Строительный подъёмник с зубчато-рейковым приводом: предельные значения износа, люфт и испытание на падение

Строительный подъёмник — одно из немногих машин, при отказе зуба шестерни которых гибнут люди. Этот единственный факт определяет, как следует задавать параметры, проверять и заменять зубчатую рейку и шестерню, а также объясняет, почему значения технического обслуживания в данной статье указаны в виде абсолютных размеров, а не в процентах износа, как это принято в других областях передачи мощности.

Мы поставляем зубчатые рейки и шестерни для этого сектора, и вопросы, которые задают нам производители подъёмников и бригады технического обслуживания на строительных площадках, всегда сводятся к трём: когда рейка считается изношенной, какое значение люфта является корректным и каким образом нагрузка распределяется между устройством безопасности и приводной шестернёй. Ниже приведены ответы с конкретными цифрами.

Что регулирует стандарт EN 12159

EN 12159 — это европейский стандарт на строительные подъёмники для перевозки людей и грузов с вертикально направляемыми кабинами. Он охватывает постоянно устанавливаемые и временно устанавливаемые подъёмники, обслуживающие определённые уровни посадки, с управлением оператора или автоматическим управлением; стандарт применяется к подъёмникам, используемым на строительных площадках для перевозки людей и грузов.

Этот стандарт имеет коммерческое значение, поскольку подъёмник, поставляемый на рынок ЕЭЗ, обязан ему соответствовать. Это требование распространяется и на поставщиков компонентов: материал реек, качество зубьев и прослеживаемость становятся частью технической документации на машину.

В Северной Америке действует эквивалентный стандарт ANSI/ASSE A10.4 «Персональные подъёмники и лифты для работников на строительных и демонтажных объектах». Это иной документ с иной структурой. Стоит отметить, что ISO 16368, которую иногда упоминают в этом контексте, на самом деле регулирует мобильные подъёмные рабочие платформы, а не мачтовые подъёмники. Эти стандарты не взаимозаменяемы.

Привод: модуль 8 и несколько шестерён

Стандартные подъёмники класса SC работают модуль 8 рейки. Это единообразно во всей документации производителя оборудования, на которой мы основываем свою работу, как для ведущих шестерён, так и для шестерни устройства безопасности.

Скорость срабатывания устройства безопасности примерно на 30–40 % превышает номинальную скорость подъёма.

Типичный привод SC200/200 состоит из двух или трёх комплектов двигатель–муфта–редуктор–шестерня, все из которых зацепляются с одной и той же рейкой; при этом шестерня устройства безопасности располагается на отдельном валу. Мощность двигателя в таблицах производителя указывается в виде «16,5 кВт × 2» или «24 кВт × 3», что напрямую показывает количество установленных приводных блоков. Шестерня устройства безопасности имеет 15 зубьев в распространённых конфигурациях SAJ30/SAJ40, хотя существуют также версии с 12 зубьями.

Рейки монтируются секциями, прикреплёнными болтами к каждой секции мачты, поэтому мачта высотой 100 метров представляет собой набор стыкуемых рейок. Качество стыков определяет, будет ли шестерня плавно проходить через соединения или ударяться о них на каждом стыке.

Зазор: не предпочтение, а техническая характеристика

Именно здесь начинаются большинство проблем на строительной площадке.

Инструкция производителя четко указывает последствия неправильной регулировки:

Если люфт слишком мал или слишком велик, это приведет к интерференции зацепления, аномальной вибрации и шуму, а также может повредить устройство безопасности.

Слишком тугая посадка вызывает интерференцию зубьев, их перегрев и задир. Слишком слабая посадка приводит к тому, что шестерня ударяется о боковую поверхность каждого зуба вместо плавного роликового зацепления — именно это создает характерный стучащий шум на плохо обслуживаемых лебедках и ускоряет износ реек.

Геометрия зацепления определяется направляющими роликами, а не болтами крепления рейки. Если ролики изношены, шестерня располагается на неправильном межосевом расстоянии, и никакая корректировка положения рейки не устранит эту проблему. Именно поэтому предельные значения износа, приведенные ниже, включают и ролики.

Предельные значения износа: конкретные цифры, при достижении которых требуется замена.

Бригады на объектах обычно запрашивают процентные значения. Данные сервисной документации производителя работают иначе: они задают абсолютные размеры и метод измерения для каждого параметра.

Предельный износ ведущей шестерни, измеряемый как общая нормальная длина по двум зубьям.

Ведущая шестерня , измеряется с помощью микрометра для общей нормали по двум зубьям:

То есть допустимый износ 1,3 мм, примерно 3,5 % от размера нового зуба. Процентное значение рассчитано арифметически на основе двух опубликованных цифр; в руководстве указаны только значения в миллиметрах, и именно их вы используете при измерениях.

Стеллаж : измеряется с помощью стандартного круглого стержня диаметром 18 мм и раздвижного штангенциркуля. Контрольный штифт помещается в пространство между зубьями, а измерение производится до базовой поверхности. Обратите внимание, что это проверка типа «годен/не годен» по значению, приведённому в оригинальном конструкторском чертеже для вашей конкретной лебёдки; поэтому предельное значение следует брать из документации на ваше собственное оборудование, а не полагаться на универсальные значения.

Червячная (в коробке передач привода):

Направляющие ролики, колонны сечением 76 мм:

Для высокоскоростных и частотно-управляемых лебёдок размер A составляет 80 мм в новом состоянии с пределом 75 мм, а размер B — 78,5 мм в новом состоянии с пределом 76 мм. Для колонн сечением 89 мм размер A составляет 78 мм в новом состоянии с пределом 73 мм.

Радиальный зазор вала устройства безопасности имеет собственный триггер замены, и его чаще всего пропускают, поскольку для проверки требуется специальное приспособление. Закрепите измерительную опору примерно на 1,0 мм выше зубчатого колеса, измерьте зазор до вершины зуба, приподнимите зубчатое колесо рычагом без поворота и повторно измерьте зазор. Разница между измерениями и есть радиальный зазор.

Если зазор превышает 0,6 мм, замените устройство против падения.

Не регулируется. Заменить.

Устройство безопасности и его скорость срабатывания

Постепенно действующее устройство безопасности SAJ — это компонент, останавливающий падающую кабину. Оно было разработано Шанхайским научно-исследовательским институтом строительных наук и получило одобрение Министерства строительства КНР в 1989 году; с тех пор его конструкция стала отраслевым стандартом.

Механически это шестерня, приводящая центробежный механизм: эксцентричные массы, бабочковая пружина, наружный конус и внутренний конический барабан. При превышении заданной скорости массы расходятся, конус входит в зацепление, и устройство тормозит клетку относительно рейки, с которой она уже зацеплена.

Номинальные тормозные нагрузки по моделям:

Полезная инженерная зависимость существует между номинальной скоростью подъёма и скоростью срабатывания устройства. Согласно таблицам технических характеристик подъёмников от производителей оригинального оборудования:

Таким образом, точка срабатывания находится примерно на 30–40 % выше номинальной скорости. Независимый отраслевой источник указывает общий диапазон как 1,2–1,4 от номинальной скорости, что совпадает.

Расстояние срабатывания — то есть расстояние, пройденное кабиной с момента срабатывания устройства до полной остановки — указано как 0,15–1,0 м в руководстве производителя оборудования. Поставщик устройств безопасности приводит значение 0,3–1,2 м без учёта свободного падения. В любом случае кабина, останавливающаяся в пределах одного метра, функционирует корректно.

Парные устройства должны быть согласованы. Если установлено два устройства безопасности, требование производителя оригинального оборудования (OEM) заключается в том, что разница в скорости срабатывания не должна превышать 0,05 м/с как при сбросе, так и при замене. Заменяйте их парой.

Испытание на падение: каждые три месяца

Это одно из юридических обязательств, которое чаще всего игнорируется на объекте.

Каждый подъёмник перед началом эксплуатации или после переноса на новое место и сборки должен пройти испытание на падение с номинальной нагрузкой до начала нормальной эксплуатации. После начала нормальной эксплуатации такое испытание проводится один раз в три месяца для обеспечения безопасности подъёмника.

Три независимых источника подтверждают трёхмесячный интервал; один из них добавляет фразу «или каждые 1000 рабочих часов — в зависимости от того, что наступит раньше».

Испытание проводится при номинальной нагрузке , при условии, что весь персонал покинул клетку, с использованием специальной кнопочной коробки для испытания на падение, подключаемой к розетке в нижней части коробки управления клеткой. Два практических ограничения, о которых следует знать:

· Нельзя проводить два испытания на падение подряд внутри 15 минут . Устройство перегревается.

· Система безопасности имеет срок эффективной службы 5 лет и нуждается в ежегодный осмотр независимо от частоты использования. В регламентных графиках технического обслуживания производителя указано, что замена должна выполняться как минимум один раз в 3 года в зависимости от состояния устройства.

Смазка выполняется каждые 120 рабочих часов литиевой смазкой марки No.2.

Крепление: класс болтов и крутящий момент

Крепёжные элементы рейки и мачты являются болтами класса прочности 8.8 в стандартной комплектации. Значения крутящего момента указаны в руководстве по эксплуатации лебёдки для каждого соединения и зависят от размера болта, а также от того, оцинкована ли поверхность и сухая ли она. Не используйте универсальную таблицу крутящих моментов; крутящие моменты для соединений мачты особенно специфичны для конструкции секции.

Важнее не абсолютное значение, а повторная проверка. Болты мачты ослабляются в первые недели эксплуатации по мере осадки конструкции, а ослабленный стык реек проявляется как погрешность шага в месте соединения, что приводит к ударным нагрузкам на шестерню.

Выбор поставщика реек для этого сектора

Три фактора отличают работоспособную рейку от той, которая создаёт проблемы:

1. Единообразная геометрия стыков. Каждое соединение потенциально является источником погрешности шага. Рейки, нарезанные и обработанные как комплект, работают лучше, чем рейки, взятые из случайного запаса.

2. Единообразная твёрдость по всей длине. Мягкие участки изнашиваются раньше и локально, а именно локальный износ выводит рейку за пределы допустимого значения по калибру, тогда как остальная часть рейки остаётся в норме.

3. Документированная марка материала и режим термообработки. Для машины, охватываемой стандартом EN 12159, это включается в техническую документацию; поставщик, неспособный её предоставить, создаёт для изготовителя подъёмника проблему соответствия требованиям.

Мы производим стойки модуля 8 для данного применения на собственном заводе: резка и термообработка выполняются у нас же — именно поэтому мы можем обеспечивать точность геометрии стыков в пределах всей партии.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли заменить только изношенные участки рейки?

Да, это обычная практика, при условии, что заменяющая рейка совпадает с существующей по модулю, качеству зубьев и монтажной геометрии. Ошибки шага в местах стыков возникают именно при использовании реек от разных поставщиков на одном направляющем столбе.

Измерение шестерни по двум зубьям составляет 36,2 мм. Следует ли её списать?

Нет. Предельное значение — 35,8 мм, следовательно, 36,2 мм ещё допустимо для эксплуатации, однако отклонение от предела составляет 0,4 мм. Запланируйте замену заблаговременно, а не дожидайтесь следующего осмотра.

Почему устройство безопасности оснащено собственной шестернёй вместо использования приводной шестерни?

Потому что оно должно функционировать при отказе привода, в том числе при обрыве приводной шестерни или поломке редуктора. Независимость — ключевая цель.

Можно ли изменить интервал проведения испытания на падение с трёх месяцев, если подъёмник используется редко?

Изготовитель указывает три месяца после начала нормальной эксплуатации. Некоторые отраслевые рекомендации предусматривают альтернативный интервал — 1000 рабочих часов, в зависимости от того, что наступит раньше. Местные нормативные требования могут быть более строгими. Принимайте три месяца как стандартный интервал и уточните действующие правила в вашем регионе.

Какой люфт следует установить?

Уточните значение в руководстве по эксплуатации вашего подъёмника для конкретной модели. Общее правило: люфт не должен быть ни слишком малым (чтобы не мешать работе), ни слишком большим (чтобы исключить ударные нагрузки). Если при нагрузке слышен стук, люфт избыточен или направляющие ролики изношены.

Приводит ли износ реек к повреждению устройства безопасности?

Да, может привести. Шестерня устройства безопасности зацепляется с той же рейкой. Избыточный люфт из-за износа рейки означает, что шестерня устройства безопасности также работает с недостаточным зацеплением, и изготовитель специально предупреждает, что неправильный люфт может повредить устройство.

Компания Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. производит реекные передачи, шестерни-шестерёнки и компоненты трансмиссий с 2008 года. Мы поставляем рейки модуля 8 и соответствующие им шестерёнки для строительных подъёмников; резка и термообработка выполняются на нашем собственном предприятии, что обеспечивает стабильную геометрию стыков в пределах одной партии. Направьте нам чертёж секции мачты и номинальную грузоподъёмность — мы подготовим коммерческое предложение на комплект совместимых компонентов.