Τάνυση μπουλονιού ρουλεμάν περιστροφής έναντι κλειδιού ροπής: Ποια μέθοδος παρέχει συνεπή προφόρτιση για περιστρεφόμενες πλάκες φτυαριού εξόρυξης;

Γιατί η συνέπεια της προφόρτισης των μπουλονιών έχει σημασία για τα περιστρεφόμενα ρουλεμάν: Το πρόβλημα της ανομοιόμορφης φόρτωσης που κανείς δεν βλέπει μέχρι να αστοχήσει το ρουλεμάν

Σχεδιάζω συστήματα περιστροφικής κίνησης στην Yining Hydraulic εδώ και δεκαπέντε χρόνια και οι αρθρώσεις με μπουλόνια περιστροφικών ρουλεμάν είναι εκεί που βλέπω το μεγαλύτερο χάσμα μεταξύ της πρόθεσης των προδιαγραφών και της εκτέλεσης στο πεδίο.Ένα περιστρεφόμενο ρουλεμάν σε μια περιστρεφόμενη πλατφόρμα φτυαριού εξόρυξης 200 τόνων ασφαλίζεται με 40-60 βίδες υψηλής αντοχής (συνήθως M42-M56, Κλάση 10.9 ή 12.9) διατεταγμένες σε κυκλικό μοτίβο βιδών διαμέτρου 2-3 ​​μέτρων.Κάθε μπουλόνι πρέπει να διατηρεί μια καθορισμένη προφόρτιση — συνήθως 60-70% του φορτίου αντοχής του μπουλονιού, που αντιστοιχεί σε 400-600 kN για ένα μπουλόνι M48 Κλάσης 10.9 — για να αποτρέψει την ανύψωση του δακτυλίου ρουλεμάν από την επιφάνεια στήριξης λόγω της ροπής ανατροπής που δημιουργείται όταν ο βραχίονας εκσκαφής είναι πλήρως φορτωμένος και εκτεταμένος. Εάν η προφόρτιση είναι ασυνεπής, ο δακτύλιος ρουλεμάν υφίσταται ανομοιόμορφη πίεση επαφής και ο δακτύλιος παραμορφώνεται τοπικά υπό φορτίο — δημιουργώντας μια κατάσταση που ονομάζεται «μπλοκάρισμα» όπου τα κυλινδρικά στοιχεία εσοχυλίζουν την επιφάνεια του δακτυλίου, ξεκινώντας τη θραύση που εξελίσσεται σε πλήρη αστοχία του ρουλεμάν εντός 2.000-5.000 ωρών λειτουργίας.

Το πρόβλημα της συνέπειας της προφόρτισης: οι μέθοδοι με ροπόκλειδο εφαρμόζουν ροπή στην κεφαλή ή το παξιμάδι του κοχλία και η σχέση μεταξύ της εφαρμοζόμενης ροπής και της προκύπτουσας τάσης του κοχλία εξαρτάται από τον συντελεστή τριβής σε δύο διεπαφές - την επαφή του σπειρώματος και την επαφή κάτω από την κεφαλή (ή κάτω από το παξιμάδι).Η σχέση ροπής-τάσης: T = K × F × d, όπου T είναι η εφαρμοζόμενη ροπή, K είναι ο συντελεστής παξιμαδιού (συνήθως 0,15-0,22 για λιπασμένα χαλύβδινα σπειρώματα), F είναι η προκύπτουσα τάση του μπουλονιού και d είναι η ονομαστική διάμετρος του μπουλονιού. Το πρόβλημα είναι ότι το K δεν είναι σταθερά — ποικίλλει μεταξύ των μπουλονιών ανάλογα με το φινίρισμα της επιφάνειας του σπειρώματος, την κατάσταση λίπανσης, το εάν το μπουλόνι έχει προηγουμένως σφιχτεί με ροπή (τα επαναχρησιμοποιούμενα σπειρώματα έχουν υψηλότερη τιμή K επειδή οι επιφανειακές τραχύτητες έχουν ισοπεδωθεί) και εάν υπάρχουν υπολείμματα στα σπειρώματα.Μια λογική εκτίμηση για τη διακύμανση K σε συνθήκες πεδίου είναι +/-15-25%, η οποία μεταφράζεται άμεσα σε διακύμανση +/-15-25% στην προφόρτιση του μπουλονιού για την ίδια εφαρμοζόμενη ροπή.Για ένα μπουλόνι που απαιτεί προφόρτιση 500 kN με K 0,18 σε d 48 mm: T = 0,18 × 500.000 × 0,048 = 4.320 Nm. Εάν το K κυμαίνεται στην πραγματικότητα μεταξύ 0,15 και 0,22 κατά μήκος του κύκλου του μπουλονιού, η ίδια ροπή στρέψης 4.320 Nm παράγει προφορτίσεις που κυμαίνονται από 410 kN έως 600 kN — μια διαφορά 46% μεταξύ των πιο χαλαρών και των πιο σφιχτών μπουλονιών. Σύμφωνα μεVDI 2230Σύμφωνα με τα πρότυπα συστηματικού υπολογισμού συνδέσεων με βίδες, η σύσφιξη με ελεγχόμενη ροπή επιτυγχάνει διασπορά προφόρτισης +/- 25-35% ακόμη και υπό ελεγχόμενες εργαστηριακές συνθήκες, και οι συνθήκες πεδίου συνήθως την αυξάνουν σε +/- 35-50%.

Υδραυλική τάνυση μπουλονιών: Πώς η άμεση τάνυση εξαλείφει τη μεταβλητή τριβής

Η υδραυλική τάνυση του μπουλονιού παρακάμπτει πλήρως τη μετατροπή ροπής σε τάνυση εφαρμόζοντας μια γνωστή υδραυλική πίεση σε έναν εντατήρα που τραβάει απευθείας το μπουλόνι του μπουλονιού, τεντώνοντάς το ελαστικά.Ο τεντωτήρας αποτελείται από έναν υδραυλικό κύλινδρο με ένα εξολκέα με σπείρωμα που βιδώνεται στην προέκταση του πείρου του μπουλονιού (το μπουλόνι πρέπει να έχει ένα εκτεθειμένο μήκος σπειρώματος πάνω από το παξιμάδι ίσο με τουλάχιστον μία διάμετρο μπουλονιού για να το πιάσει ο τεντωτήρας), μια γέφυρα που εφάπτεται στην επιφάνεια της άρθρωσης και μια υποδοχή που επιτρέπει την περιστροφή του παξιμαδιού προς τα κάτω με το χέρι αφού τεντωθεί το μπουλόνι. Η ακολουθία λειτουργίας: ο τεντωτήρας εγκαθίσταται στο μπουλόνι, εφαρμόζεται υδραυλική πίεση στην καθορισμένη τιμή (υπολογιζόμενη από την ενεργό επιφάνεια εμβόλου του τεντωτήρα), το μπουλόνι τεντώνεται ελαστικά (επιμήκυνση 0,1-0,3 mm για τυπικές βίδες περιστρεφόμενου ρουλεμάν), το παξιμάδι περιστρέφεται προς τα κάτω σφιχτά χρησιμοποιώντας την υποδοχή μέσα από το σώμα του τεντωτήρα, η υδραυλική πίεση απελευθερώνεται και το μπουλόνι επιχειρεί να επιστρέψει στο αρχικό του μήκος — αλλά το παξιμάδι το εμποδίζει, δημιουργώντας την καθορισμένη προφόρτιση στο μπουλόνι.

Η ακρίβεια προφόρτισης της υδραυλικής τάνυσης: +/-5-10%, σε σύγκριση με +/-25-35% για τις μεθόδους με δυναμόκλειδο.Η ακρίβεια προέρχεται από το γεγονός ότι η τάση του κοχλία ελέγχεται από υδραυλική πίεση, η οποία μετριέται και ρυθμίζεται με ακρίβεια +/-1-2% από το μανόμετρο ή τον μετατροπέα πίεσης της αντλίας τάνυσης. Το μέτρο ελαστικότητας του κοχλία (μέτρο Young, 207 GPa για κράμα χάλυβα) είναι σταθερό εντός +/-2% για κοχλία από την ίδια παρτίδα θερμικής επεξεργασίας. Η μόνη μεταβλητή είναι το αποτελεσματικό μήκος σύσφιξης (το μήκος του κοχλία μεταξύ του παξιμαδιού και του πρώτου σπειρώματος), το οποίο ποικίλλει κατά +/-3-5% ανάλογα με το βάθος εμπλοκής του σπειρώματος και το μήκος λαβής του κοχλία.Το υπολειπόμενο σφάλμα στην τεντωμένη προφόρτιση προέρχεται από δύο πηγές:(1) χαλάρωση μπουλονιού μετά την απελευθέρωση της τάσης (η άρθρωση συμπιέζεται όταν αφαιρείται ο εντατήρας, μειώνοντας την τάση του μπουλονιού κατά 5-10% — γεγονός που εξηγείται από την εφαρμογή υπερτάσης 5-10% κατά τη διάρκεια του περάσματος τάνυσης) και (2) αλληλεπίδραση παρακείμενων μπουλονιών (η βίδα τάνυσης #2 μειώνει την τάση στη βίδα #1 κατά 10-15% επειδή η τάση της βίδας #2 συμπιέζει περαιτέρω την άρθρωση, χαλαρώνοντας τη βίδα #1 — η οποία αντιμετωπίζεται με 3-4 περάσματα τάνυσης). ΑνάASME PCC-1Σύμφωνα με τις οδηγίες συναρμολόγησης βιδωτών συνδέσεων, η υδραυλική τάνυση είναι η προτιμώμενη μέθοδος για βιδωτές συνδέσεις μεγάλης διαμέτρου που απαιτούν ακρίβεια προφόρτισης +/- 10% ή καλύτερη.

Ένταση στις Πάσες: Το Πρωτόκολλο των 3-4 Πάσες που Κανείς Δεν Θέλει να Κάνει αλλά Όλοι Το Χρειάζονται

Ένα μόνο πέρασμα τάνυσης — όπου κάθε μπουλόνι τεντώνεται μία φορά γύρω από τον κύκλο — παράγει διακυμάνσεις προφόρτισης 30-50% επειδή κάθε διαδοχικό τεντωμένο μπουλόνι συμπιέζει την ένωση και χαλαρώνει τα προηγουμένως τεντωμένα μπουλόνια.Ο μηχανισμός: όταν ο κοχλίας #1 τεντώνεται στα 500 kN, συμπιέζει την ένωση τοπικά γύρω από τον κοχλία #1. Όταν ο κοχλίας #2 (δίπλα στον κοχλία #1) τεντώνεται, η πρόσθετη συμπίεση της ένωσης στην περιοχή μεταξύ των κοχλιών #1 και #2 προκαλεί ελαφρά μείωση του πάχους της ένωσης στη ζώνη σύσφιξης του κοχλίου #1 — μειώνοντας την τάση του κοχλίου #1 κατά περίπου 10-15%. Καθώς η τάση προχωρά γύρω από τον κύκλο, κάθε κοχλίας χάνει προοδευτικά την τάση του και ο πρώτος κοχλίας που τεντώνεται χάνει τη μεγαλύτερη — συνήθως καταλήγοντας στο 50-60% της αρχικής του τάσης αφού τεντωθούν όλοι οι κοχλίες στον κύκλο.

Το σωστό πρωτόκολλο τάνυσης: 3-4 περάσματα γύρω από τον κύκλο του μπουλονιού, με το πρώτο πέρασμα στο 50-60% της τελικής τάνυσης για την έδραση της σύνδεσης, και τα επόμενα περάσματα στο 100% της τελικής τάνυσης.Φάση 1: Τεντώστε όλα τα μπουλόνια στο 60% της τελικής προφόρτισης (π.χ., 300 kN για προδιαγραφή 500 kN) — αυτό εδράζει μερικώς την άρθρωση και μειώνει το φαινόμενο χαλάρωσης στα επόμενα περάσματα. Φάση 2: Τεντώστε όλα τα μπουλόνια στο 100% της τελικής προφόρτισης (500 kN). Φάση 3: Επανατάνετε όλα τα μπουλόνια στο 100% της τελικής προφόρτισης — αυτό το πέρασμα συνήθως ανακτά την τάση 10-15% στα πρώτα μισά μπουλόνια που χαλάρωσαν κατά τη διάρκεια του περάσματος 2, και το φαινόμενο χαλάρωσης στο πέρασμα 3 μειώνεται στο 3-5% επειδή η άρθρωση έχει πλέον εδραστεί πλήρως. Φάση 4 (προαιρετικό αλλά συνιστάται για κρίσιμες αρθρώσεις): Επανατάνετε στο 100% και επαληθεύστε ότι κανένα μπουλόνι δεν χάνει περισσότερο από 5% τάση μεταξύ της τάνυσης και της μέτρησης επαλήθευσης (χρησιμοποιώντας ένα υπερηχητικό μετρητή επιμήκυνσης μπουλονιού, εάν υπάρχει).Υδραυλική Yining, οι διαδικασίες εγκατάστασης του συστήματος περιστροφής περιλαμβάνουν ένα υποχρεωτικό πρωτόκολλο τάνυσης 4 περασμάτων για όλες τις συνδέσεις μπουλονιών ρουλεμάν περιστροφής σε εξοπλισμό εξόρυξης και παρέχουμε την αντλία τάνυσης, τον τεντωτήρα και την τεκμηρίωση διαδικασίας με κάθε παράδοση του συστήματος περιστροφής.

Προετοιμασία μπουλονιών: Οι τρεις παράγοντες που μετατρέπουν μια τέλεια διαδικασία τάνυσης σε μια αποτυχημένη σύνδεση

Ακόμα και με την υδραυλική τάνυση, τρεις παράγοντες προετοιμασίας μπουλονιών μπορούν να μειώσουν την πραγματική προφόρτιση στο 50-70% της καθορισμένης τιμής και και οι τρεις συχνά παραβλέπονται κατά την εγκατάσταση στο πεδίο.Παράγοντας ένα: λίπανση σπειρώματος — τα σπειρώματα του μπουλονιού και η επιφάνεια έδρασης του παξιμαδιού πρέπει να λιπαίνονται με το καθορισμένο λιπαντικό (συνήθως πάστα δισουλφιδίου του μολυβδαινίου, αντικολλητικό ή το λιπαντικό που συνιστά ο κατασκευαστής του μπουλονιού) για να επιτευχθεί σταθερή τριβή σπειρώματος κατά την τάνυση. Τα στεγνά σπειρώματα ή τα σπειρώματα που λιπαίνονται με διαφορετικό λιπαντικό από το καθορισμένο αλλάζουν τον συντελεστή τριβής και μεταβάλλουν την αντίσταση του παξιμαδιού στην καθίζηση, προκαλώντας μερικό ξετύλιγμα του παξιμαδιού κατά την απελευθέρωση της τάσης. Παράγοντας δύο: μήκος λαβής μπουλονιού — το μη σπειρωμένο στέλεχος του μπουλονιού μεταξύ της κεφαλής και του πρώτου σπειρώματος που έχει εμπλακεί πρέπει να είναι τουλάχιστον 3-4 φορές η διάμετρος του μπουλονιού για να τεντωθεί ελαστικά το μπουλόνι με τον σωστό ρυθμό ελατηρίου. Ένα μπουλόνι με μήκος λαβής μικρότερο από 2 φορές τη διάμετρο έχει πολύ υψηλό ρυθμό ελατηρίου, που σημαίνει ότι απαιτεί μεγαλύτερη δύναμη τάνυσης για την ίδια επιμήκυνση και είναι πιο ευαίσθητο στη χαλάρωση. Παράγοντας τρία: επιπεδότητα της επιφάνειας σύνδεσης — οι επιφάνειες στήριξης κάτω από την κεφαλή του μπουλονιού και το παξιμάδι πρέπει να είναι επίπεδες εντός 0,1 mm πάνω από τη διάμετρο του ρουλεμάν. Μια μη επίπεδη επιφάνεια προκαλεί τάση κάμψης στο μπουλόνι εκτός από την τάση εφελκυσμού, μειώνοντας την αποτελεσματική προφόρτιση και τη διάρκεια ζωής του μπουλονιού κατά 30-50%.

Επαλήθευση μετά την τάνυση: η προφόρτιση του μπουλονιού μπορεί να επαληθευτεί μετρώντας την επιμήκυνση του μπουλονιού με ένα υπερηχητικό μετρητή μπουλονιού (μέθοδος παλμικής ηχούς, μέτρηση του χρόνου κυκλικής διαδρομής ενός υπερηχητικού παλμού μέσω του μήκους του μπουλονιού).Η μέτρηση επιμήκυνσης πριν και μετά την τάνυση δίνει την πραγματική παραμόρφωση του μπουλονιού, η οποία πολλαπλασιασμένη με την εγκάρσια διατομή του μπουλονιού και το μέτρο ελαστικότητας Young δίνει την πραγματική προφόρτιση. Αυτή είναι η μόνη άμεση μέθοδος μέτρησης για την εγκατεστημένη προφόρτιση του μπουλονιού — η μέτρηση ροπής (έλεγχος ροπής αποσύνδεσης) δεν συσχετίζεται με την προφόρτιση αφού ο μπουλονιού τεντωθεί, επειδή η στατική τριβή (ροπή αποσύνδεσης) είναι υψηλότερη από τη δυναμική τριβή κατά τη σύσφιξη.Υδραυλική Yining, συνιστούμε την επαλήθευση επιμήκυνσης μπουλονιών με υπερήχους για περιστρεφόμενα μπουλόνια ρουλεμάν σε φτυάρια εξόρυξης με διάμετρο περιστρεφόμενης πλατφόρμας που υπερβαίνει τα 2,5 μέτρα, όπου η ασυνεπής προφόρτιση προκαλεί ανομοιόμορφη φόρτιση του αυλού ρουλεμάν που δεν μπορεί να ανιχνευθεί μέχρι να ξεκινήσει η αστοχία των ρουλεμάν. Δείτε επίσης τον οδηγό μας σχετικά μεενσωμάτωση και τοποθέτηση περιστρεφόμενου κιβωτίου ταχυτήτωνγια πρόσθετη καθοδήγηση βιδωτής σύνδεσης.

Εξωτερικές αναφορές: Υπολογισμός σύνδεσης με μπουλόνι VDI 2230 · Βιδωτές συνδέσεις ASME PCC-1 · Ταξινόμηση DNV · ISO 4413 Υδραυλικά Συστήματα · Διεθνές ΣΑΕ · Πρότυπα AGMA · Κανόνες ABS

Μια τελευταία προειδοποίηση από δεκαπέντε χρόνια λειτουργίας περιστροφικών ρουλεμάν: μην επαναχρησιμοποιείτε ποτέ τα μπουλόνια περιστροφικών ρουλεμάν αφού έχουν αφαιρεθεί. Τα μπουλόνια που υποβάλλονται σε πλήρη προφόρτιση υφίστανται πλαστική παραμόρφωση στα πρώτα σπειρώματα εμπλοκής και η επανατέντωση ενός χρησιμοποιημένου μπουλονιού παράγει απρόβλεπτη προφόρτιση — συνήθως 15-25% χαμηλότερη από ένα νέο μπουλόνι για την ίδια πίεση τάνυσης — επειδή η ζώνη πλαστικής παραμόρφωσης έχει αυξήσει το αποτελεσματικό μήκος σύσφιξης.

Για τις προδιαγραφές των μπουλονιών των ρουλεμάν περιστροφής, τις συστάσεις για τον εξοπλισμό τάνυσης ή την επαλήθευση του σχεδιασμού των προσαρμοσμένων συνδέσεων μπουλονιών, επικοινωνήστε με την ομάδα μηχανικών μας στην Yining Hydraulic — έχουμε έτοιμη την τεκμηρίωση του εξοπλισμού τάνυσης και της διαδικασίας για το συγκεκριμένο μοντέλο περιστροφικής κίνησης που διαθέτετε.