Важным компонентом конструкции землеройной самоходной машины является поворотный круг экскаватора. Этот узел отвечает за подвижность исполнительных механизмов и по мере эксплуатации изнашивается. О причинах и признаках износа рассказали эксперты компании «СпецЗапчасть», работающей более 12 лет в сфере реализации комплектующих для спецтехники и имеющей 11 собственных складов в России.
Что такое поворотный круг экскаватора и его роль в работе техники
Другое название такого механизма – опорно-поворотное устройство (сокращённо ОПУ). Оно соединяет неподвижное шасси машины с её перемещающимся рабочим органом. Данный узел есть в экскаваторах всех видов: мини, средних и больших, строительных, вскрышных, карьерных, шахтных и других.
В конструкции предусматриваются следующие элементы:
- Два кольца: наружное и внутреннее. Последнее фиксируется на ходовой раме посредством болтового соединения и при функционировании не двигается. А первое (внешнее) закрепляется на поворотной платформе и вместе с нею совершает вращательные движения.
- Тела качения. К ним относятся обеспечивающие вращение и минимизирующие трение ролики и шарики.
- Сепараторы. Их функция – разделение тел качения и исключение их прямого взаимодействия друг с другом. Предотвращение контактов не допускает заклинивания и равномерно распределяет нагрузку.
- Зубчатый венец. Эта составляющая зацепляет, сопрягает одно из колец с ведущей шестернёй, расположенной в поворотном редукторе.
- Уплотнения. Резиновые уплотнители фиксируются с двух сторон ОПК и удерживают в подшипнике смазку, а также не допускают попадания пыли, воды, абразивных частиц.
Главная задача механизма – вращение платформы, осуществляемое вокруг вертикальной оси на все 360 градусов. Это делает технику более маневренной даже на ограниченных территориях, а также даёт возможность оператору направлять рабочий орган (стрелу, ковш) в нужные зоны с сохранением пространственного размещения всей машины.
Но есть и несколько других функций:
- Передача нагрузок от исполнительного механизма и вращающейся платформы на ходовую часть. Именно на ОПУ действуют радиальные силы (боковые толчки и удары при выполнении рабочих операций), осевые (масса башни) и опрокидывающие (инерция при копании, выгрузке материалов).
- Снижение сопротивления вращения рамы. Благодаря этому движения становятся точнее и быстрее, а риски смещений машины или её опрокидывания заметно снижаются.
- Точность управления оборудованием – установка необходимых положений ковша и стрелы, их повороты при копке, выемке почвы, планировке и прочих процессах.
- Гибкость – возможность функционирования спецтехники на разных участках, например, с наклоном, с перепадами высоты. При этом нет необходимости перемещать весь экскаватор.
- Стабильность – удержание равновесия, актуальное при перемещении тяжёлых грузов. ОПУ частично принимает на себя массу, распределяя усилие по оси машины.
Основные причины износа поворотного круга
ОПУ неизбежно изнашивается, так как его детали испытывают трение и механические нагрузки. Но в норме износ поворотного круга достаточно медленный. Ускоряться он может по нескольким причинам:
- Перегрузки. Из-за пиковых нагрузок, возникающих при перемещении тяжёлых грузов, масса которых больше допустимой, ОПУ деформируется, разрушается.
- Ошибки при установке, например, плохо затянутые крепёжные болты поворотного круга. Из-за этого кольца подвергаются деформациям, зазоры в подшипнике меняются, что повышает вероятность его заклинивания и даже разрушения.
- Промывка ОПУ водой. Если она проникнет внутрь узла, то может спровоцировать коррозию и частично вымыть смазку.
- Некорректное управление машиной: пробуксовки, повороты рывками, высокоскоростная езда по неровностям. Всё это вызывает абразивный износ, а также ударные нагрузки.
- Недостаточная либо некорректная смазка поворотного механизма. Если она в дефиците или не подходит, то возникает сухое трение, провоцирующее перегрев, а также разрушение элементов ОПУ. Не менее вредно смешивание разных типов смазочных материалов.
- Неверно отрегулированный зазор. Его величина, оптимальная для многих сфер применения составляет от 0,1 мм до 0,4. Если превысить такой показатель, то возникнет люфт поворотного круга, а движения рабочего органа станут неточными. При снижении рекомендованного значения ускоряется изнашивание, вероятны заклинивания.
- Неисправные детали, например, подшипник поворотного круга, который частично воспринимает нагрузки и при повреждении или выходе из строя перестаёт выполнять свои функции.
- Повреждённые уплотнения. Они фактически открывают пути для проникновения влаги и механических частиц, оказывающих абразивное губительное воздействие.
- Низкое качество ОПУ, к примеру, сталь неподходящей марки, ошибки при производстве и сборке, некорректная термообработка металлических элементов.
- Нежелательные эксплуатационные условия: критически низкие или, наоборот, высокие температуры, сильная запылённость, повышенная влажность воздуха, контакты с химическими агрессивными веществами, удары или вибрации при перемещениях техники по зонам со сложным рельефом. Всё это меняет свойства смазки и металлов, провоцирует коррозию, оказывает разрушающее воздействие.
- Недостаточное техническое обслуживание спецтехники – нарушение интервалов ТО, игнорирование некоторых обязательных процедур.
- Проблемы в системе гидравлики. ОПУ обычно используется в комплексе с гидравлическим приводом, поэтому неверное давление, утечки масла или иные неисправности гидросистемы снижают эффективность работы круга, а также преждевременно изнашивают его.
Методы диагностики состояния поворотного круга
Как понять, что механизм поворота экскаватора функционирует со сбоями или сильно изношен? Есть несколько диагностических методов, по которым можно распознать проблемы.
Оценка тревожных симптомов
Существуют следующие признаки износа поворотного круга:
- Любые посторонние звуки: скрипение, стук, скрежет, визг, щелчки, гул. Их вероятные причины – изношенные подшипники, дефицит смазки, проникновение стружки металла, разрушенные дорожки качения.
- Неравномерные повороты, например, с рывками, с замедлениями и ускорениями, с заклиниваниями. Такое происходит из-за локальных повреждений зубцов, роликов и шариков.
- Люфт башни экскаватора: осевой или радиальный. При такой проблеме происходят «кивки» или «клевки» при старте перемещений стрелы или остановке.
- Следы утечки смазки. Они могут обнаруживаться на уплотнениях, что говорит о трещинах в них или же о разрушении подшипников.
- Вибрации при вращении платформы. Они явно указывают на то, что компоненты ОПУ изношены.
- Выделение тепла. Если опорно-поворотное устройство нагревается, это наверняка сигнализирует о повышенном трении из-за повреждённых деталей или нехватки смазки.
- Неполное, ограниченное вращение либо ощутимые усилия при определённых углах поворота. Вероятно, дело в подшипнике.
Не все неисправности заметны сразу: для более тщательной проверки проводится доскональный осмотр, который затрагивает состояние уплотнителей (трещины, разрывы), свойства смазки (цвет, примеси, мутность), затяжку крепежа, целостность зубчатого венца, поверхностные дефекты. Труднодоступные места исследуют оптическим методом – эндоскопом с камерой и гибким зондом.
Инструментальные диагностические методы
Диагностика экскаватора может проводиться следующими способами:
- Акустический. Он помогает выявлять микроповреждения шумомерами или специальными датчиками, фиксирующими звуковые волны.
- Вибрационный. Исследование проводят виброанализаторами, велосиметрами и акселерометрами пьезоэлектрического типа, обнаруживающими малейшие вибрации, обусловленные дефектами сепаратора, тел качения, зубьев венца.
- Ультразвуковой. Он предполагает измерение толщины стенок деталей, а также определение скрытых дефектов, ослаблений фиксации, состояния материалов.
- Термический. Это тепловизионный контроль, выявляющий зоны повышенного трения и локального перегрева.
- Дефектоскопия: магнитопорошковая, рентгеновская. Такой метод рассчитан на изучение структуры металлов, выявления пор, трещин.
Лабораторная диагностика
Она направлена на анализ смазочного материала, который изучается в лаборатории для обнаружения частиц металла, пыли, воды и прочих загрязняющих частиц. Изменение характеристик часто указывает именно на изношенность ОПУ.
Измерение люфта
Первый этап – расчёт допустимого значения. Вычисления выполняются по формуле: Lmax = D × 0,0015 + 0,2 мм. В ней D – это измеренный в миллиметрах диаметр круга. Например, если он равен 1500 мм, то люфт не должен превышать 2,45 см.
Второй этап – измерение фактического смещения. Оно может выполняться лазерным сканированием, механическим способом (часовым индикатором) или гидравлическим (с контролируемой нагрузкой гидроцилиндрами).
FAQ: часто задаваемые вопросы
Как определить люфт поворотного круга экскаватора?
Расчёты описаны в предыдущей части статьи. Нужно сначала выяснить предельное значение с учётом диаметра, а потом измерить фактическое смещение.
Можно ли продолжать работать при небольшом люфте?
Он может быть временно допустим, но в случае отсутствия других проблем. И всё же лучше узнать причину люфта, а также своевременно устранить её, выполнив необходимый ремонт поворотного круга экскаватора.
Как часто нужно смазывать поворотный круг?
Периодичность обработки смазочным материалом определяется производителем и указывается в технической документации. Средняя частота – каждые 100-250 моточасов. Но интервалы могут меняться. Например, при запылённости и влажной среде они сокращаются примерно на 30-40%, а зимой при температурах ниже -20 градусов несколько увеличиваются.
Заключение
Если ОПУ изношен, то стоит заменить его. Такой узел можно приобрести в компании «СпецЗапчасть». Мы предлагаем модели разных производителей с гарантией, по отличным ценам, с доставкой по России, с помощью в подборе, консультированием, а также возможностью установки круга и ремонта экскаватора.
Список использованной литературы
- A Method for Monitoring the Technical Condition of Large‑Scale Bearing Supporting Heavy Machinery // Energies. — 2021.
- Буянкин П. В. Расчет нагрузок в опорно‑поворотном устройстве экскаватора‑мехлопаты // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2014.
- Фокин В. В., Сладкова Л. А. Анализ изнашивания элементов опорно‑поворотного устройства стреловых самоходных кранов // Научно‑технический вестник Брянского государственного университета. — 2024.
