کشش پیچ با یاتاقان اسلیو در مقابل آچار گشتاور: کدام روش پیش بارگذاری ثابتی را برای صفحه گردان بیل‌های معدنی فراهم می‌کند؟

چرا ثبات پیش‌بار پیچ برای یاتاقان‌های چرخشی اهمیت دارد: مشکل بارگذاری ناهموار تا زمان خرابی یاتاقان، کسی متوجه آن نمی‌شود

من به مدت پانزده سال سیستم‌های محرک چرخشی را در شرکت ینینگ هیدرولیک طراحی کرده‌ام و اتصالات پیچ و مهره یاتاقان چرخشی جایی است که بیشترین شکاف بین هدف مشخصات و اجرای میدانی را می‌بینم.یک یاتاقان چرخشی روی صفحه گردان بیل مکانیکی ۲۰۰ تنی توسط ۴۰ تا ۶۰ پیچ با مقاومت بالا (معمولاً M42-M56، کلاس ۱۰.۹ یا ۱۲.۹) که در یک الگوی پیچ دایره‌ای به قطر ۲ تا ۳ متر چیده شده‌اند، محکم شده است.هر پیچ باید یک پیش‌بار مشخص - معمولاً ۶۰ تا ۷۰ درصد بار اثبات پیچ، معادل ۴۰۰ تا ۶۰۰ کیلونیوتن برای یک پیچ M48 کلاس ۱۰.۹ - را تحمل کند تا از بلند شدن حلقه یاتاقان از سطح نصب در اثر گشتاور واژگونی ایجاد شده هنگام بارگیری کامل و باز شدن کامل فرورونده بیل مکانیکی جلوگیری شود. اگر پیش‌بارگذاری نامنظم باشد، حلقه یاتاقان فشار تماسی ناهمواری را تجربه می‌کند و حلقه به صورت موضعی تحت بار تغییر شکل می‌دهد - وضعیتی به نام "برینل شدن" ایجاد می‌کند که در آن عناصر غلتشی سطح حلقه را فرو می‌برند و باعث پوسته پوسته شدن می‌شوند که در عرض ۲۰۰۰ تا ۵۰۰۰ ساعت کارکرد به شکست کامل یاتاقان منجر می‌شود.

مشکل سازگاری پیش بارگذاری: روش‌های آچار گشتاور، گشتاور را به سر پیچ یا مهره اعمال می‌کنند و رابطه بین گشتاور اعمال شده و کشش پیچ حاصل به ضریب اصطکاک در دو سطح مشترک بستگی دارد - تماس رزوه و تماس زیر سر (یا زیر مهره).رابطه گشتاور-کشش: T = K × F × d، که در آن T گشتاور اعمالی، K ضریب مهره (معمولاً 0.15-0.22 برای رزوه‌های فولادی روانکاری شده)، F کشش حاصل از پیچ و d قطر اسمی پیچ است. مشکل این است که K ثابت نیست - بسته به سطح رزوه، شرایط روانکاری، اینکه آیا پیچ قبلاً گشتاوردهی شده است یا خیر (رزوه‌های استفاده مجدد مقدار K بالاتری دارند زیرا ناهمواری‌های سطح صاف شده‌اند) و اینکه آیا در رزوه‌ها خرده ریز وجود دارد یا خیر، بین پیچ‌ها متفاوت است.یک تخمین معقول برای تغییرات K در شرایط میدانی، +/-15-25% است که مستقیماً به تغییر +/-15-25% در پیش بارگذاری پیچ برای گشتاور اعمالی یکسان تبدیل می‌شود.برای پیچی که به پیش‌بار ۵۰۰ کیلونیوتن نیاز دارد و K آن در قطر ۴۸ میلی‌متر ۰.۱۸ است: T = ۰.۱۸ × ۵۰۰۰۰۰ × ۰.۰۴۸ = ۴۳۲۰ نیوتن‌متر. اگر K در واقع بین ۰.۱۵ تا ۰.۲۲ در سراسر دایره پیچ متغیر باشد، همان ۴۳۲۰ نیوتن‌متر گشتاور، پیش‌بارهایی از ۴۱۰ کیلونیوتن تا ۶۰۰ کیلونیوتن ایجاد می‌کند - ۴۶٪ اختلاف بین شل‌ترین و سفت‌ترین پیچ. طبق ...وی دی آی ۲۲۳۰طبق استانداردهای محاسبه سیستماتیک اتصالات پیچ، سفت کردن پیچ با کنترل گشتاور، حتی در شرایط آزمایشگاهی کنترل‌شده، پراکندگی پیش‌بار +/-25-35٪ را به دست می‌آورد و شرایط میدانی معمولاً این مقدار را به +/-35-50٪ افزایش می‌دهد.

کشش هیدرولیکی پیچ: چگونه کشش مستقیم، متغیر اصطکاک را از بین می‌برد

کشش هیدرولیکی پیچ، با اعمال فشار هیدرولیکی مشخص به یک کشنده که مستقیماً گل‌میخ پیچ را می‌کشد و آن را به صورت الاستیک می‌کشد، تبدیل گشتاور به کشش را به طور کامل دور می‌زند.دستگاه کشش شامل یک سیلندر هیدرولیکی با یک کشنده رزوه‌دار است که به زائده گل‌میخ پیچ پیچ می‌شود (پیچ باید طول رزوه نمایانی بالاتر از مهره داشته باشد که حداقل برابر با یک قطر پیچ باشد تا دستگاه کشش بتواند آن را بگیرد)، یک پل که در مقابل سطح اتصال قرار می‌گیرد، و یک کاسه که اجازه می‌دهد مهره پس از کشیده شدن پیچ با دست چرخانده شود. ترتیب عملکرد: دستگاه کشش روی پیچ نصب می‌شود، فشار هیدرولیکی تا مقدار مشخص شده (که از سطح مقطع مؤثر پیستون دستگاه کشش قابل محاسبه است) اعمال می‌شود، پیچ به صورت الاستیک کشیده می‌شود (افزایش طول 0.1 تا 0.3 میلی‌متر برای پیچ‌های یاتاقان‌دار معمولی)، مهره با استفاده از کاسه از طریق بدنه دستگاه کشش با انگشت به پایین چرخانده می‌شود، فشار هیدرولیکی آزاد می‌شود و پیچ سعی می‌کند به طول اولیه خود بازگردد - اما مهره مانع از این کار می‌شود و پیش‌بار مشخص شده را در پیچ ایجاد می‌کند.

دقت پیش بارگذاری در کشش هیدرولیکی: +/-5-10%، در مقایسه با +/-25-35% برای روش‌های آچار گشتاور.دقت از این واقعیت ناشی می‌شود که کشش پیچ توسط فشار هیدرولیکی کنترل می‌شود که با دقت +/-1-2% توسط گیج فشار یا مبدل پمپ کشش اندازه‌گیری و تنظیم می‌شود. مدول الاستیک پیچ (مدول یانگ، 207 گیگا پاسکال برای فولاد آلیاژی) برای پیچ‌هایی که از یک سری عملیات حرارتی یکسان ساخته شده‌اند، در محدوده +/-2% ثابت است. تنها متغیر، طول موثر مهار (طول پیچ بین مهره و اولین رزوه درگیر) است که بسته به عمق درگیری رزوه و طول گیرش پیچ، +/-3-5% تغییر می‌کند.خطای باقیمانده در پیش بارگذاری کششی از دو منبع ناشی می‌شود:(1) شل شدن پیچ پس از رهاسازی تنش (اتصال هنگام برداشتن کشنده فشرده می‌شود و تنش پیچ را 5 تا 10 درصد کاهش می‌دهد - که ناشی از اعمال 5 تا 10 درصد تنش بیش از حد در طول مرحله کشش است) و (2) برهمکنش پیچ‌های مجاور (پیچ کششی شماره 2 تنش در پیچ شماره 1 را 10 تا 15 درصد کاهش می‌دهد زیرا تنش پیچ شماره 2 اتصال را بیشتر فشرده می‌کند و پیچ شماره 1 را شل می‌کند - که با 3 تا 4 مرحله کشش برطرف می‌شود).ASME PCC-1طبق دستورالعمل‌های مونتاژ اتصالات پیچی، کشش هیدرولیکی روش ترجیحی برای اتصالات پیچی با قطر بزرگ است که نیاز به دقت پیش بارگذاری +/-10٪ یا بهتر دارند.

پاس‌های کششی: پروتکل ۳-۴ پاس که هیچ‌کس نمی‌خواهد انجام دهد اما همه به آن نیاز دارند

یک دور کشش - که در آن هر پیچ یک بار دور دایره کشیده می‌شود - تغییرات پیش‌بار ۳۰ تا ۵۰ درصدی ایجاد می‌کند، زیرا هر کشش متوالی پیچ، اتصال را فشرده و پیچ‌های قبلاً کشیده شده را آزاد می‌کند.مکانیسم: وقتی پیچ شماره ۱ تا ۵۰۰ کیلونیوتن کشیده می‌شود، اتصال را به صورت موضعی در اطراف پیچ شماره ۱ فشرده می‌کند. وقتی پیچ شماره ۲ (مجاور پیچ شماره ۱) کشیده می‌شود، فشرده‌سازی اضافی اتصال در ناحیه بین پیچ‌های شماره ۱ و ۲ باعث می‌شود ضخامت اتصال در ناحیه گیره پیچ شماره ۱ کمی کاهش یابد - که تقریباً ۱۰ تا ۱۵ درصد از کشش پیچ شماره ۱ را کاهش می‌دهد. با پیشرفت کشش در اطراف دایره، هر پیچ به تدریج کشش خود را از دست می‌دهد و اولین پیچ کشیده شده بیشترین کاهش کشش را دارد - که معمولاً پس از کشیده شدن تمام پیچ‌ها در دایره، به ۵۰ تا ۶۰ درصد از کشش اولیه خود می‌رسد.

پروتکل صحیح کشش: ۳ تا ۴ بار عبور از دایره پیچ، با اولین عبور در ۵۰ تا ۶۰ درصد کشش نهایی برای قرارگیری اتصال، و عبورهای بعدی در ۱۰۰ درصد کشش نهایی.مرحله ۱: تمام پیچ‌ها را تا ۶۰٪ پیش‌بار نهایی (مثلاً ۳۰۰ کیلونیوتن برای مشخصات ۵۰۰ کیلونیوتن) بکشید - این کار تا حدی اتصال را در جای خود قرار می‌دهد و اثر شل شدن را در مراحل بعدی کاهش می‌دهد. مرحله ۲: تمام پیچ‌ها را تا ۱۰۰٪ پیش‌بار نهایی (۵۰۰ کیلونیوتن) بکشید. مرحله ۳: تمام پیچ‌ها را تا ۱۰۰٪ پیش‌بار نهایی دوباره بکشید - این مرحله معمولاً ۱۰ تا ۱۵٪ تنش را در پیچ‌های نیمه اول که در مرحله ۲ شل شده‌اند، بازیابی می‌کند و اثر شل شدن در مرحله ۳ به ۳ تا ۵٪ کاهش می‌یابد زیرا اتصال اکنون کاملاً در جای خود قرار گرفته است. مرحله ۴ (اختیاری اما برای اتصالات بحرانی توصیه می‌شود): دوباره تا ۱۰۰٪ بکشید و بررسی کنید که هیچ پیچی بیش از ۵٪ تنش را بین کشش و اندازه‌گیری تأیید از دست نمی‌دهد (در صورت وجود از یک دستگاه اندازه‌گیری طول پیچ اولتراسونیک استفاده کنید). درینینگ هیدرولیکرویه‌های نصب درایو اسلیو ما شامل یک پروتکل اجباری کشش ۴ مرحله‌ای برای تمام اتصالات پیچ و مهره یاتاقان اسلیو در تجهیزات معدنی است و ما پمپ کشش، دستگاه کشش و مستندات رویه را با هر تحویل درایو اسلیو ارائه می‌دهیم.

آماده‌سازی پیچ: سه عاملی که یک فرآیند کشش بی‌نقص را به یک اتصال ناموفق تبدیل می‌کند

حتی با کشش هیدرولیکی، سه عامل آماده‌سازی پیچ می‌تواند پیش‌بار واقعی را به 50 تا 70 درصد مقدار مشخص‌شده کاهش دهد، و هر سه مورد معمولاً در طول نصب میدانی نادیده گرفته می‌شوند.عامل اول: روانکاری رزوه - رزوه‌های پیچ و سطح یاتاقان مهره باید با روان‌کننده مشخص‌شده (معمولاً خمیر دی‌سولفید مولیبدن، ترکیب ضدگیربکس یا روان‌کننده توصیه‌شده توسط سازنده پیچ) روانکاری شوند تا اصطکاک رزوه در حین کشش ثابت بماند. رزوه‌های خشک یا رزوه‌هایی که با روان‌کننده‌ای متفاوت از آنچه مشخص شده روانکاری می‌شوند، ضریب اصطکاک را تغییر می‌دهند و مقاومت مهره در برابر خمیدگی را تغییر می‌دهند و باعث می‌شوند مهره در حین آزاد شدن کشش تا حدی باز شود. عامل دوم: طول گیرش پیچ - ساق رزوه نشده پیچ بین سر و اولین رزوه درگیر باید حداقل ۳-۴ برابر قطر پیچ باشد تا پیچ بتواند با سرعت فنر صحیح به صورت الاستیک کشیده شود. پیچی با طول گیرش کمتر از ۲ برابر قطر، سرعت فنر بسیار بالایی دارد، به این معنی که برای همان افزایش طول به نیروی کشش بیشتری نیاز دارد و نسبت به شل شدن حساس‌تر است. عامل سوم: صافی سطح اتصال - سطوح نصب زیر سر پیچ و مهره باید در فاصله ۰.۱ میلی‌متر از قطر یاتاقان صاف باشند. یک سطح غیر صاف علاوه بر تنش کششی، باعث ایجاد تنش خمشی در پیچ می‌شود و پیش‌بار مؤثر و عمر خستگی پیچ را 30 تا 50 درصد کاهش می‌دهد.

تأیید پس از کشش: پیش‌بار پیچ را می‌توان با اندازه‌گیری طول پیچ با استفاده از گیج اولتراسونیک پیچ (روش پالس-اکو، اندازه‌گیری زمان رفت و برگشت یک پالس اولتراسونیک در طول پیچ) تأیید کرد.اندازه‌گیری افزایش طول قبل و بعد از کشش، کرنش واقعی پیچ را نشان می‌دهد که در سطح مقطع پیچ ضرب می‌شود و مدول یانگ، پیش‌بار واقعی را نشان می‌دهد. این تنها روش اندازه‌گیری مستقیم برای پیش‌بارگذاری پیچ نصب شده است - اندازه‌گیری گشتاور (بررسی گشتاور جدایش) با پیش‌بارگذاری پس از کشش پیچ ارتباطی ندارد زیرا اصطکاک استاتیک (گشتاور جدایش) در طول سفت کردن بیشتر از اصطکاک دینامیک است. درینینگ هیدرولیکما برای پیچ‌های یاتاقان چرخشی روی بیل‌های معدنی با قطر صفحه گردان بیش از 2.5 متر، که در آنها پیش‌بارگذاری ناهماهنگ باعث بارگذاری ناهموار حلقه یاتاقان می‌شود و تا زمان شروع خرابی یاتاقان قابل تشخیص نیست، تأیید طول پیچ با استفاده از امواج فراصوت را توصیه می‌کنیم. همچنین به راهنمای ما در موردیکپارچه‌سازی و نصب گیربکس slewingبرای هدایت بیشتر اتصالات پیچ و مهره‌ای.

منابع خارجی: محاسبه اتصالات پیچ و مهره VDI 2230 · اتصالات پیچ و مهره‌ای ASME PCC-1 · طبقه بندی DNV · سیستم های هیدرولیک ISO 4413 · SAE بین‌المللی · استانداردهای AGMA · قوانین ABS

یک هشدار نهایی از پانزده سال تجربه در راه‌اندازی درایو چرخشی: هرگز پیچ‌های یاتاقان چرخشی را پس از باز کردن، دوباره استفاده نکنید. پیچ‌هایی که تحت پیش‌بار کامل قرار می‌گیرند، در چند رزوه اول درگیر، تغییر شکل پلاستیک می‌دهند و کشش مجدد یک پیچ استفاده شده، پیش‌بار غیرقابل پیش‌بینی ایجاد می‌کند - معمولاً 15 تا 25 درصد کمتر از یک پیچ نو برای همان فشار کشش - زیرا ناحیه تغییر شکل پلاستیک، طول مهار مؤثر را افزایش داده است.

برای مشخصات پیچ و مهره یاتاقان چرخشی، توصیه‌های مربوط به تجهیزات کشش یا تأیید طراحی اتصال پیچ سفارشی، با تیم مهندسی ما در Yining Hydraulic تماس بگیرید - ما تجهیزات کشش و مستندات رویه را برای مدل درایو چرخشی خاص شما آماده داریم.