Подшипники механизма поворота автокрана

Назначение и функции редуктора поворота

Редуктор поворота автомобильного крана представляет собой критически важный механический узел, обеспечивающий вращение поворотной платформы крана в горизонтальной плоскости. Основная функция редуктора заключается в преобразовании крутящего момента от гидравлического или электрического двигателя, снижении частоты вращения и одновременном увеличении выходного момента на исполнительном элементе механизма.

Механизм поворота включает гидромотор, редуктор и тормозное устройство. Редуктор принимает высокоскоростное вращение от гидромотора и передает его на выходной вал с существенно меньшей частотой вращения, но значительно большим крутящим моментом. Это позволяет эффективно вращать массивную поворотную конструкцию крана с установленным на ней оборудованием, стрелой и грузом.

Конструктивные особенности редукторов поворота

Конструкция редуктора поворота автокрана определяется требованиями к грузоподъемности, условиями эксплуатации и компоновкой крана. Типовой редуктор состоит из чугунного разъемного корпуса, системы валов с зубчатыми колесами, подшипниковых узлов и системы смазки.

Основные конструктивные элементы

Корпус редуктора изготавливается из высокопрочного серого или высокопрочного чугуна, обеспечивающего необходимую жесткость конструкции. Корпус выполняется разъемным, состоящим из верхней и нижней частей, соединенных болтами. К торцу корпуса болтами крепится фланец с гидромотором. Разъемная конструкция облегчает сборку, разборку и обслуживание редуктора.

Внутри корпуса размещаются валы с зубчатыми колесами. Входной вал соединяется с валом гидромотора через зубчатую муфту. На входном валу установлен тормозной шкив, зубчатый венец которого вместе с зубчатой втулкой образуют зубчатую муфту. Промежуточные валы-шестерни и выходной вал опираются на подшипники качения, обеспечивающие их вращение с минимальными потерями на трение.

Типы редукторов в механизмах поворота автокранов

В зависимости от грузоподъемности и конструкции автокрана применяются различные типы редукторов. Наиболее распространены цилиндрические и планетарные редукторы.

Цилиндрические редукторы

Цилиндрические редукторы с косозубыми колесами широко применяются на отечественных автокранах грузоподъемностью до 50 тонн. Редуктор выполняется двух- или трехступенчатым, соосным, с вертикальным расположением валов. Косозубое зацепление обеспечивает плавность работы, высокий коэффициент перекрытия и повышенную нагрузочную способность по сравнению с прямозубыми передачами.

В двухступенчатом редукторе крутящий момент передается от входного вала через первую пару зубчатых колес на промежуточный вал-шестерню, затем через вторую пару зубчатых колес на выходной вал. На выходном валу жестко закреплена выходная шестерня, находящаяся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом опорно-поворотного устройства.

Планетарные редукторы

Планетарные редукторы находят применение в современных автокранах, особенно в машинах большой грузоподъемности и импортной техники. Планетарная передача состоит из центрального солнечного колеса, нескольких сателлитов, установленных на водиле, и неподвижного эпицикла с внутренним зубом.

Преимущества планетарных редукторов заключаются в компактной конструкции при высокой передаваемой мощности, симметричном расположении сателлитов, обеспечивающем равномерное распределение нагрузки, и возможности получения больших передаточных чисел в одной ступени. Планетарные редукторы могут быть одно-, двух- или трехступенчатыми. В двухступенчатых конструкциях водило первой ступени соединено с солнечной шестерней второй ступени.

Подшипниковые узлы редукторов поворота

Подшипники играют критическую роль в работе редуктора поворота, обеспечивая опоры валов и передачу нагрузок от вращающихся элементов на корпус. В редукторах поворота применяются различные типы подшипников качения в зависимости от характера воспринимаемых нагрузок и условий работы.

Конические роликовые подшипники

Конические роликовые подшипники являются основным типом подшипников, применяемых в редукторах поворота автокранов. Эти подшипники предназначены для восприятия одновременно действующих радиальных и осевых нагрузок. Конструкция подшипника включает внутреннее и наружное кольца с коническими дорожками качения и набор конических роликов, удерживаемых сепаратором.

Угол конусности дорожек качения определяет соотношение между радиальной и осевой грузоподъемностью подшипника. Линии, продолжающие образующие дорожек качения и оси роликов, пересекаются в одной точке на оси подшипника, что обеспечивает чистое качение роликов без проскальзывания. С увеличением угла конусности повышается способность подшипника воспринимать осевые нагрузки при уменьшении радиальной грузоподъемности.

Конические роликоподшипники изготавливаются в соответствии с ГОСТ 27365-2023. Для редукторов автокранов применяются однорядные конические подшипники. Подшипники устанавливаются попарно в О-образной или Х-образной схеме, что позволяет воспринимать осевые нагрузки в обоих направлениях и обеспечивать жесткость опор валов. При монтаже производится регулировка осевого зазора или предварительного натяга с помощью регулировочных шайб.

Цилиндрические роликовые подшипники

Цилиндрические роликовые подшипники применяются в редукторах поворота для опор валов, воспринимающих преимущественно радиальные нагрузки. Эти подшипники обладают высокой радиальной грузоподъемностью благодаря линейному контакту роликов с дорожками качения. Цилиндрические ролики могут быть короткими или длинными в зависимости от требуемой нагрузочной способности.

Игольчатые подшипники

Игольчатые подшипники характеризуются малым диаметром роликов при большой их длине. Это обеспечивает компактность конструкции при сохранении высокой радиальной грузоподъемности. Игольчатые подшипники применяются в узлах редукторов, где требуется минимизировать радиальные габариты при сохранении нагрузочной способности, например, в опорах сателлитов планетарных редукторов.

Зубчатые передачи и шестерни

Зубчатые передачи редуктора поворота осуществляют передачу крутящего момента между валами и обеспечивают требуемое передаточное число. В редукторах поворота применяются цилиндрические зубчатые передачи с косыми зубьями, обеспечивающие плавность работы и высокую нагрузочную способность.

Конструкция зубчатых колес

Зубчатые колеса редукторов изготавливаются из легированных сталей 40ХН, 40ХГМ, 40ХНМА с последующей термической обработкой. После нарезания зубьев производится закалка поверхностного слоя токами высокой частоты до твердости HRC 56-62 на глубину 3-5 мм. Такая термообработка обеспечивает высокую износостойкость рабочих поверхностей зубьев при сохранении вязкой сердцевины, предотвращающей хрупкое разрушение.

Косозубое зацепление характеризуется углом наклона зубьев на делительном цилиндре. Типичный угол наклона составляет 12-20 градусов. Косозубые передачи работают более плавно по сравнению с прямозубыми, так как зацепление зубьев происходит постепенно, а не по всей длине одновременно. Это снижает динамические нагрузки, уровень шума и вибрации.

Выходная шестерня редуктора

Выходная шестерня представляет собой критически важный элемент, через который крутящий момент передается на зубчатый венец опорно-поворотного устройства. Шестерня изготавливается из высокопрочной легированной стали с объемной закалкой до твердости HRC 56-62. Зубья шестерни нарезаются с высокой точностью, обычно по 7-8 степени точности.

Шестерня может иметь от 13 до 18 зубьев в зависимости от конструкции редуктора и опорно-поворотного устройства. Модуль зацепления выходной шестерни с венцом ОПУ составляет обычно 8-12 мм. Шестерня устанавливается на выходном валу на шлицах или шпонке и фиксируется стопорным кольцом или гайкой с контровкой.

Зубчатые муфты в приводе поворота

Зубчатые муфты применяются в механизмах поворота для соединения вала гидромотора с входным валом редуктора. Муфта обеспечивает передачу крутящего момента при компенсации радиального, углового и осевого смещения валов, возникающего при монтаже и эксплуатации.

Конструкция зубчатой муфты

Зубчатая муфта состоит из двух полумуфт с наружными зубчатыми венцами и разъемной обоймы с двумя внутренними зубчатыми венцами. Полумуфты насаживаются на валы гидромотора и редуктора на шпонках или шлицах. Обойма выполняется из двух половин, соединяемых болтами. Зубья полумуфт имеют бочкообразную форму, что обеспечивает возможность компенсации угловых и радиальных смещений валов.

Зубчатые муфты изготавливаются из углеродистых сталей марок 40, 45Л, 50 или 40Х. Полумуфты и зубчатые венцы обойм производятся методом ковки с последующей механической обработкой. Зубья нарезаются на зубофрезерных или зубодолбежных станках, затем производится термообработка для повышения твердости и износостойкости.

Смазка зубчатых муфт

Зубчатая муфта работает в условиях относительного скольжения зубьев при компенсации смещений, поэтому требует постоянной смазки. В обойме муфты предусмотрено отверстие для заливки смазочного материала. Применяются пластичные смазки на литиевой основе типа Литол-24 или специальные смазки для зубчатых муфт. Периодичность смазывания составляет 50-100 часов работы в зависимости от условий эксплуатации.

Взаимодействие редуктора с опорно-поворотным устройством

Редуктор поворота работает в комплексе с опорно-поворотным устройством, которое соединяет поворотную и неповоротную части автокрана. Выходная шестерня редуктора находится в постоянном зацеплении с зубчатым венцом ОПУ, передавая крутящий момент для вращения поворотной платформы.

Опорно-поворотные устройства автокранов

Опорно-поворотное устройство представляет собой крупногабаритный подшипник специальной конструкции, состоящий из двух колец с телами качения между ними. Одно из колец имеет зубчатый венец для передачи вращающего момента. ОПУ выполняют с шариковыми или роликовыми телами качения в зависимости от грузоподъемности крана.

Шариковые ОПУ применяются на автокранах грузоподъемностью до 16 тонн. Между двумя рядами шариков располагаются кольца с дорожками качения. Роликовые ОПУ используются на кранах большей грузоподъемности. Ролики располагаются перекрестно: одни воспринимают радиальные нагрузки, другие - осевые и опрокидывающие моменты.

Зацепление редуктора с венцом ОПУ

Зубчатый венец опорно-поворотного устройства может иметь внутреннее или наружное зацепление. При внутреннем зацеплении венец расположен на внутреннем кольце ОПУ, при наружном - на наружном кольце. Модуль зацепления составляет 8-12 мм, количество зубьев венца - от 140 до 240 в зависимости от диаметра ОПУ.

Редуктор крепится к поворотной раме болтами через фланец. Регулировка зазора в зацеплении между выходной шестерней редуктора и венцом ОПУ производится изменением положения редуктора. Правильная регулировка зазора критична для обеспечения равномерного распределения нагрузки по зубьям и предотвращения преждевременного износа.

Смазка и обслуживание редукторов поворота

Надежная работа редуктора поворота обеспечивается правильной смазкой и регулярным техническим обслуживанием. Смазка выполняет функции снижения трения, отвода тепла, защиты от коррозии и вымывания продуктов износа.

Система смазки редуктора

Редукторы поворота автокранов работают на картерной смазке. Корпус редуктора заполняется трансмиссионным маслом до уровня, контролируемого по маслоуказателю. Применяются масла ТАп-15В по ГОСТ 23652-79 для работы при температуре от -20 до +50 градусов Цельсия, ТСп-10 для эксплуатации при температуре от -40 до +25 градусов, или индустриальные масла ИТП-200, ИРП-150.

В процессе работы масло разбрызгивается вращающимися зубчатыми колесами, обеспечивая смазку всех пар зацепления и подшипников. Для предотвращения утечки масла в местах выхода валов из корпуса установлены манжетные уплотнения. Корпус имеет заливное отверстие с пробкой, сливное отверстие и маслоуказатель для контроля уровня масла.

Регламент технического обслуживания

Первая замена масла в новом или отремонтированном редукторе производится после 50 часов работы для удаления продуктов приработки. Последующие замены масла выполняются через 500-1000 часов работы в зависимости от условий эксплуатации. При работе в тяжелых условиях с высокой запыленностью периодичность замены сокращается до 250-500 часов.

Ежесменно производится визуальный осмотр редуктора на отсутствие подтеканий масла, посторонних шумов и вибраций. Проверяется уровень масла по маслоуказателю, при необходимости масло доливается. Ежемесячно контролируется температура корпуса редуктора при работе - она не должна превышать 80-90 градусов Цельсия.

При техническом обслуживании производится проверка зазора в зацеплении выходной шестерни с венцом ОПУ. Увеличенный зазор свидетельствует об износе зубьев и требует регулировки или замены изношенных деталей. Проверяется затяжка болтов крепления редуктора к раме и болтов разъема корпуса.