) * 9,81 = 36,3 кН
Вывод: Требуется ОПУ с допустимым опрокидывающим моментом не менее 220 кН*м (с запасом 25%) и осевой грузоподъемностью от 50 кН.
При расчете нагрузок на ОПУ крана-манипулятора учитываются все силы и моменты, действующие на поворотную часть в процессе работы. Основными составляющими являются вертикальные нагрузки от собственного веса и груза, горизонтальные усилия при повороте и торможении, а также опрокидывающий момент.
Mопр = Qгр * Lвыл + Qстр * Lцт.стр + Мвет + Мдин
где:
Qгр - вес груза, кН;
Lвыл - вылет стрелы, м;
Qстр - вес стрелы с оборудованием, кН;
Lцт.стр - расстояние от оси вращения до центра тяжести стрелы, м;
Мвет - момент от ветровой нагрузки, кН*м;
Мдин - момент от динамических нагрузок при торможении, кН*м.
P0 = Fa + Fr + 2*M/Dm
Fa - осевая нагрузка, кН;
Fr - радиальная нагрузка, кН;
M - опрокидывающий момент, кН*м;
Dm - средний диаметр ОПУ, м.
Для обеспечения надежной работы опорно-поворотного устройства должно выполняться условие: расчетная эквивалентная нагрузка P0 не должна превышать статическую грузоподъемность C0 с учетом коэффициента безопасности fs, который для грузоподъемных механизмов принимается в диапазоне 1,5-2,0.
Замена опорно-поворотного устройства является сложной технологической операцией, требующей соблюдения строгой последовательности действий и применения специального оборудования. Работы выполняются квалифицированным персоналом с использованием грузоподъемных механизмов достаточной грузоподъемности.
Основными индикаторами износа опорно-поворотного устройства служат: появление посторонних шумов (скрежет, хруст) при повороте колонны; наличие ощутимого люфта поворотной платформы; неравномерность вращения; подтеки смазки из-под уплотнений. Критическим показателем является превышение допустимого опрокидывающего зазора, составляющего 2,6 мм для большинства типоразмеров ОПУ. При достижении данной величины устройство подлежит замене.
Перед установкой нового опорно-поворотного устройства необходимо тщательно очистить посадочные поверхности рамы и поворотной платформы от загрязнений, старой смазки и коррозии. Шероховатость посадочных поверхностей, сопрягаемых с ОПУ, не должна превышать 40 мкм (Ra 6,3) по ГОСТ 2789. Проверяется плоскостность привалочных поверхностей - отклонение не должно превышать 0,1 мм на 100 мм длины. При обнаружении дефектов выполняется механическая обработка.
Затяжка крепежных болтов выполняется в два этапа: предварительная затяжка с моментом 50% от номинального, затем окончательная затяжка с полным моментом. Последовательность затяжки - крест-накрест, что обеспечивает равномерное прилегание обойм к посадочным поверхностям. Момент затяжки для болтов М20 класса прочности 10.9 составляет 0,45-0,50 кН*м.
Правильная смазка опорно-поворотного устройства является определяющим фактором его долговечности. Согласно практике эксплуатации и данным производителей подшипников, значительная часть преждевременных отказов ОПУ связана с недостаточной смазкой, попаданием загрязнений или применением несоответствующих смазочных материалов.
Смазка внутренней полости ОПУ производится через пресс-масленки с помощью нагнетателя (шприца). Для равномерного распределения смазочного материала необходимо медленно вращать поворотную платформу в процессе нагнетания. Смазка подается до появления свежей смазки из-под уплотнительных манжет по всему периметру.
Зубчатое зацепление смазывается нанесением смазки на рабочие поверхности зубьев венца и приводной шестерни. После нанесения выполняется несколько полных оборотов поворотной платформы для распределения смазки по всей окружности венца.
Первая проверка затяжки болтов крепления ОПУ выполняется перед вводом крана-манипулятора в эксплуатацию, вторая - после 2-3 смен работы. В дальнейшем контроль производится при каждом плановом техническом обслуживании, но не реже чем через 240 часов работы. Проверка осуществляется динамометрическим ключом с последовательным увеличением момента до номинального значения.
Полная замена крепежных болтов ОПУ рекомендуется через 7 лет эксплуатации или после 14000 часов наработки, в зависимости от того, что наступит раньше.
Опрокидывающий зазор определяется как величина осевого перемещения наружной обоймы относительно внутренней под действием опрокидывающей нагрузки. Измерение производится индикатором часового типа при приложении контрольной нагрузки к стреле крана. Максимально допустимое значение опрокидывающего зазора для большинства ОПУ кранов-манипуляторов составляет 2,6 мм. При достижении данной величины устройство подлежит замене.
1. Установить индикатор часового типа на неподвижную раму крана-манипулятора, измерительный наконечник упереть в торец наружной обоймы ОПУ.
2. Приложить к стреле вертикальную нагрузку, создающую опрокидывающий момент (поднять груз на минимальном вылете).
3. Зафиксировать показания индикатора.
4. Снять нагрузку, зафиксировать показания.
5. Разность показаний представляет собой опрокидывающий зазор.
При соблюдении регламента технического обслуживания и правильной эксплуатации срок службы опорно-поворотного устройства составляет не менее 7-10 лет. Фактический ресурс зависит от интенсивности эксплуатации, соблюдения грузовысотных характеристик и качества смазки. При работе с перегрузками или недостаточном обслуживании срок службы может сократиться до 3-5 лет.
Применение ОПУ от другой модели возможно при условии полного соответствия присоединительных размеров (диаметр, количество и расположение крепежных отверстий), типа зацепления и несущей способности. Допустимый опрокидывающий момент заменяющего ОПУ должен быть не менее расчетного для данного крана-манипулятора. Замена на аналог требует согласования с изготовителем КМУ или экспертной организацией.
Косвенными признаками износа служат: появление посторонних звуков (скрежет, стук, хруст) при повороте колонны; ощутимый люфт поворотной платформы при покачивании вручную; неравномерность вращения, заклинивание; повышенный расход смазки; появление металлических частиц в смазке при ее замене. При обнаружении данных признаков необходимо провести инструментальную диагностику.
Момент затяжки зависит от диаметра и класса прочности болтов. Для наиболее распространенных болтов М20 класса прочности 10.9 момент затяжки составляет 450-500 Н*м (45-50 кгс*м). Для болтов М24 класса 10.9 - 780-850 Н*м. Перед затяжкой резьба болтов и опорные поверхности гаек обрабатываются смазкой. Затяжка выполняется динамометрическим ключом в два этапа крест-накрест.
Периодичность смазки зависит от интенсивности эксплуатации. В первый месяц после монтажа или замены - каждые 8 часов работы. При регулярной эксплуатации - каждые 50-200 часов работы или не реже одного раза в месяц. Полная проверка состояния смазки - каждые 400-500 часов. При работе в условиях повышенной запыленности или влажности периодичность сокращается вдвое.
Мягкая зона (маркируется "S", "Л" или специальным знаком) - это участок стыка сегментов дорожки качения или место установки пробки технологического отверстия. В данной зоне несущая способность ОПУ минимальна. При монтаже мягкая зона должна располагаться в наименее нагруженном секторе - как правило, на продольной оси машины в задней части или под углом 90 градусов к направлению максимальной нагрузки.
Для крепления ОПУ применяются высокопрочные болты класса прочности не ниже 10.9 (предел прочности не менее 1000 МПа). Использование болтов более низкого класса прочности категорически запрещено. Болты не должны иметь дефектов резьбы, вмятин, изгибов стержня. При замене болтов рекомендуется использовать новые изделия от одного производителя для обеспечения равномерной затяжки.
При внутреннем зацеплении зубчатый венец располагается на внутренней поверхности кольца, при наружном - на внешней. Внутреннее зацепление обеспечивает лучшую защиту зубьев от загрязнений, более компактную конструкцию. Наружное зацепление упрощает доступ для осмотра и смазки, обеспечивает более эффективную передачу больших крутящих моментов. Выбор типа определяется конструкцией привода механизма поворота.
Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и не является руководством к действию. Автор и издатель не несут ответственности за возможный ущерб, возникший в результате использования представленной информации. Все работы по монтажу, демонтажу и техническому обслуживанию опорно-поворотных устройств должны выполняться квалифицированным персоналом в соответствии с требованиями действующих нормативных документов, инструкций производителей оборудования и правил промышленной безопасности. Перед проведением любых работ необходимо ознакомиться с технической документацией конкретного оборудования.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.