Wyjaśnienie żurawi obrotowych: łożyska i napędy, które utrzymują obrót ciężkich ładunków

Obserwuj, jak dźwig podnosi kontener z nabrzeża i przesuwa go na czekający statek, a ty widzisz, jak jeden zespół łożysk wykonuje większość cichej pracy. Wciągnik podnosi ładunek, a wysięgnik lub wózek ustawia go w odpowiedniej pozycji, ale to ruch obrotowy — powolny, kontrolowany obrót górnej konstrukcji wokół osi pionowej — zmienia maszynę podnoszącą w maszynę, która może umieścić ładunek niemal w dowolnym miejscu w promieniu roboczym. Wszystko powyżej tego obrotu zależy od dwóch elementów: wieńca obrotowego, który przenosi obciążenie, i napędu, który go obraca.

Po latach projektowania i produkcji tych komponentów dla konstruktorów dźwigów i integratorów sprzętu dowiedzieliśmy się, że większość problemów z rotacją jest rozwiązywana na długo przed opróżnieniem pierwszego wkładu ze smarem. Ustala się je na etapie specyfikacji, kiedy ktoś albo dopasuje łożysko do rzeczywistego obciążenia, albo się domyśli.

Co sprawia, że dźwig jest żurawiem „obrotowym”.

Ściśle mówiąc, dźwigiem obrotowym jest każdy dźwig, którego górne elementy obracają się względem podstawy. Ta pojedyncza cecha obejmuje bardzo szeroką rodzinę maszyn:

• Żurawie wieżowe, w których cały zespół wysięgnika obraca się nad masztem.
• Żurawie samojezdne i samochodowe, w których nadwozie obraca się na pierścieniu pod napięciem nad podwoziem.
• Żurawie obrotowe portalowe i stoczniowe, które łączą w sobie suwnicę bramową z wysięgnikiem obrotowym.
• Żurawie pokładowe, żurawie i żurawie użytkowe używane do podnoszenia personelu lub materiałów.
• Koparki przeładunkowe i żurawie do drewna z chwytakiem lub chwytakiem.

Natomiast suwnica pomostowa zwykle przesuwa swój most i wózek po prostych szynach, zamiast się obracać. Żurawie stoczniowe z wysięgnikiem obrotowym znajdują się gdzieś pośrodku i dobrze przypominają, że interfejs obrotowy jest często najmniejszą częścią maszyny, a jednocześnie przenoszącą najbardziej skoncentrowane obciążenie.

Pierścień obrotowy: jedno łożysko, trzy obciążenia

Wieniec obrotowy dźwigu wykonuje zadanie, które w innym przypadku wymagałoby kilku łożysk i ramy konstrukcyjnej. W jednym pierścieniu przenosi obciążenie osiowe od ciężaru wysięgnika i podniesionego ładunku, obciążenie promieniowe od ciągnięcia bocznego i wiatru oraz moment przechylający wytwarzany przez obciążenie pomnożone przez jego odległość od środka obrotu. Ten trzeci element jest zwykle decydujący w przypadku żurawia, ponieważ promień roboczy działa jak ramię dźwigni na wszystko, co trzyma łożysko.

Większość pierścieni dźwigowych zawiera również zęby przekładni — zewnętrzne, wewnętrzne lub żadne — więc ten sam element zarówno wspiera, jak i napędza obrót. Bieżnie są utwardzane całkowicie lub indukcyjnie, uszczelki chronią piasek i wodę przed kontaktem tocznym, a rowki lub otwory smarowe decydują o łatwości serwisowania pierścienia w późniejszym okresie eksploatacji. Jeśli chcesz uzyskać głębszy opis działania ścieżki obciążenia wewnątrz tych pierścieni, zapoznaj się z naszą notatką jak łożyska obrotowe przenoszą obciążenia dźwigu wchodzi w szczegóły.

Tam, gdzie żuraw wymaga bardzo ciasnego ustawienia lub sztywnej końcówki wysięgnika – na przykład żurawie pokładowe pracujące z kontenerami – układ skrzyżowanych rolek jest często lepszym rozwiązaniem niż kulki, ponieważ rolki wytrzymują moment przy zauważalnie mniejszym ugięciu.

Łożysko poprzeczne jednorzędowe W przypadku dźwigów wymagających ciasnego pozycjonowania i niskiego ugięcia to jednorzędowe łożysko wałeczkowe zapewnia dużą nośność i płynny obrót. Zobacz produkt →

Napędy obrotowe: moment obrotowy z kontrolą

Nie każdy dźwig potrzebuje osobnego pierścienia i skrzyni biegów. Napęd obrotowy łączy łożysko, zestaw przekładni i obudowę w jedną szczelną jednostkę, co ogromnie upraszcza interfejs montażowy i zapewnia projektantom kompaktowy sposób na osiągnięcie wysokich przełożeń redukcyjnych. Kompromis polega na tym, że napęd należy dobierać pod kątem wymagań dotyczących momentu obrotowego i trzymania, a nie samej nośności.

W żurawiach samochodowych, platformach roboczych i sprzęcie użytkowym zdolność do utrzymania pozycji bez hamulca – na przykład samoblokowanie w przypadku przekładni ślimakowej – jest często tak samo cenna jak wyjściowy moment obrotowy. Zamknięte napędy lepiej tolerują kurz, zmywanie i przechowywanie na zewnątrz niż odsłonięte koła koronowe. Nasz artykuł nt napędy obrotu pionowego w żurawiach i koparkach omawia, jak przełożenie skrzyni biegów, sztywność obudowy i wybrane uszczelnienia oddziałują na siebie w praktyce.

Pionowy samoblokujący napęd obrotu z przekładnią wewnętrzną W przypadku żurawi samochodowych i platform lotniczych ten pionowy napęd z przekładnią wewnętrzną zapewnia samoblokujące utrzymywanie pozycji i stabilne przenoszenie momentu obrotowego. Zobacz produkt →

Dopasowanie typu łożyska do obciążenia żurawia

Nie ma uniwersalnego, najlepszego rozwiązania w zakresie obrotu. Liczy się to, w jaki sposób ładunek przybywa, jak często dociera i ile miejsca zapewnia konstrukcja wokół pierścienia. Poniższe porównanie jest tym, przez które najczęściej przeprowadzamy klientów.

W przypadku ciężkich portali, ładowarek okrętowych i większych maszyn mobilnych rozmowa kończy się zwykle na konstrukcji trójrzędowych rolek, ponieważ podział zadań osiowych, promieniowych i momentowych na oddzielne rzędy rolek umożliwia kontrolowanie naprężeń kontaktowych w miarę wzrostu maszyny.

Trzyrzędowe łożyska toczne obrotowe serii 13 W przypadku ciężkich portali i większych maszyn to trzyrzędowe łożysko wałeczkowe oddziela obciążenia osiowe, promieniowe i momentowe, aby zarządzać naprężeniami kontaktowymi. Zobacz produkt →

Przypadki obciążeń decydujące o projekcie

Obciążenia statyczne i dynamiczne to nie to samo

Łożysko utrzymujące zaparkowany żuraw z wysuniętym wysięgnikiem doświadcza zjawiska statycznego, a dopuszczalne obciążenie jest duże. Jednoczesne podnoszenie i obracanie tego samego dźwigu tworzy dynamiczną obudowę o ułamku dostępnego udźwigu. Podanie jednej liczby dla obu jest jednym z najczęstszych źródeł przedwczesnych awarii.

Wstrząs, uciąg boczny i obowiązek cofania

Zwolnienie chwytaków, kołysanie ładunku na haku, podmuchy wiatru na długim wysięgniku i nierówne zatrzymania obrotu — wszystko to powoduje zwiększenie ścieżek obciążenia, których nie uwzględniają zwykłe obliczenia podnoszenia. Obowiązek cofania również ma znaczenie: pierścień, który obraca się tylko o dziesięć stopni w każdą stronę, będzie nosił wąski pas bieżni, więc specyfikacja powinna uwzględniać zarówno zakres obrotu, jak i całkowite obroty.

Dostęp do środowiska i konserwacji

Porty, kamieniołomy i pokłady przybrzeżne dostarczają sól, piasek i wilgoć. Uszczelnienie, ochrona powierzchni i położenie smarowniczek to decyzje projektowe, a nie przemyślenia, ponieważ łożysko, którego nie można łatwo dosmarować, nie zostanie ponownie nasmarowane.

Lista kontrolna wyboru, której warto przestrzegać

1. Określ maksymalne obciążenie robocze i maksymalny promień, przy którym występuje.
2. Oblicz moment przechylający oraz obciążenia osiowe i promieniowe dla każdej odpowiedniej kombinacji, a nie tylko najgorszego pojedynczego podnoszenia.
3. Szacunkowy cykl pracy: liczba podniesień na godzinę, kąt obrotu, godziny pracy w ciągu roku.
4. Zastosuj współczynnik serwisowy odpowiedni dla klasy zastosowania i poziomu wstrząsów.
5. Sprawdź konstrukcję montażową — płaskość, klasę śrub, napięcie wstępne śrub i sztywność kołnierza nośnego.
6. Uzgodnij metodę smarowania, częstotliwość dosmarowywania i dostęp do kontroli przed udostępnieniem rysunków.

Przeglądanie tych sześciu punktów na papierze zajmuje jedno popołudnie. Pominięcie ich może spowodować wyłączenie dźwigu z eksploatacji na kilka tygodni.

Instalacja i opieka długoterminowa

Nawet pierścień o prawidłowym rozmiarze będzie działał gorzej, jeśli powierzchnia montażowa nie będzie płaska lub śruby nie zostaną dokręcone we właściwej kolejności. Obrobione maszynowo powierzchnie montażowe, czyste gwinty i procedura kalibracji momentu obrotowego chronią bieżnię przed zniekształceniem przez konstrukcję, na której jest osadzona. Zazębienie przekładni należy sprawdzać za pomocą masy do znakowania, a nie za pomocą ucha, a luz mierzyć w kilku punktach wokół pierścienia.

• Dosmaruj ponownie z częstotliwością określoną przez cykl pracy, a nie sam kalendarz.
• Sprawdzaj uszczelki przy każdym serwisie i wymieniaj je, zanim przedostanie się wody spowoduje przebarwienie smaru.
• Śledź luz i opór obrotowy w czasie; zmiany są wczesnymi sygnałami ostrzegawczymi.
• Sprawdzaj napięcie śrub po pierwszych tygodniach pracy, a następnie okresowo.

Prawidłowe wykonanie rotacji za pierwszym razem

Budujemy pierścienie obrotu i napędy obrotu w Jiangyin, Jiangsu dla klientów zajmujących się maszynami portowymi, żurawiami samojezdnymi, sprzętem budowlanym i systemami zautomatyzowanymi. Nasza produkcja jest zorganizowana wokół precyzji, lekkości i automatyzacji, a dane produkcyjne są monitorowane w miarę przemieszczania się części przez warsztat. Chętnie zasiadamy do stołu ze przypadkiem obciążenia i rysunkiem, zamiast po prostu podawać numer części. Jeśli określasz obrót nowego dźwigu lub wymieniasz pierścień, który nie wytrzymał tak długo, jak powinien, najszybszym sposobem na rozpoczęcie będzie przesłanie nam danych o obciążeniu.