Чтобы проверить, не обязательно разбирать. Безразборные методы диагностики

Если включить методы исследования рабочих жидкостей в общую программу технического обслуживания крана, можно значительно повысить степень безопасности и надежность работы машины.

Причиной многих катастроф, когда падают подъемные краны и гибнут люди, является выход из строя их важнейших агрегатов и систем – двигателя, коробки передач, редукторов, гидросистемы или опорно-поворотного устройства (ОПУ). В последнее десятилетие конструкция кранов значительно модернизирована, в результате вероятность неисправности существенно снизилась. И все же немалые резервы кроются и в усовершенствовании методов технического обслуживания (ТО) кранов. В частности, они позволяют получить дополнительную экономию на сокращении простоев и увеличении интервалов замены рабочих жидкостей, особенно смазочных материалов. Затраты на внедрение передовых технологий ТО могут быстро окупиться.

Использование передовых методов безразборного контроля технического состояния важнейших агрегатов и систем кранов – важный фактор повышения безопасности, безотказности и эффективности кранового оборудования. В числе этих методов – исследования величины вибраций, анализ изменения температур и давлений, анализ рабочих жидкостей, особенно смазочных материалов, с определением содержания твердых частиц, а также анализ ряда других показателей работы машин.

Современные ОПУ имеют надежные герметизирующие уплотнения

Такой тщательной и регулярной проверке должны подвергаться дизельные двигатели, коробки передач и прочие редукторы трансмиссии, гидравлические системы и ОПУ. Выход из строя любого из этих агрегатов приведет к неработоспособности крана. Далеко не все компоненты этих систем можно проверить визуально. Для оценки их технического состояния требуются сложное специальное оборудование и дорогостоящие исследования.

В качестве примера рассмотрим подробнее методы безразборной диагностики опорно-поворотного устройства.

Опорно-поворотное устройство – базовый подшипниковый узел кранов, способный воспринимать осевые и радиальные нагрузки одновременно. В конструкцию подшипника входят обычные тела качения: ролики или шарики. Основным критерием при расчете ОПУ на надежность и долговечность принимаются контактные напряжения между телами качения и дорожками качения (поверхностями, с которыми контактируют тела качения). На дорожках качения идет постоянный процесс питинга, в результате увеличивается рабочий зазор в ОПУ, т. е. осевой зазор под нагрузкой.

ОПУ с наружными зубьями

Процесс износа ускорится, если на рабочие поверхности ОПУ попадет пыль, грязь или влага, поэтому в конструкции современных ОПУ применяются герметизирующие уплотнения. Например, в конструкциях ОПУ ОАО «Автокран» применяются специальные профили из квартопрена (термоэластопласт, сочетающий в себе свойства резины и термопласта), которые, как показала длительная эксплуатация, надежно защищают желоб с телами качения от инородных тел и влаги. Методика замеров рабочего зазора (люфта) в ОПУ и его предельное значение во время эксплуатации указаны в паспорте на ОПУ.

В эксплуатации ОПУ часто проверяют, но, несмотря на это, оно может не прослужить расчетный срок. Точную оценку состояния подшипников ОПУ выполняют, проверяя рабочие поверхности, качество их обработки ТВЧ (индуктивную закалку дорожек качения глубиной до 6 мм с поверхностной твердостью 56...62 HRC), глубину упрочненного слоя и размеры элементов качения, а для этого ОПУ необходимо разобрать. Однако в настоящее время разработаны методики диагностики подшипников ОПУ, которая выполняется не путем осмотра, а методом анализа смазочного материала.

Нарезка зубьев поворотного круга ОПУ

Такие методики можно применять независимо и параллельно с традиционными методами ТО. Пробы для анализа смазочного материала следует отбирать так же тщательно, как при медицинских исследованиях, поскольку от качества отбора проб зависит достоверность диагностики подшипникового узла. Методики отбора проб рабочих жидкостей в условиях эксплуатации тщательно проработаны. В этих методиках обязательно требуется использовать вакуумный насос со стерильной емкостью, встраиваемый в напорную линию пробоотборник и пробоотборники, подключаемые к кранам для проверки давления в системе.

В работе подшипника ОПУ имеется уникальная особенность: в нормальных условиях он может поворачиваться не полностью – не на 360°, а в определенном секторе. Вследствие такой работы, а также по причине значительной вязкости смазочный материал в подшипнике ОПУ не может перемешиваться равномерно, поэтому пробы следует отбирать из нескольких мест. Обычно их отбирают из точек, отстоящих одна от другой на 90о, или справа, слева, спереди и сзади. В этих же точках измеряют люфт подшипника. Отбор проб в четырех точках позволяет точно определить зону, являющуюся источником металлических частиц – продуктов износа. Если же взята всего одна проба, место интенсивного износа определить невозможно.

Тела качения ОПУ – ролики

Разбирать ОПУ для проверки нет необходимости, если результаты мониторинга технического состояния подшипника не указывают на наличие значительных дефектов деталей. Однако при этом в процедуру мониторинга обязательно должны быть включены лабораторные анализы проб смазки и проверки величины люфта подшипника в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Диагностика подшипников опорно-поворотных устройств путем анализа смазки в последние годы приобрела широкую популярность и признана специалистами надежным практическим средством оценки работоспособности узла.

О наличии неисправностей в узле, в том числе интенсивного износа трущихся деталей, можно узнать по присутствию загрязнений, топлива, металлических частиц, видимых невооруженным глазом, в охлаждающей жидкости, смазочном моторном масле, масле коробки передач, гидравлической жидкости. Частицы магнитного металла можно увидеть, опустив в жидкость магнит: обычно они откладываются на магнитных пробках и дне бачков, масляного картера и т. п.

Для более точного определения типа и уровня содержания в пробе рабочей жидкости топлива, картерных газов и металлических частиц – продуктов износа, в том числе не видимых глазом, используется инфракрасная спектроскопия и аналитическая феррография, а также анализы на уровень содержания загрязняющих веществ в соответствии с ISO 4406:1999.

Памятник ОПУ в ОАО «Автокран» (г. Иваново)

К сожалению, эти лабораторные исследования требуют много времени и высокой квалификации лаборантов, а потому неудобны для регулярных исследований. Проще сначала исследовать рабочие жидкости методами ICP (индуктивно-связанный плазменный масс-спектрофотометр) и с помощью анализа на содержание нерастворимых примесей (загрязнения, которые не растворяются в органических кислотах).

Если признаки неисправности обнаружатся, можно дополнительно исследовать рабочую жидкость методом феррографии. Таким образом, крановое оборудование может очень точно и тщательно диагностироваться.

Методики анализа изменений рабочих характеристик кранов известны и используются в течение многих лет, но до недавнего времени их применяли в основном для выявления причин неисправностей и поломок машин, т. е. причин отказов. Применение этих методов для диагностики – тенденция последних лет.

Использование усовершенствованного исследовательского оборудования и методов оценки данных значительно повышает уровень технического обслуживания в эксплуатации и/или руководства работой машин, поэтому в методики управления оборудованием сегодня повсеместно включают данные диагностики.

Заготовки ОПУ

Итоговый отчет, полученный путем анализа результатов ряда специально подобранных исследований, может быть присоединен к прочим данным о работе машины. Эти сведения можно использовать при вынесении заключения о пригодности машины к дальнейшей эксплуатации. Если данные будут поступать достаточно регулярно, механик сможет надежно их анализировать, и если результаты свидетельствуют об удовлетворительном состоянии машины, техосмотр с разборкой можно будет отложить.

Специалисты считают, что техническое состояние всех грузоподъемных кранов предприятия, работающих на конкретном строительстве, должно оцениваться по одинаковым критериям с помощью методик непрерывного мониторинга.

Редакция благодарит ОАО «Автокран» за помощь в подготовке статьи