Полное руководство по анализу неисправностей и техническому обслуживанию ротационных редукторов

Являясь основным компонентом трансмиссии в строительной технике (такой как краны и экскаваторы), ротационные приводы демонстрируют режимы отказов, тесно связанные с ударными нагрузками, сбоями смазки и повреждениями уплотнений. Такие отказы часто приводят к полной остановке машины. В данном руководстве рассматриваются как типичные схемы отказов, так и основные принципы полного цикла технического обслуживания, а также предлагаются практические решения по устранению неисправностей и техническому обслуживанию, адаптированные к инженерным сценариям.

I. Типичные виды отказов и анализ основных причин отказов ротационных приводов

Отказы ротационных приводов преимущественно происходят в трех основных модулях: «приводная система», «опорная конструкция» и «уплотнение и смазка». Проявления, основные причины и последствия различных отказов значительно различаются, как подробно описано в таблице ниже:

Модуль отказа: приводная система

1. Ненормальный шум при вращении (шум шестерен/подшипников)

Основные проявления: «Шум зацепления шестерен» (высокий, пронзительный) или «шум подшипников» (глухой, стучащий) во время работы, с усилением шума под нагрузкой.

Основные причины:

• Чрезмерный зазор зацепления шестерен (износ/отклонение при установке)
• Износ или отслоение дорожки качения/роликов подшипника (недостаточная смазка/попадание посторонних предметов)
• Несоосность двигателя и редуктора (ослабленная муфта)

Потенциальные опасности: Ускоренный износ зубчатых колес/подшипников, распространение шума по всему агрегату, потенциальная остановка трансмиссии

2. Недостаточная вращательная мощность / снижение скорости

Основные симптомы: Недостаточный крутящий момент при запуске (невозможность привода номинальной нагрузки), нормальная скорость без нагрузки, но резкое падение скорости под нагрузкой

Основные причины:

• Гидравлический привод: внутренняя утечка в гидравлическом двигателе, низкое давление в предохранительных клапанах, износ шестеренчатого насоса
• Электрический привод: недостаточная мощность двигателя, дрейф параметров инвертора (чрезмерно низкий предел крутящего момента)
• Износ шестерен редуктора (снижение эффективности передачи)

Потенциальные опасности: Невозможность выполнять тяжелые операции (например, поворот груза краном), что в серьезных случаях может привести к падению груза

3. Отказ ротационного торможения / проскальзывание

Основные проявления: продолжение медленного вращения после торможения (проскальзывание, превышающее национальные стандарты, например, краны ≤5°/мин) или отсутствие реакции при экстренном торможении

Основные причины:

• Износ тормозных колодок, превышающий допустимые пределы (снижение коэффициента трения)
• Гидравлическое торможение: утечка масла из тормозного цилиндра, недостаточное давление в аккумуляторе
• Электромагнитное торможение: перегорание катушки, недостаточное напряжение (ниже 85% от номинального значения)

Потенциальные опасности: потеря контроля над грузом (например, раскачивание или столкновение груза крана), приводящая к инцидентам, связанным с безопасностью

Модуль неисправности: опорная конструкция

1. Износ поворотного подшипника (подшипника поворотного круга)

Основные проявления: «заедание» при вращении, радиальный/осевой зазор, превышающий технические характеристики (зазор более 0,5 мм при измерении щупом), наклон платформы

Основные причины:

• Длительная перегрузка (превышение номинального статического момента подшипника)
• Ослабление крепежных болтов (приводящее к неравномерному распределению нагрузки и ускоренному локальному износу)
• Неисправность смазки дорожки качения (сухое трение, приводящее к образованию точечных повреждений и отслоению)

Потенциальные опасности: Снижение жесткости подшипника, ухудшение общей устойчивости машины, риск опрокидывания платформы

2. Искривленный центральный вал / штифтовой вал

Основные проявления: нецентрированное вращение (видимое отклонение платформы), колебания сопротивления вращению во время работы.

Основные причины:

• Внезапные ударные нагрузки (например, резкое падение груза крана)
• Усталость материала центрального вала (длительные переменные нагрузки)
• Отклонение в перпендикулярности между центральным валом и платформой при установке

Потенциальные опасности: Усугубляет несоосность зубчатых колес, что приводит к каскадным отказам приводной системы и сокращению общего срока службы оборудования

Модуль неисправностей: уплотнение и смазка

1. Поврежденные уплотнения (утечка/просачивание масла)

Основные проявления: следы масла на уплотнительном кольце поворотного подшипника и сопрягаемых поверхностях редуктора, ненормальное увеличение расхода смазки/гидравлического масла

Основные причины:

• Старение уплотнительного кольца (ускоренный износ в условиях высоких/низких температур)
• Абразивное воздействие посторонних предметов (песок/гравий, металлические частицы, застрявшие в кромке уплотнения)
• Деформация уплотнения при установке (неравномерное усилие сжатия)

Потенциальные опасности: Сбой смазки (сухое трение компонентов), попадание посторонних предметов (ускоренный износ), загрязнение окружающей среды

2. Износ/недостаток смазки

Основные проявления: при разборке смазка выглядит как «темно-коричневые затвердевшие комки» (обычно это жидкость бледно-желтого/коричневого цвета), или на поверхностях подшипников/шестерен отсутствует смазка.

Основные причины:

• Недостаточное пополнение смазки через установленные промежутки времени (высыхание смазки)
• Неправильный выбор смазки (например, использование высокотемпературной смазки в низкотемпературных условиях, что приводит к ухудшению текучести)
• Неисправность уплотнения, приводящая к загрязнению смазки (попадание воды, пыли)

Потенциальные опасности: Скорость износа шестерен/подшипников увеличивается в 3-5 раз, что предрасполагает компоненты к преждевременному разрушению от усталости

II. Основные моменты технического обслуживания ротационных приводов (по циклам)

Техническое обслуживание ротационных приводов должно осуществляться в соответствии с принципом «предупреждение прежде всего, регулировка по мере необходимости» с дифференцированным подходом в зависимости от интенсивности эксплуатации строительной техники (например, горнодобывающая техника по сравнению с коммунальной техникой). Основные моменты технического обслуживания подразделяются на три цикла: ежедневное, периодическое и долгосрочное.

1. Регулярное техническое обслуживание (за 10–15 минут до/после ежедневных операций)

Основная цель: выявление «непосредственных рисков неисправностей» для обеспечения безопасности эксплуатации в течение дня.

Визуальный осмотр и проверка на утечки:

• Визуально осмотрите уплотнения поворотного подшипника, сопрягаемые поверхности редуктора и тормозные цилиндры на предмет утечек/просачивания масла (протрите салфеткой; если утечка появляется снова в течение 10 минут, сделайте соответствующую отметку);
• Проверьте область вокруг поворотной платформы на наличие металлических обломков или песка (которые могут застрять в уплотнениях и требуют немедленного удаления).

Функциональное тестирование:

• Вращайте без нагрузки на 1-2 оборота, прислушиваясь к необычным шумам (сравните с обычными звуками; при появлении новых шумов прекратите работу и проведите проверку);
• Активируйте функцию торможения (гидравлическую/электромагнитную), наблюдая за проскальзыванием после торможения (краны требуют тестирования с пустой нагрузкой; проскальзывание, превышающее 5°/мин, требует регулировки);
• Проверьте отзывчивость ручек/кнопок управления поворотом (проверьте, нет ли задержки или заклинивания, чтобы исключить неисправности электрического/гидравлического управления).

Проверка состояния фундамента:

• Проверьте температуру поверхности двигателя поворотного привода/гидравлического двигателя (не должен быть горячим на ощупь; норма ≤60 °C);
• Проверьте показания манометра в гидравлической системе привода (давление без нагрузки должно составлять 10-20 % от номинального значения; превышение 30 % требует проверки на наличие внутренней утечки).

2. Регулярное техническое обслуживание (на основе рабочих часов/интервалов; основные интервалы: 250 ч, 500 ч, 1000 ч)

Основная цель: устранение «рисков прогрессирующих отказов» (например, проблемы со смазкой, износ, ослабление болтов) для продления срока службы компонентов.

Интервал технического обслуживания: 250 часов (примерно 1 месяц)

Основная задача технического обслуживания: добавление смазки

Основные этапы работы:

1. Найдите смазочные ниппели на поворотном подшипнике и редукторе (обычно 3-6, равномерно распределенных);
2. С помощью смазочного шприца введите смазку указанного класса (литиевая смазка GB/T 7324 для поворотных подшипников; см. руководство по эксплуатации редуктора), пока свежая смазка не начнет вытекать из уплотнения (избегайте переполнения, которое может повредить уплотнения).

Стандартные требования: Смазка не должна содержать примесей и не должна быть высохшей. Объем вводимой смазки должен контролироваться на уровне «50–100 г на смазочный ниппель».

Основные пункты технического обслуживания: Проверка тормозной системы

Ключевые эксплуатационные моменты:

1. Гидравлические тормоза: Проверьте давление в аккумуляторе (оно должно быть в пределах 90–110 % от номинального значения; например, 18–22 МПа для системы с номинальным давлением 20 МПа);
2. Электромагнитные тормоза: Измерьте напряжение катушки тормоза (оно должно соответствовать номинальному значению; например, система AC380V с погрешностью ≤±5%)
3. Стандартные требования: Время срабатывания тормоза ≤ 0,5 секунды; Скольжение после торможения ≤ 3°/мин.

Интервал технического обслуживания: 500 часов (примерно 2 месяца)

Основные виды технического обслуживания: затяжка болтов

Ключевые моменты эксплуатации:

1. Проверьте соединительные болты между поворотным кольцом и платформой, а также между редуктором и двигателем с помощью динамометрического ключа;
2. Затяните болты до указанных значений крутящего момента (например, болты M20 до примерно 300–350 Н·м), следуя диагональной последовательности
3. Стандартные требования: болты не должны иметь зазора (отклонение крутящего момента ≤ ±10%) и коррозии (любая ржавчина должна быть удалена и обработана антикоррозионной смазкой).

Основной пункт технического обслуживания: Проверка зазора в зацеплении шестерен

Ключевые моменты эксплуатации:

1. Измерьте зазор открытых зубчатых колес (например, в точках зацепления поворотных приводов и поворотных подшипников) с помощью щупа;
2. Проверьте 3-5 равномерно распределенных точек зацепления.

Стандартные требования: Зазор должен быть в пределах 0,2-0,5 мм (регулируется в соответствии с модулем зубчатого колеса; более крупные модули допускают большие допуски зазора).

Интервал технического обслуживания: 1000 часов (примерно 4-5 месяцев)

Основные пункты технического обслуживания: замена уплотнений

Ключевые моменты эксплуатации:

1. Замените уплотнительные кольца поворотного подшипника (сначала очистите старую смазку и загрязнения из уплотнительных канавок, нанесите герметик для обеспечения герметичности);
2. Проверьте скелетные масляные уплотнения на входном/выходном валах редуктора; при обнаружении утечки масла немедленно замените их.

Стандартные требования: уплотнения должны быть установлены без деформации. После замены дайте им отстояться в течение 2 часов, прежде чем повторно смазывать, чтобы убедиться в отсутствии утечек.

Основные пункты технического обслуживания: Замена жидкости / фильтрующего элемента

Ключевые моменты эксплуатации:

1. Гидравлический привод: Заменить фильтрующий элемент гидравлического масла; проверить уровень загрязнения жидкости (в пределах класса NAS 8);
2. Электрический привод: Проверить смазку подшипников двигателя; заменить в случае износа.

Стандартные требования: Жидкость не должна иметь мутности и запаха; фильтрующие элементы не должны быть забиты.

3. Долгосрочное техническое обслуживание (1 год / 5000 часов или в соответствии с техническим руководством)

Основная цель: оценка «срока службы основных компонентов» для предотвращения внезапных отказов.

Оценка срока службы подшипников качения:

1. Проверьте толщину стенок подшипниковых дорожек с помощью ультразвукового толщиномера (сравните с исходными значениями; выпустите предупреждение, если износ превышает 10%);
2. Проверьте дорожки качения на наличие питтинга или отколов (замените подшипник, если поврежденная область превышает 5 %).

Углубленная проверка приводной системы:

Гидравлические двигатели/электродвигатели: демонтируйте и проверьте внутренние компоненты (например, распределительную пластину двигателя, ротор двигателя); замените, если износ превышает указанные в спецификации значения.

Редукторы: проверьте твердость поверхности зубьев шестерни (по шкале Роквелла HRC 58-62; замените шестерни, если твердость ниже 55).

Калибровка системы управления:

1. Электрические приводы: перекалибруйте пределы крутящего момента и параметры замкнутого контура скорости на преобразователях частоты (обеспечьте совместимость нагрузки);
2. Гидравлические приводы: отрегулируйте настройки клапанов сброса давления и клапанов регулирования расхода (предотвратите перегрузки, вызванные отклонениями давления/расхода).

III. Основные моменты, которые нужно учитывать при обслуживании

Выбор смазки должен быть правильным

в условиях низких температур (ниже -20 °C) выбирайте низкотемпературную смазку на литиевой основе (например, L-TSA 32); в условиях высоких температур (выше 60 °C) выбирайте смазку на литиевой основе для экстремальных нагрузок (например, L-XBEGB 00). Это предотвращает сбой смазки из-за плохой текучести смазки.

Затяжка болтов должна выполняться по «диагональной последовательности»

затяжка болтов поворотного подшипника «по часовой стрелке» может привести к неравномерному распределению нагрузки. Повторно затяните болты по «диагональной крестообразной» последовательности, достигая номинального момента затяжки в 2-3 этапа.

Устранение неисправностей осуществляется по принципу «от простого к сложному»

при снижении мощности вращения сначала проверьте уровень гидравлического масла/напряжение двигателя (простые проверки), затем проверьте внутреннюю утечку двигателя/износ шестерни (сложные проверки), чтобы избежать ненужной разборки.

Усиленная защита в суровых условиях эксплуатации

в условиях запыленности/солевого тумана, например в шахтах и портах, ежемесячно очищайте мусор вокруг уплотнений, доливайте смазку каждые 250 часов и сократите интервалы замены уплотнений на 30 %.