Forgócsapágy csavarjának megfeszítése vs. nyomatékkulcs: Melyik módszer biztosít egyenletes előterhelést a bányászati ​​lapátos forgókorongoknál?

Miért fontos a csavar-előfeszítés állandósága a forgócsapágyaknál: Az egyenetlen terhelés problémája, amit senki sem lát, amíg a csapágy meg nem hibásodik

Tizenöt éve tervezek forgóhajtású rendszereket a Yining Hydraulic-nál, és a forgócsapágy-csavarkötéseknél látom a legnagyobb eltérést a specifikáció és a terepi kivitelezés között.Egy 200 tonnás bányászati ​​kotrógép forgózsámolyának forgócsapágyát 40-60 nagy szilárdságú csavar (jellemzően M42-M56, 10.9 vagy 12.9 osztály) rögzíti, amelyek 2-3 méter átmérőjű kör alakú csavarmintázatban vannak elrendezve.Minden csavarnak meghatározott előterhelést kell fenntartania – jellemzően a csavar terhelésének 60-70%-át, ami egy M48 10.9 osztályú csavar esetében 400-600 kN-nak felel meg –, hogy megakadályozza a csapágygyűrű felemelkedését a rögzítési felületről a teljesen terhelt és kinyújtott merőkanál által keltett billenőnyomaték alatt. Ha az előterhelés egyenetlen, a csapágygyűrű egyenetlen érintkezési nyomást tapasztal, és a gyűrű terhelés alatt lokálisan deformálódik – egy „brinellezésnek” nevezett állapotot hozva létre, ahol a gördülőelemek benyomják a gyűrű felületét, ami lepattogzást indít el, ami 2000-5000 üzemórán belül a teljes csapágymeghibásodáshoz vezet.

Az előterhelés állandóságának problémája: a nyomatékkulcsos módszerek nyomatékot fejtenek ki a csavarfejre vagy anyára, és az alkalmazott nyomaték és a kapott csavarfeszültség közötti kapcsolat két csatlakozási ponton – a menet érintkezésénél és a fej alatti (vagy anya alatti) érintkezésnél – a súrlódási együtthatótól függ.A nyomaték-feszültség kapcsolat: T = K × F × d, ahol T az alkalmazott nyomaték, K az anyatényező (jellemzően 0,15-0,22 kenéssel ellátott acélmenetek esetén), F az eredő csavarfeszültség, d pedig a névleges csavarátmérő. A probléma az, hogy K nem állandó – csavaronként változik a menet felületkezelésétől, a kenési körülményektől, attól függően, hogy a csavart korábban meghúzták-e (az újrafelhasznált menetek K értéke magasabb, mivel a felületi egyenetlenségek ellaposodtak), és hogy van-e törmelék a menetekben.A K változásának reális becslése terepi körülmények között +/-15-25%, ami közvetlenül +/-15-25%-os változást jelent a csavar előfeszítésében ugyanazon alkalmazott nyomaték mellett.Egy 500 kN előterhelést igénylő csavar esetében, amelynek K értéke 0,18 d = 48 mm: T = 0,18 × 500 000 × 0,048 = 4320 Nm. Ha K valójában 0,15 és 0,22 között változik a csavarkör mentén, ugyanaz a 4320 Nm nyomaték 410 kN és 600 kN közötti előterhelést eredményez – ez 46%-os eltérést jelent a leglazább és legszorosabb csavarok között.VDI 2230A szisztematikus csavarkötés-számítási szabványok szerint a nyomatékvezérelt meghúzás +/-25-35%-os előterhelési szórást ér el még ellenőrzött laboratóriumi körülmények között is, a terepi körülmények pedig jellemzően +/-35-50%-ra növelik ezt.

Hidraulikus csavarfeszítés: Hogyan szünteti meg a közvetlen nyújtás a súrlódási változót?

A hidraulikus csavarfeszítés teljes mértékben megkerüli a nyomaték-feszültség átalakítást azáltal, hogy ismert hidraulikus nyomást alkalmaz a feszítőre, amely közvetlenül a csavarcsapot húzza, rugalmasan nyújtva azt.A feszítő egy hidraulikus hengerből és egy menetes lehúzóból áll, amely a csavar csapjának meghosszabbítására csavarozható (a csavarnak legalább egy csavarátmérővel megegyező szabad menethosszúsággal kell rendelkeznie az anya felett, hogy a feszítő megfogja), egy hídból, amely a csatlakozási felületnek feszül, és egy foglalatból, amely lehetővé teszi az anya kézi lecsavarását a csavar megnyújtása után. A működési sorrend: a feszítőt felszerelik a csavarra, hidraulikus nyomást alkalmaznak a megadott értékre (a feszítő effektív dugattyúfelületéből számítható), a csavar rugalmasan megnyúlik (0,1-0,3 mm-es nyúlás a tipikus forgócsapágyas csavarok esetében), az anyát kézzel lecsavarják a foglalat segítségével a feszítő testén keresztül, a hidraulikus nyomást kioldják, és a csavar megpróbál visszatérni eredeti hosszára – de az anya megakadályozza ezt, létrehozva a megadott előterhelést a csavarban.

A hidraulikus feszítés előfeszítési pontossága: +/-5-10%, szemben a nyomatékkulcsos módszerek +/-25-35%-ával.A pontosság abból adódik, hogy a csavar feszességét hidraulikus nyomás szabályozza, amelyet a feszítőszivattyú nyomásmérője vagy jelátalakítója +/-1-2%-os pontossággal mér és szabályoz. A csavar rugalmassági modulusa (Young modulus, 207 GPa ötvözött acél esetén) +/-2%-on belül állandó az azonos hőkezelt tételből származó csavarok esetében. Az egyetlen változó a tényleges befogási hossz (a csavar hossza az anya és az elsőként befogott menet között), amely +/-3-5%-kal változik a menet befogási mélységétől és a csavar befogási hosszától függően.A feszített előterhelés maradék hibája két forrásból származik:(1) a csavar ellazulása a feszültség oldása után (a feszítő eltávolításakor a kötés összenyomódik, ami 5-10%-kal csökkenti a csavar feszességét – ezt a feszítő menet során alkalmazott 5-10%-os túlfeszítés okozza), és (2) a szomszédos csavarok kölcsönhatása (a 2. számú feszítőcsavar 10-15%-kal csökkenti az 1. számú csavar feszültségét, mivel a 2. számú csavar feszültsége tovább összenyomja a kötést, ami ellazítja az 1. számú csavart – ezt 3-4 feszítő menettel lehet orvosolni).ASME PCC-1A csavarozott kötések szerelési irányelvei szerint a hidraulikus feszítés az előnyben részesített módszer nagy átmérőjű csavarozott kötésekhez, amelyek +/-10%-os vagy jobb előterhelési pontosságot igényelnek.

Feszítő menetek: A 3-4 menetes protokoll, amit senki sem akar csinálni, de mindenkinek szüksége van rá

Egyetlen feszítési menet – ahol minden csavart egyszer meghúznak a körben – 30-50%-os előterhelés-változást eredményez, mivel minden egyes egymást követő feszített csavar összenyomja a kötést, és ellazítja a korábban megfeszített csavarokat.A mechanizmus: amikor az 1. számú csavart 500 kN-ra feszítik, az lokálisan összenyomja az 1. számú csavar körüli kötést. Amikor a 2. számú csavart (az 1. számú csavar mellett) meghúzzák, az 1. és 2. számú csavarok közötti területen a kötés további összenyomódása az 1. számú csavar befogási zónájában a kötés vastagságának enyhe csökkenését okozza – ez körülbelül 10-15%-kal csökkenti az 1. számú csavar feszültségét. Ahogy a feszítés a kör mentén halad, minden csavar fokozatosan veszít a feszültségéből, és az elsőként megfeszített csavar veszít a legtöbbet – jellemzően a kezdeti feszültség 50-60%-ánál fejeződik be, miután a körben lévő összes csavart meghúzták.

A helyes feszítési protokoll: 3-4 menet a csavarkör körül, az első menet a végső feszültség 50-60%-án a kötés rögzítéséhez, majd a további menetek 100%-os végső feszültségen.1. lépés: az összes csavart a végső előfeszítés 60%-ára feszítsük meg (pl. 300 kN 500 kN-os specifikáció esetén) – ez részben rögzíti a kötést, és csökkenti a relaxációs hatást a következő lépésekben. 2. lépés: az összes csavart a végső előfeszítés 100%-ára (500 kN) feszítsük meg. 3. lépés: az összes csavart feszítsük újra a végső előfeszítés 100%-ára – ez a lépés jellemzően a 2. lépés során elernyedt csavarok első felének feszültségét 10-15%-ra állítja vissza, és a 3. lépésben a relaxációs hatás 3-5%-ra csökken, mivel a kötés most már teljesen illeszkedik. 4. lépés (opcionális, de kritikus kötésekhez ajánlott): feszítsük újra 100%-ra, és ellenőrizzük, hogy egyetlen csavar sem veszít-e 5%-nál nagyobb feszültséget a feszítés és az ellenőrző mérés között (ultrahangos csavarnyúlás-mérővel, ha van ilyen). AYining HidraulikusForgóhajtásunk telepítési eljárásai közé tartozik egy kötelező 4 menetes feszítési protokoll az összes forgócsapágy-csavarkötéshez bányászati ​​berendezéseken, és minden forgóhajtás-szállítmányhoz mellékeljük a feszítőszivattyút, a feszítőt és az eljárás dokumentációját.

Csavar előkészítése: A három tényező, ami a tökéletes feszítési eljárást sikertelen kötéssé alakítja

Hidraulikus feszítés esetén is három csavar-előkészítési tényező csökkentheti a tényleges előterhelést a megadott érték 50-70%-ára, és mindhármat gyakran figyelmen kívül hagyják a helyszíni telepítés során.Első tényező: menetkenés – a csavarmeneteket és az anya felfekvő felületét a megadott kenőanyaggal (jellemzően molibdén-diszulfid pasztával, berágásgátlóval vagy a csavargyártó által ajánlott kenőanyaggal) kell kenni, hogy a feszítés során állandó menetsúrlódást érjünk el. A száraz menetek vagy a megadottól eltérő kenőanyaggal kenett menetek megváltoztatják a súrlódási együtthatót és az anya lefutási ellenállását, aminek következtében az anya részlegesen kitekeredik a feszítés oldásakor. Második tényező: csavar befogási hossza – a csavar menet nélküli szárának a fej és az első befogott menet között legalább 3-4-szeresének kell lennie a csavar átmérőjének ahhoz, hogy a csavar rugalmasan nyúljon a megfelelő rugóerővel. Egy olyan csavar, amelynek befogási hossza kisebb, mint az átmérő kétszerese, nagyon nagy rugóerővel rendelkezik, ami azt jelenti, hogy ugyanazon megnyúláshoz nagyobb feszítőerőre van szükség, és érzékenyebb a kibővítésre. Harmadik tényező: illesztési felület síkja – a csavarfej és az anya alatti rögzítőfelületeknek a csapágyátmérőhöz képest 0,1 mm-en belül síknak kell lenniük. A nem sík felület a szakítófeszültség mellett hajlítófeszültséget is okoz a csavarban, ami 30-50%-kal csökkenti a csavar tényleges előterhelését és kifáradási élettartamát.

Feszítés utáni ellenőrzés: a csavar előfeszítése a csavar megnyúlásának ultrahangos csavarmérővel történő mérésével ellenőrizhető (impulzus-visszhang módszer, az ultrahangos impulzus oda-vissza mozgási idejének mérése a csavar hosszán keresztül).A húzás előtti és utáni nyúlásmérés adja a tényleges csavarfeszültséget, amelyet megszorozva a csavar keresztmetszeti területével és Young modulusával megkapjuk a tényleges előterhelést. Ez az egyetlen közvetlen mérési módszer a beszerelt csavar előterhelésére – a nyomatékmérés (a törési nyomaték ellenőrzése) nem korrelál az előterheléssel, miután a csavart meghúzták, mivel a statikus súrlódás (törési nyomaték) nagyobb, mint a dinamikus súrlódás meghúzás közben.Yining Hidraulikus, ultrahangos csavarnyúlás-ellenőrzést ajánlunk a 2,5 méternél nagyobb átmérőjű bányászati ​​kotrógépek forgócsapágy-csavarjaihoz, ahol az egyenetlen előterhelés egyenetlen csapágyfutó terhelést okoz, amelyet csak a csapágy meghibásodása kezd kimutatni. Lásd még az útmutatónkat a következő témában:Forgóhajtómű integráció és felszereléstovábbi csavarozott illesztési megvezetéshez.

Külső hivatkozások: VDI 2230 csavarkötés-számítás · ASME PCC-1 csavarozott kötések · DNV besorolás · ISO 4413 Hidraulikus rendszerek · SAE International · AGMA szabványok · ABS-szabályok

Egy utolsó figyelmeztetés a forgóhajtások üzembe helyezésének tizenöt évéből: soha ne használja újra a forgócsapágy-csavarokat kiszerelés után. A teljes előterhelésnek kitett csavarok képlékeny alakváltozáson mennek keresztül az első néhány befogott menetben, és egy használt csavar újrafeszítése kiszámíthatatlan előterhelést eredményez – jellemzően 15-25%-kal kisebbet, mint egy új csavar azonos feszítőnyomás mellett –, mivel a képlékeny alakváltozási zóna megnövelte a tényleges befogási hosszt.

Forgócsapágy-csavarok specifikációival, feszítőberendezésekkel kapcsolatos ajánlásokkal vagy egyedi csavarkötés-terv ellenőrzésével kapcsolatban forduljon a Yining Hydraulic mérnöki csapatához – nálunk megtalálható a feszítőberendezés és az eljárás dokumentációja az Ön által választott forgóhajtás-modellhez.