מתיחת ברגי מיסב סיבוב לעומת מפתח מומנט: איזו שיטה מספקת טעינה מוקדמת עקבית עבור שולחנות מסתובבים לכרייה?

מדוע עקביות טעינת קדם של ברגים חשובה למיסבים מסתובבים: בעיית העומס הלא אחיד שאף אחד לא רואה עד כשל מיסב

תכננתי מערכות הנעה מסתובבות ביינינג הידראוליק במשך חמש עשרה שנה, ומפרקי ברגים של מיסבי מסתובבים הם המקום שבו אני רואה את הפער הגדול ביותר בין כוונת המפרט לביצוע בשטח.מיסב סיבוב על משטח מסתובב של חפירה במשקל 200 טון מאובטח באמצעות 40-60 ברגים בעלי חוזק גבוה (בדרך כלל M42-M56, Class 10.9 או 12.9) המסודרים בתבנית ברגים מעגלית בקוטר 2-3 מטרים.כל בורג חייב לשמור על עומס מקדים מוגדר - בדרך כלל 60-70% מעומס ההוכחה של הבורג, המקביל ל-400-600 kN עבור בורג M48 Class 10.9 - כדי למנוע ממסב ההתרומם ממשטח ההרכבה תחת מומנט ההתהפכות שנוצר כאשר משקולת המיסב טעונה במלואה ומתוחה. אם העומס המקדים אינו עקבי, מסב המיסב חווה לחץ מגע לא אחיד, והמסב מתעוות באופן מקומי תחת עומס - ויוצר מצב הנקרא "ברינלינג" שבו אלמנטי הגלגול חותכים את משטח המסב, מה שיוצר התקלפות שמתקדמת לכשל מוחלט של המיסב תוך 2,000-5,000 שעות פעולה.

בעיית עקביות העומס המקדים: שיטות מפתח ברגים מפעילות מומנט על ראש הבורג או האום, והקשר בין המומנט המופעל לבין מתח הבורג המתקבל תלוי במקדם החיכוך בשני ממשקים - מגע ההברגה והמגע שמתחת לראש (או מתחת לאום).יחסי מומנט-מתח: T = K × F × d, כאשר T הוא המומנט המופעל, K הוא גורם האום (בדרך כלל 0.15-0.22 עבור הברגות פלדה משומנות), F הוא מתח הבורג המתקבל, ו-d הוא קוטר הבורג הנומינלי. הבעיה היא ש-K אינו קבוע - הוא משתנה בין ברגים בהתאם לגימור פני השטח של ההברגה, מצב הסיכה, האם הבורג הוחדר בעבר (להברגות בשימוש חוזר יש ערך K גבוה יותר מכיוון שחריפות פני השטח שוטחו), והאם יש פסולת בהברגות.אומדן סביר עבור וריאציה K בתנאי שטח הוא +/- 15-25%, שמתורגם ישירות לשונות של +/- 15-25% בעומס מראש של הברג עבור אותו מומנט מופעל.עבור בורג הדורש עומס מקדים של 500 kN עם K של 0.18 ב-d של 48 מ"מ: T = 0.18 × 500,000 × 0.048 = 4,320 Nm. אם K משתנה בפועל בין 0.15 ל-0.22 על פני מעגל הבורג, אותם 4,320 Nm של מומנט מייצרים עומסים מקדים הנעים בין 410 kN ל-600 kN - פער של 46% בין הברגים הרופפים ביותר והדוקים ביותר. לפיVDI 2230תקני חישוב שיטתיים של חיבורי ברגים, הידוק מבוקר מומנט משיג פיזור עומס מקדים של +/- 25-35% אפילו בתנאי מעבדה מבוקרים, ותנאי שטח בדרך כלל מגדילים זאת ל- +/- 35-50%.

מתיחת ברגים הידראולית: כיצד מתיחה ישירה מבטלת את משתנה החיכוך

מתיחת ברגים הידראולית עוקפת לחלוטין את המרת המומנט למתיחה על ידי הפעלת לחץ הידראולי ידוע על מותחן שמושך ישירות את בורג הבורג, ומותח אותו בצורה אלסטית.המותחן מורכב מצילינדר הידראולי עם מושך הברגה המתברג על בורג הארכה (הבורג חייב להיות בעל אורך הברגה חשוף מעל האום השווה לקוטר בורג אחד לפחות כדי שהמותחן יאחז), גשר הפוגע במשטח המחבר, ושקע המאפשר סיבוב ידני של האום לאחר מתיחת הבורג. רצף הפעולות: המותחן מותקן על הבורג, מופעל לחץ הידראולי לערך שצוין (ניתן לחישוב משטח הבוכנה האפקטיבי של המותחן), הבורג נמתח אלסטיות (0.1-0.3 מ"מ התארכות עבור ברגים אופייניים של מיסב סיבוב), האום מסובב חזק באצבעותיו באמצעות השקע דרך גוף המותחן, הלחץ ההידראולי משתחרר, והבורג מנסה לחזור לאורכו המקורי - אך האום מונע זאת, ויוצר את העומס המוקדם שצוין בבורג.

דיוק העומס המקדים של מתיחה הידראולית: +/-5-10%, בהשוואה ל- +/-25-35% עבור שיטות מפתח מומנט.הדיוק נובע מהעובדה שמתיחה של הברגים נשלטת על ידי לחץ הידראולי, אשר נמדד ומווסת בדיוק של +/-1-2% על ידי מד הלחץ או המתמר של משאבת המתיחות. מודול האלסטיות של הבורג (מודול יאנג, 207 GPa עבור סגסוגת פלדה) עקבי בטווח של +/-2% עבור ברגים מאותו סדרת טיפול בחום. המשתנה היחיד הוא אורך ההידוק האפקטיבי (אורך הבורג בין האום להברגה הראשונה), אשר משתנה ב- +/-3-5% בהתאם לעומק ההידוק של ההברגה ואורך אחיזת הבורג.השגיאה השיורית בעומס המקדים במתיחה נובעת משני מקורות:(1) הרפיית בורג לאחר שחרור מתח (המפרק נדחס כאשר המותחן מוסר, מה שמפחית את מתח הבורג ב-5-10% - דבר המבוסס על הפעלת מתח יתר של 5-10% במהלך מעבר המתיחה), ו-(2) אינטראקציה בין בורג סמוך (בורג מתיחה מס' 2 מפחית את המתח בבורג מס' 1 ב-10-15% מכיוון שהמתח של בורג מס' 2 דוחס עוד יותר את המפרק, ומשחרר את בורג מס' 1 - דבר המטופל על ידי 3-4 מעברי מתיחה).ASME PCC-1בהנחיות להרכבת חיבורי ברגים, מתיחת ידיים הידראולית היא השיטה המועדפת עבור חיבורי ברגים בקוטר גדול הדורשים דיוק קדם הפעלה של +/- 10% או יותר.

מעברי מתח: פרוטוקול 3-4 מעברים שאף אחד לא רוצה לעשות אבל כולם צריכים

מעבר מתיחה יחיד - שבו כל בורג מותח פעם אחת סביב המעגל - מייצר וריאציות של קדם-עומס של 30-50% מכיוון שכל בורג מתוח שוב ושוב דוחס את החיבור ומשחרר ברגים שנמתחו בעבר.המנגנון: כאשר בורג מס' 1 מותח ל-500 kN, הוא דוחס את החיבור באופן מקומי סביב בורג מס' 1. כאשר בורג מס' 2 (סמוך לבורג מס' 1) מותח, הדחיסה הנוספת של החיבור באזור שבין ברגים מס' 1 ל-2 גורמת לעובי החיבור באזור ההידוק של בורג מס' 1 לרדת מעט - מה שמפחית את מתח בורג מס' 1 בכ-10-15%. ככל שהמתיחה מתקדמת סביב המעגל, כל בורג מאבד מתח בהדרגה, והבורג הראשון שנמתח מאבד הכי הרבה - בדרך כלל מסתיים ב-50-60% מהמתח ההתחלתי שלו לאחר שכל הברגים במעגל נמתחו.

פרוטוקול המתיחה הנכון: 3-4 מעברים סביב מעגל הברגים, כאשר המעבר הראשון ב-50-60% מהמתח הסופי כדי לייצב את החיבור, והמעברים הבאים ב-100% מתח סופי.מעבר 1: מתיחה של כל הברגים ל-60% מהעומס המקדים הסופי (למשל, 300 kN עבור מפרט של 500 kN) - פעולה זו מותחת חלקית את החיבור ומפחיתה את אפקט ההרפיה במעברים הבאים. מעבר 2: מתיחה של כל הברגים ל-100% עומס מקדים סופי (500 kN). מעבר 3: מתיחה מחדש של כל הברגים ל-100% עומס מקדים סופי - מעבר זה בדרך כלל משחזר 10-15% מתח במחצית הראשונה של הברגים שהשתחררו במהלך מעבר 2, ואפקט ההרפיה במעבר 3 מצטמצם ל-3-5% מכיוון שהחיבור כעת יושב במלואו. מעבר 4 (אופציונלי אך מומלץ עבור חיבורים קריטיים): מתיחה מחדש ל-100% וודא שאף בורג לא מאבד יותר מ-5% מתח בין המתיחה למדידת האימות (באמצעות מד התארכות ברגים אולטרסאונד אם זמין). ביינינג הידראולינהלי ההתקנה של הנעת הסיבוב שלנו כוללים פרוטוקול מתיחת רגליים חובה בן 4 מעברים עבור כל חיבורי הברגים של מיסבי הסיבוב בציוד כרייה, ואנו מספקים את משאבת המתיחת, המותחן ותיעוד ההליך עם כל משלוח של הנעת סיבוב.

הכנת ברגים: שלושת הגורמים שהופכים הליך מתיחה מושלם לחיבור כושל

אפילו עם מתיחה הידראולית, שלושה גורמי הכנה של ברגים יכולים להפחית את העומס המוקדם בפועל ל-50-70% מהערך שצוין, ושלושתם לרוב מתעלמים מהם במהלך התקנה בשטח.גורם ראשון: שימון הברגה - יש לשמן את הברגות הבריח ואת משטח מיסב האום עם חומר הסיכה המצוין (בדרך כלל משחת מוליבדן דיסולפיד, תרכובת נגד יתפסות, או חומר הסיכה המומלץ על ידי יצרן הבריח) כדי להשיג חיכוך הברגה עקבי במהלך המתיחה. הברגות יבשות או הברגות המשומנות עם חומר סיכה שונה מזה שצוין משנים את מקדם החיכוך ומשנים את התנגדות הריצה של האום, מה שגורם לאום להתיר חלקית במהלך שחרור המתיחה. גורם שני: אורך אחיזת הבריח - קנה הבורג הלא מתוברג בין הראש להברגה הראשונה חייב להיות לפחות פי 3-4 מקוטר הבריח כדי שהבורג יימתח אלסטיות עם קצב קפיץ נכון. בורג עם אורך אחיזה של פחות מפי 2 מהקוטר הוא בעל קצב קפיץ גבוה מאוד, כלומר הוא דורש כוח מתיחה רב יותר לאותה התארכות והוא רגיש יותר להרפיה. גורם שלישי: שטוחות משטח המחבר - משטחי ההרכבה מתחת לראש הבריח ולאום חייבים להיות שטוחים בטווח של 0.1 מ"מ מקוטר המיסב. משטח לא שטוח גורם למאמץ כיפוף בבורג בנוסף למאמץ מתיחה, מה שמפחית את העומס המקדים האפקטיבי של הבורג ואת אורך החיים העייף שלו ב-30-50%.

אימות לאחר מתיחה: ניתן לאמת את עומס הקדם של הבורג על ידי מדידת התארכות הבורג בעזרת מד בורג אולטרסאונד (שיטת הד-פולס, מדידת זמן המעבר הלוך ושוב של פולס אולטרסאונד דרך אורך הבורג).מדידת ההתארכות לפני ואחרי המתיחה נותנת את מאמץ הבורג בפועל, המוכפל בשטח החתך של הבורג ובמודול יאנג, המספק את העומס המוקדם בפועל. זוהי שיטת המדידה הישירה היחידה לעומס המוקדם של הבורג המותקן - מדידת מומנט (בדיקת מומנט פריצה) אינה מתואמת לעומס המוקדם לאחר מתיחה של הבורג מכיוון שהחיכוך הסטטי (מומנט פריצה) גבוה מהחיכוך הדינמי במהלך הידוק.יינינג הידראוליאנו ממליצים על אימות התארכות ברגים באמצעות אולטרסאונד עבור ברגי מיסב מסתובבים על אתי כרייה בקוטר של משטח מסתובב העולה על 2.5 מטרים, כאשר עומס מקדים לא אחיד גורם לעומס לא אחיד על מסלול המיסב שלא ניתן לזהותו עד לתחילת כשל המיסב. ראו גם את המדריך שלנו בנושאשילוב והרכבה של תיבת הילוכים מסתובבתלהנחיית חיבורים ברגים נוספת.

מקורות חיצוניים: חישוב חיבורי ברגים VDI 2230 · ASME PCC-1 חיבורי ברגים · סיווג DNV · מערכות הידראוליות ISO 4413 · SAE אינטרנשיונל · תקני AGMA · חוקי ABS

אזהרה אחרונה לאחר חמש עשרה שנות הפעלת מנועי סיבוב: לעולם אל תעשה שימוש חוזר בברגי מיסב סיבוב לאחר הסרתם. ברגים שעברו עומס מקדים מלא עוברים דפורמציה פלסטית בהברגות הראשונות שבהן הם מתחברים, ומתיחה מחדש של בורג משומש מייצרת עומס מקדים בלתי צפוי - בדרך כלל נמוך ב-15-25% מבורג חדש עבור אותו לחץ מתיחה - מכיוון שאזור הדפורמציה הפלסטית הגדיל את אורך ההידוק האפקטיבי.

לקבלת מפרטי ברגים למיסב סיבוב, המלצות לציוד מתיחה או אימות תכנון חיבורי ברגים בהתאמה אישית, צרו קשר עם צוות ההנדסה שלנו ב-Yining Hydraulic - יש לנו את ציוד המתיחה ותיעוד ההליכים מוכנים עבור דגם הנעת הסיבוב הספציפי שלכם.