Приводы для строительной техники: редукторы, двигатели, тормоза и муфты
Строительная площадка — среда повышенного риска для приводного оборудования: запылённый и влажный воздух у бетоносмесительных установок, ударные и циклические нагрузки сваебойных молотов, частые пуски башенных кранов и грузопассажирских подъёмников, работа на открытом воздухе при температурах от −40 до +50 °C. Помимо моментных характеристик здесь критичны резервированные тормозные системы (рабочий + аварийный), защита от обратного хода и совместимость с частотными преобразователями для плавного управления скоростью.
Типовые задачи отрасли
- Привод бетоносмесительных установок (БСУ): планетарные и тарельчатые мешалки 30–150 кВт, шнеки и ленты подачи цемента и инертных
- Механизмы башенных кранов — подъём (22–65 кВт), поворот (5,5–15 кВт), передвижение тележки и крана с противоветровыми тормозами
- Грузопассажирские строительные подъёмники СС/SC высотой до 250 м — двигатель 5–15 кВт на одну приводную шестерню, рейка-шестерня
- Бурильно-сваебойные машины: гидравлические молоты, вибропогружатели и буровые роторы 90–450 кВт через гидростанцию
- Асфальтобетонные смесители периодического и непрерывного действия 75–300 кВт с шнеками подачи и сушильным барабаном
- Конвейеры и щебёночные дозаторы стройплощадки: ленточные транспортёры цемента, песка, щебня с обгонными муфтами на наклонных участках
- Дробилки строительных отходов — щёковые, роторные, конусные дробилки на ресайклинге бетона и кирпича
- Гидравлические станции лебёдок копровых установок и приводы аутригеров мобильных кранов
Редукторы
Для строительной техники характерны три семейства редукторов: индустриальные мотор-редукторы общего назначения (конвейеры, дозаторы, вспомогательные приводы), планетарные с большими передаточными числами (поворот башенных кранов, мешалки БСУ), специализированные подъёмные (механизмы подъёма крюка, рейка-шестерня подъёмников). Сервис-фактор для строительных приложений берётся не ниже 1,4 с учётом частых пусков под нагрузкой, для механизмов подъёма — не ниже 1,6.
Привод планетарных бетоносмесителей БСУ
Тарельчатые и планетарные мешалки циклического действия с замесом 0,5–4,5 м³ требуют редукторов с большими передаточными числами (i = 25–63) и высокой радиальной нагрузкой на выходном валу от веса смеси и абразивных компонентов. Подходят соосно-планетарные блоки Boneng P-серии или коническо-цилиндрические K-серии в усиленном исполнении с двойными уплотнениями вала против пыли цемента.
- — Передаточное число 25–63
- — Сервис-фактор ≥ 1,5 для частоты пусков 30–60 в час
- — Двойные манжетные уплотнения с пыльником
- — Опция установки обгонной муфты для аварийной разгрузки
- — Защита IP65 от мойки корпуса под давлением
Редукторы механизмов подъёма башенных кранов
Механизм главного подъёма крюка — это связка ВВ-двигателя или преобразователя, специализированного крано-редуктора с двумя выходными валами и двух тормозов (рабочий + аварийный). Применяются 2–3-ступенчатые цилиндрические редукторы Boneng HB-серии с сервис-фактором ≥ 1,8 и встроенным посадочным фланцем под тормозной диск.
- — Передаточное число 16–63
- — Выходной момент 8–80 кН·м
- — Сервис-фактор ≥ 1,8
- — Посадочный фланец под тормозной диск ⌀ 315–710 мм
- — Подшипники под радиальную нагрузку от барабана с канатом
Поворотные приводы и приводы передвижения кранов
Поворот стрелы башенного крана и передвижение тележки выполняются через планетарные мотор-редукторы с большим передаточным числом (i = 80–250) и встроенным многодисковым тормозом. Поворотный механизм работает в режиме реверсивных пусков 100–200 в час, требует точного позиционирования через ПЧ. Подходят серии Boneng P/Brevini-style или Guomao P.
- — Передаточное число 80–250
- — Встроенный многодисковый стояночный тормоз
- — Совместимость с ПЧ и обратной связью по положению
- — Возможность установки энкодера на входном валу
- — Класс защиты IP65, исполнение под открытое небо
Привод грузопассажирских подъёмников рейка-шестерня
Строительные подъёмники типа SC устанавливаются на мачте высотой до 250 м, скорость кабины 0–60 м/мин. Один привод состоит из двигателя 5,5–15 кВт + червячно-цилиндрического или цилиндрического редуктора (i = 16–32) + ведущей шестерни, входящей в зацепление с рейкой мачты. Обычно используют 2–3 параллельных привода на одну кабину для резервирования и распределения нагрузки.
- — Передаточное число 16–32
- — Выходной момент 0,8–4,5 кН·м
- — Жёсткий выходной вал с шлицами под шестерню
- — Совместимость с центробежным ловителем кабины
- — Защита от попадания строительной пыли
Конвейеры и шнеки бетонных и асфальтовых заводов
Универсальные мотор-редукторы коническо-цилиндрические (K) и параллельные (F) для ленточных конвейеров инертных и шнеков подачи цемента. На наклонных конвейерах обязательна обгонная муфта (backstop) для предотвращения обратного хода ленты с грузом при отключении.
- — K-серия (45° конические) или F-серия (параллельные)
- — Сервис-фактор не менее 1,4
- — Опция backstop на хвостовике входного вала
- — Усиленные уплотнения от попадания цемента и битумной пыли
- — Опция тропического исполнения для мобильных БСУ
Электродвигатели
Двигатели строительной техники — преимущественно асинхронные общепромышленные класса IE2/IE3 мощностью от 0,75 до 315 кВт, с пусковым моментом не ниже 1,8 номинального и высоким классом изоляции (F или H). Башенные краны и грузопассажирские подъёмники работают в режиме S3–S5 (повторно-кратковременном) с частотой пусков 60–150 в час, поэтому требуются крановые исполнения с увеличенным запасом по нагреву и термоконтактами в обмотках. Значительная часть приводов оснащается частотными преобразователями для плавного разгона и снижения механических нагрузок.
Двигатели механизмов подъёма башенных кранов
Крановые асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серии Wolong YZP/MQ или специализированных серий с пусковым моментом 2,0–2,5 номинального. Работают в режиме S3 40 % с числом включений 150 в час. Двигатель имеет конический хвостовик вала под тормозной диск или встроенный электромагнитный тормоз. Обмотки класса H, термисторы PTC в каждой фазе.
- — Мощность 22–65 кВт, режим S3 25–40 %
- — Пусковой момент ≥ 2,0 номинального
- — Класс изоляции H, термисторы PTC
- — Совместимость с ПЧ (NEMA MG1 Part 31)
- — Класс защиты IP55, исполнение для открытого неба
Двигатели грузопассажирских подъёмников и лебёдок копров
Низковольтные асинхронные двигатели 5,5–15 кВт с встроенным электромагнитным тормозом. Применяются 2–3 двигателя на кабину подъёмника, работают синхронно через единый ПЧ. Тормоз пружинно-замыкающий, размыкается напряжением 220 В постоянного тока — при пропадании питания кабина автоматически удерживается на мачте.
- — Мощность 5,5–15 кВт, 380 В
- — Встроенный электромагнитный тормоз DC, замыкание ≤ 0,15 с
- — Резьбовой ввод кабеля IP65 с защитой от воды
- — Класс изоляции F, термоконтакты
- — Опция принудительного обдува для работы с ПЧ
Двигатели бетоносмесителей и асфальтовых смесителей
Асинхронные общепромышленные двигатели Wolong YE3/YE4 мощностью 30–300 кВт. На асфальтовых заводах требуется тропическое исполнение с улучшенной защитой обмотки от битумных паров и контролем температуры подшипников. На бетонных заводах — пыленепроницаемое исполнение с дополнительными лабиринтными уплотнениями вала.
- — IE3 (30–150 кВт), IE2 (от 150 кВт)
- — Класс защиты IP55 минимум
- — Тропическое исполнение для асфальтовых смесителей
- — Совместимость с устройством плавного пуска
- — Опция термосопротивлений Pt100 на обмотке и подшипниках
Двигатели насосов гидростанций сваебойных машин
Гидравлические станции бурильно-сваебойных установок, копров и вибропогружателей оснащаются асинхронными двигателями 90–450 кВт, работающими в длительном режиме S1 с равномерной нагрузкой 70–90 % номинала. Двигатель устанавливается на общую раму с насосом через упругую муфту или фланцевое соединение. Часто требуется морское исполнение для буровых работ на акваториях.
- — Мощность 90–450 кВт, длительный режим S1
- — Жёсткий вал под шпонку для упругой муфты
- — IP55 минимум, опция морского исполнения
- — Класс изоляции F, тепловой запас по B
- — Виброконтроль ISO 10816 на тяжёлых исполнениях
Промышленные тормоза
Тормозные системы — критическая подсистема строительной техники с точки зрения безопасности. Башенные краны и грузопассажирские подъёмники регламентируются ГОСТ 33169 и Техническим регламентом ТР ТС 010/2011: каждый механизм подъёма должен иметь независимые рабочий и аварийный тормоза, рассчитанные на полную статическую нагрузку с коэффициентом 1,75 (для подъёма) и 2,0 (для аварийного). Дополнительно на башенных кранах применяются противоветровые тормоза-захваты, удерживающие кран от схода с рельсов при шквальном ветре.
Тормоза механизмов подъёма башенных кранов
Электрогидравлические дисковые тормоза серии Huawu YPZ2/YWZ5 устанавливаются на хвостовике двигателя или на промежуточном валу редуктора. Применяется двухтормозная схема: основной (рабочий) тормоз срабатывает при штатном останове, аварийный (подпружиненный замыкающего типа) — при пропадании питания или превышении скорости. Время замыкания 0,1–0,2 с.
- — Тормозной момент с запасом 1,75 для рабочего, 2,0 для аварийного
- — Время срабатывания при отключении питания ≤ 0,2 с
- — Класс защиты IP55, диапазон температур −40…+60 °C
- — Двойной комплект тормозов на одном валу
- — Концевой выключатель контроля износа накладок
Тормоза грузопассажирских подъёмников
Каждый привод подъёмника снабжён встроенным в двигатель электромагнитным тормозом пружинно-замыкающего типа. Дополнительно на кабине устанавливается центробежный ловитель — механический предохранитель, срабатывающий при превышении скорости снижения 30 % сверх номинала и блокирующий кабину на рейке мачты. Электромагнитные тормоза двигателей Huawu DZS/DZE работают в режиме S5 с частотой 200 включений в час.
- — Тормозной момент 1,5 номинального момента двигателя
- — Встроенное исполнение в двигатель (фланцевый монтаж)
- — Питание DC 220/110 В от выпрямителя
- — Ресурс не менее 5 млн циклов
- — Совместимость с центробежным ловителем кабины
Противоветровые тормоза башенных кранов
Башенный кран в нерабочем состоянии должен быть зафиксирован на рельсах или в режиме «флюгер» с расторможенным поворотом. Противоветровые тормоза-захваты типа «storm brake» серии Jingu CWZ/Zhonghai SB автоматически срабатывают при скорости ветра выше уставки 18–20 м/с (по сигналу анемометра) и удерживают кран при ветре до 35 м/с. Резервируются от UPS на случай отключения внешнего питания.
- — Удержание при ветре до 35 м/с
- — Автоматическое срабатывание по сигналу анемометра
- — Резервное питание UPS не менее 2 часов
- — Пневматическая или гидравлическая разблокировка
- — Класс защиты IP65, всепогодное исполнение
Тормоза-backstop наклонных конвейеров стройплощадки
На наклонных ленточных конвейерах подачи инертных в БСУ и асфальтовый смеситель устанавливаются обгонные муфты (backstop) Tianiu NJ/NF на хвостовике входного вала редуктора. При отключении привода они блокируют обратное вращение ленты под весом груза. Дополняются ленточным или колодочным аварийным тормозом для регламентного обслуживания.
- — Обгонная муфта на хвостовике редуктора
- — Момент удержания с запасом 1,5 от расчётного
- — Колодочный или ленточный аварийный тормоз
- — Возможность ручного растормаживания
- — Защита от пыли цемента и битумных паров
Тормоза приводов поворота и передвижения тележки
Поворотный механизм башенного крана и тележка стрелы оснащаются встроенными в редуктор многодисковыми стояночными тормозами. Тормоз нормально-замкнут пружинами, размыкается гидравликой или сжатым воздухом одновременно с командой пуска двигателя. Удерживает стрелу против момента ветровой нагрузки и инерции груза.
- — Многодисковая конструкция в масляной ванне редуктора
- — Пружинное замыкание, гидравлический размыв
- — Тормозной момент 1,5 от расчётного эксплуатационного
- — Ресурс не менее 1 млн циклов
- — Возможность диагностики износа без разборки
Муфты
В строительных приводах используются три типа муфт: упругие пальцевые между двигателем и редуктором (демпфирование пусковых ударов), упруго-втулочные с тормозным шкивом для конвейеров (комбинированная муфта-шкив экономит место), обгонные муфты-backstop на наклонных конвейерах. Подбор муфты идёт под крутящий момент с запасом 1,5–2 и под допустимое смещение валов с учётом тепловых расширений рамы под открытым небом.
Упругие пальцевые муфты с тормозным шкивом
Серии Jiaohua YOXp и Yongjing TLL — пальцевые муфты с встроенным тормозным шкивом ⌀ 200–710 мм. Применяются между двигателем и редуктором конвейеров и шнеков, шкив одновременно служит посадочной поверхностью для колодочного тормоза. Демпфируют пусковые удары и компенсируют небольшие радиальные смещения 0,2–0,8 мм.
- — Момент 0,5–25 кН·м
- — Тормозной шкив ⌀ 200–710 мм
- — Компенсация радиального смещения до 0,8 мм
- — Эластичные пальцы из NBR/полиуретана
- — Срок службы пальцев не менее 25 000 ч
Зубчатые барабанные муфты приводов кранов
Барабанные зубчатые муфты Yongjing GIICL и Longxuan WGZ передают момент от редуктора к канатному барабану крана. Бочкообразный зуб компенсирует угловые смещения до 1,5° при упругих деформациях рамы под нагрузкой. На башенных кранах используются на главных приводах подъёма с моментами до 80 кН·м.
- — Момент 5–80 кН·м
- — Компенсация угла смещения до 1,5°
- — Густая смазка с интервалом 6 месяцев
- — Балансировка G6.3 при окружных скоростях > 10 м/с
- — Защитные кожухи от попадания пыли
Обгонные муфты backstop наклонных конвейеров
Tianiu NJ/NF/MZ — обгонные муфты с роликовым или клиновым механизмом захвата. Устанавливаются на хвостовике входного вала редуктора конвейера и блокируют обратное вращение при отключении привода. Это критично для конвейеров щебня и цемента с углом наклона более 8°: при отключении лента под весом груза стремится двигаться обратно и без backstop разгоняется до опасных скоростей.
- — Момент удержания 0,5–50 кН·м
- — Скорость обгона до 1500 об/мин
- — Возможность работы при отрицательных температурах
- — Защита от попадания цементной пыли в подшипники
- — Ресурс не менее 100 000 циклов срабатывания
Барабанные муфты-шкивы для лебёдок
Longxuan ZL/Yongjing LM — комбинированные муфты с тормозным шкивом для канатных лебёдок копровых установок и аутригеров мобильных кранов. Шкив одновременно служит барабаном или посадочной поверхностью под колодочный тормоз. Компенсируют радиальные смещения до 1 мм после прогрева рамы под нагрузкой.
- — Момент 1–50 кН·м
- — Шкив ⌀ 250–800 мм
- — Возможность установки колодочного или ленточного тормоза
- — Балансировка G6.3 при скоростях > 8 м/с
- — Замена эластичных элементов без демонтажа муфты
Галерея применений
Наши решения для отрасли
Бренды портфеля SDS, которые покрывают типовые применения в этой отрасли.
- BONENGиндустриальные мотор-редукторы K, F, HB, P для конвейеров стройплощадок, мешалок БСУ, поворотных приводов кранов
- WOLONGобщепромышленные двигатели YE3/YE4 для смесителей и насосов, крановые серии YZP/MQ с большим пусковым моментом для подъёма
- HUAWUтормозные системы YPZ2/YWZ5 для механизмов подъёма башенных кранов, электромагнитные тормоза DZS/DZE для подъёмников
- JINGUпротивоветровые тормоза-захваты CWZ для башенных и портальных кранов, рабочие колодочные тормоза
- ZHONGHAIвзрывозащищённые тормоза для опасных пыльных условий и противоветровые тормоза специальных исполнений
- YONGJINGупругие пальцевые муфты с тормозным шкивом TLL, зубчатые барабанные муфты GIICL для приводов подъёма кранов
- LONGXUANбарабанные муфты WGZ, муфты-шкивы ZL для лебёдок копров и аутригеров мобильных кранов
- TIANIUобгонные муфты backstop NJ/NF для наклонных конвейеров щебня, цемента и инертных строительных материалов
- DONLYгидравлические станции для бурильно-сваебойных машин, вибропогружателей и аутригеров мобильных кранов
- HUADEгидрораспределители, насосы и клапаны для гидростанций сваебойного и бурового оборудования
- INIгидравлические компоненты и системы управления для копровых установок и буровых машин
- INVTкрановые частотные преобразователи с поддержкой режима S3 и обратной связью по моменту для механизмов подъёма
- INOVANCEПЧ и сервоприводы для точного управления скоростью подъёмников и поворотных механизмов башенных кранов
Источники изображений: Flocci Nivis (CC BY 4.0) · Alf van Beem (CC0) · AllenS (Public domain) · ConcreteBatchPlants (CC BY 3.0) · Pgs (CC BY-SA 3.0 de)