Опорно-поворотные устройства башенного крана

Опорно‑поворотные устройства и механизмы поворота башенного крана: устройство, виды и принципы работы

Башенный кран — незаменимый элемент современной стройплощадки. Его способность вращать стрелу на 360° обеспечивает высокую производительность и гибкость при выполнении монтажных и погрузочно‑разгрузочных работ. Ключевую роль в этом играют опорно‑поворотное устройство (ОПУ) и механизм поворота — два взаимосвязанных узла, обеспечивающих плавное и надёжное вращение поворотной части крана.

Что такое опорно‑поворотное устройство (ОПУ)

ОПУ — это подшипниковый узел, соединяющий поворотную часть крана (платформу со стрелой, кабиной и механизмами) с неповоротной (ходовой рамой или опорной стойкой). Его основные функции:

• передача вертикальных и горизонтальных нагрузок от поворотной части на ходовую раму;
• обеспечение свободного вращения платформы вокруг вертикальной оси;
• восприятие моментов от ветровых нагрузок, инерционных сил и веса груза.

Конструктивные особенности

Типовое ОПУ состоит из:

• внутреннего кольца (крепится к ходовой раме);
• внешнего кольца (соединено с поворотной платформой);
• тел качения (ролики или шарики, размещённые между кольцами);
• сепараторов, удерживающих тела качения на равных расстояниях;
• зубчатого венца (для передачи крутящего момента от механизма поворота).

Для защиты от загрязнений и влаги устройство оснащается уплотнениями и смазочными каналами.

Опорно-поворотное устройство обеспечивает вращение поворотной части крана и одновременно передаёт грузовой момент, вертикальные и горизонтальные нагрузки от поворотной части крана на неповоротную.

Виды опорно‑поворотных устройств

В башенных кранах применяют два основных типа ОПУ:

1.Роликовое опорно-поворотное устройство

1. Роликовые ОПУ
   • используют цилиндрические или конические ролики;
   • выдерживают высокие нагрузки (от 10 т и выше);
   • обладают большей жёсткостью и долговечностью;
   • применяются в мощных башенных кранах для высотного строительства.

По схеме размещения тел качения различают:

• однорядные ОПУ (простая конструкция, умеренная грузоподъёмность);
• двухрядные и трёхрядные (повышенная нагрузочная способность).

Трёхрядное роликовое опорно-поворотное устройство с зубьями внутреннего зацепления состоит из наружных нижний и верхний обоймы, и внутренней обоймы. В рабочих полостях, образуемых обоймами, установлены ролики верхнего ряда, ролики нижнего ряда и ролики центрального ряда. Ролики верхнего ряда воспринимают вертикальные нагрузки, направленные в низ, ролики нижнего ряда-вертикальные нагрузки, направленные вверх (отрывающие), а ролики центрального ряда-горизонтальные нагрузки. Для предохранения обоймы от вытекания смазки и загрязнения рабочих полостей и роликов установлены манжетные уплотнения.

2.Шариковое опорно-поворотное устройство

1. Шариковые ОПУ
   • состоят из двух колец и шариков между ними;
   • отличаются компактностью и невысокой стоимостью;
   • подходят для кранов малой и средней грузоподъёмности (до 10 т);
   • требуют регулярного контроля зазора и смазки.

Шариковое опорно-поворотное устройство состоит из наружной и внутренней обоймы, шариков, разделённых сепараторами, и манжетных уплотнений.

Наружные обоймы стягиваются болтами. По периферии опорно-поворотного устройства установлены несколько пресс-маслёнок для смазывания рабочих полостей. Внутренние обоймы крепятся к опорной раме, а наружные к поворотной платформе болтами

Механизм поворота: принцип работы и состав

Механизм поворота отвечает за вращение платформы крана. Он включает:

• электродвигатель (асинхронный с короткозамкнутым или фазным ротором);
• редуктор (червячный, цилиндрический или планетарный для снижения скорости и увеличения крутящего момента);
• тормоз (колодочный или дисковый для фиксации положения);
• открытую зубчатую передачу (шестерня на выходном валу редуктора и зубчатый венец ОПУ).

Как это работает

1. Оператор подаёт команду на поворот через пульт управления.
2. Включается электродвигатель, передающий вращение на редуктор.
3. Редуктор снижает скорость и увеличивает крутящий момент.
4. Шестерня на выходном валу вращает зубчатый венец ОПУ.
5. Поворотная платформа начинает вращаться вокруг вертикальной оси.
6. При остановке срабатывает тормоз, фиксируя положение.

Механизм поворота предназначен для вращения поворотной части крана в горизонтальной плоскости. Краны серии КБ комплектуются двумя типами механизмов поворота: планетарным и цилиндрическим. Механизм поворота независимо от типа состоит из следующих основных частей:

• тормоз
• фланцевый электродвигатель
• соединённый через муфту с редуктором, который заканчивается исполнительной шестернёй на выходном валу

Шестерня входит в зацепление с зубчатым венцом опорно-поворотного устройства. На планетарных механизмах установлен дисковый тормоз, встроенный в корпус электродвигателя. Цилиндрический механизм оборудуется колодочными тормозами с электромагнитом или гидротолкателем, у тормоза с электромагнитом для обеспечения плавного торможения и остановки крана каждая колодка управляется отдельным электромагнитом. Первая ступень торможения-наложения одной колодки на шкив-осуществляется при работающим электродвигателе и служит для предварительного притормаживания механизма. Вторая ступень торможения (вторая колодка накладывается на шкив) выполняется при остановке электродвигателя. Совместная работа обеих колодок позволяет удерживать кран в заданном положении.

На башенном кране имеется устройство для растормаживания механизма поворота после окончания работы (это необходимо для защиты крана от ветровых нагрузок в нерабочее время).

Ключевые технические параметры

При выборе и эксплуатации ОПУ и механизма поворота учитывают:

• грузоподъёмность (максимальный вес груза, при котором допускается поворот);
• скорость вращения (обычно 0,5–1 об/мин);
• крутящий момент (усилие, необходимое для поворота);
• угол поворота (у большинства кранов — 360° без ограничений);
• допустимые ветровые нагрузки (влияют на прочность ОПУ);
• ресурс работы (количество циклов до капитального ремонта).

Обслуживание и диагностика

Для безотказной работы узлов необходимо:

• регулярно смазывать ОПУ и зубчатые передачи (согласно регламенту);
• контролировать зазор в подшипниках (при увеличении — регулировать или заменять);
• проверять затяжку болтов крепления ОПУ к раме и платформе;
• осматривать зубчатый венец на наличие сколов и износа;
• тестировать тормоз на эффективность срабатывания;
• мониторить температуру редуктора и двигателя (перегрев сигнализирует о проблемах).

Типичные признаки неисправности:

• повышенный шум или вибрация при повороте;
• заедание или неравномерное вращение;
• люфт платформы;
• утечка смазки из ОПУ или редуктора.

Современные тенденции

Производители башенных кранов внедряют:

• ОПУ с интегрированными датчиками (контроль нагрузки, температуры, износа);
• герметичные уплотнения для работы в агрессивных средах;
• компактные планетарные редукторы с высоким КПД;
• частотное регулирование двигателя для плавного пуска и точной остановки.