Рис. 61. Схемы опорно-поворотных‘устройств:
а — колокол на неповоротной башне; б — колокол в нижней части поворотной башни; в — хвостовик поворотной башни; г — то же, с промежуточной опорой; д — опорно-поворотный круг

Во всех описанных устройствах (рис. 61, а—г) при неточном изготовлении появляются большие перекосы и несоосность, которые трудно устранить регулировкой, и в результате часто происходит заклинивание. Чтобы избежать этого, звенья поворотного колокола делают шарнирными (рис. 62), благодаря чему перекосы е (рис. 62, б и г) не вызывают дополнительных нагрузок.

Рис. 62. Саморегулирующийся колокол:
а — вид сбоку; б — вид сзади; виг — схемы перекосов в плоскости и из плоскости стрелы; 1 — неповоротпая башня; 2 — неповоротная стойка; 3 — цапфа; 4 — подшипник; 5 — поворотная рама; 6 – шарнирная стоика поворотной части крана; 7 — поперечные траверсы; 8 — продольная траверса

Катковые опорно-поворотные устройства, широко применявшиеся в стреловых гусеничных и колесных кранах, оказались малопригодными в башенных кранах, так как здесь требуется значительно большая точность, иначе вследствие зазоров качание верха башни может достигнуть очень большой величины.

Эти недостатки полностью устраняются в шариковых (рис. 63) и роликовых опорных кругах. Для них применяются стандартные шарики или ролики. Кольца этих кругов изготовляют из качественной стали, причем беговые дорожки закаливают. Высокая точность изготовления и малый износ закаленных беговых дорожек обеспечивают минимальное качание поворотных башен, опирающихся на такие круги. Опорно-поворотные круги этого типа не требуют регулировки в процессе эксплуатации, что является их большим достоинством.

Точное изготовление колец и применение тел качения, отличающихся по размерам в пределах микронов, позволяет ограничить зазоры: радиальный в пределах 0,5—1,4 мм на 1 м диаметра и осевой 0,3—0,5 на 1 м (меньшие значения относятся к кругам больших размеров) для шариковых кругов и 0,05—0,1 мм на 1 м диаметра для роликовых.

Типовые поперечные сечения шариковых и роликовых кругов даны на рис. 64.

Однорядные круги (рис. 64, а) целесообразно использовать при малых нагрузках. Чаще всего применяют двухрядные. Оба ряда шариков могут быть расположены симметрично так, что углы контакта шариков с беговыми дорожками составляют 45° (рис. 64, б), или несимметрично и с разными углами контакта, или верхний наиболее нагруженный ряд катается по горизонтальной беговой дорожке (рис. 64, в). Тогда только нижний ряд воспринимает горизонтальную нагрузку.

Применяются шариковые круги, в которых беговыми дорожками служат проволоки (рис. 64, г и д) и диаметром 2—8 мм Од 140-М60 Проволочные кольца калят до твердости НВ 450, при этом кольца круга могут быть изготовлены из мягкой стали, а если нужно снизить вес, то — из легких сплавов.

Предложены также комбинированные конструкции, в которых вертикальную нагрузку воспринимает верхний ряд роликов, а нижний ряд тел качения набран из шариков.

В двухрядных шариковых кругах шарики обоих рядов могут быть одного диаметра, что позволяет после износа верхнего ряда переворачивать круг и тем самым увеличивать его срок службы, или в нижнем менее нагруженном ряду ставят шарики меньшего диаметра. Между шариками обычно размещают стальные втулки, которые исключают трение шарика о шарик. Все проставки, кроме последней, делают одинаковой длины. Длину последней про-ставки устанавливают по месту после заполнения круга шарами; это позволяет выбрать зазор по окружности.

Рис. 63. Шариковый опорно-поворотный круг

Шариковые круги выполняют чаще всего с одним разъемом, что облегчает монтаж и, в случае необходимости, разборку. Иногда, чаще всего при малой грузоподъемности, оба кольца делают неразъемными. При этом в одном месте оставляется отверстие, через которое закладываются шарики и втулки.

Рис. 64. Поперечные сечения наиболее употребительных шариковых и роликовых кругов:
а — однорядный шариковый круг; б — тоже, двухрядный с симметричным расположением шаров; в — то же, с верхним рядом шаров на горизонтальной дорожке; гид — одно- и двухрядный «проволочные» круги; е — роликовый круг

Важное значение имеет защита круга от грязи и вытекания смазки. Для этого предусматриваются лабиринтные или, что лучше, манжетные уплотнения из пластмассы или резины. При хорошем уплотнении смазку меняют один раз за 1000 ч работы крана.

Разъемные кольца соединяют болтами, часть из которых одновременно служит для скрепления кольца с металлоконструкцией крана. Болты должны быть поставлены с предварительным натягом, чтобы предотвратить раскрытие стыка колец.

Затяжка производится динамометрическим ключом. Болты должны быть изготовлены из стали с пределом текучести не ниже 60 кг/мм2. Было предложено склеивать кольца круга и приклеивать круги к металлоконструкциям.

Одно из колец (наружное или внутреннее) опорно-поворотного круга снабжают зубчатым венцом, с которым сцепляется шестерня механизма поворота.

Шариковые и роликовые круги нормализованы в СССР (нормали ОН—766—62 на шариковые круги и ОН—2201—62—67 на роликовые диаметром 0,8—3,15 м) ив ГДР (ТГЛ 20—17002 на шариковые круги диаметром 0,5—4,3 м), воспринимающие момент до 600 тм х.

Определение давлений на шарики или ролики опорных кругов представляет собой сложную задачу.

Система многократно статически неопределима и, как показали исследования, распределение давлений зависит от точности изготовления и податливости опорных колец, поворотной платформы и ходовой рамы, упругих деформаций тел качения, их размеров и зазоров.

Чтобы конструкция была работоспособна, необходимо податливость ходовой рамы сделать возможно меньше. Ее прогиб под нагрузкой не должен превышать половины осевого зазора в опорном круге. Верхняя рама поворотной платформы, опирающаяся на круг, также должна быть жесткой для того, чтобы действующие на нее сосредоточенные нагрузки распределялись на достаточно большой длине круга.

В то же время ее деформация должна быть значительно больше деформаций нижней рамы, иначе будет происходить нежелательное заклинивание нижнего ряда роликов.

Кольца круга должны плотно прилегать к металлическим рамам, для чего места их посадки обязательно обрабатывают. Тела качения следует подбирать одного размера.

В правильно выполненном круге распределение давлений зависит в основном от деформации в точках контакта шариков или роликов с беговой дорожкой.

Рис. 65. Зависимость угла поворота двухрядного шарикового круга от момента (по опытам В Н ИИСтр ой дор маша)

Приведенные формулы выведены из условия прилегания всех шариков или роликов к беговой дорожке. При наличии зазоров часть из них выключается и нагрузка перераспределяется между остальными, что приводит к возрастанию давлений.

Для расчета деформаций крана необходимо знать угол поворота круга под влиянием момента.

Этот поворот происходит вследствие выбирания зазоров, деформаций в точках контакта и деформаций изгиба колец.