Pasukamo guolio varžto įtempimas ir sukimo momento veržliaraktis: kuris metodas užtikrina pastovų išankstinį įtempimą kasimo ekskavatorių patefonams?

Kodėl varžtų išankstinio įtempimo nuoseklumas yra svarbus pasukamiesiems guoliams: netolygaus apkrovimo problema, kurios niekas nepastebi, kol guolis nesugenda

Jau penkiolika metų projektuoju pasukamųjų pavarų sistemas „Yining Hydraulic“, ir pasukamųjų guolių varžtų jungtys, mano manymu, yra ta sritis, kurioje matau didžiausią atotrūkį tarp specifikacijos ir įgyvendinimo realiomis sąlygomis.200 tonų kasybos ekskavatoriaus pasukamojo stalo pasukamasis guolis tvirtinamas 40–60 didelio stiprumo varžtų (paprastai M42–M56, 10,9 arba 12,9 klasės), išdėstytų 2–3 metrų skersmens apskritimo formos varžtų schemą.Kiekvienas varžtas turi išlaikyti tam tikrą išankstinį įtempimą – paprastai 60–70 % varžto leistinosios apkrovos, atitinkančią 400–600 kN M48 10.9 klasės varžtui – kad guolio žiedas nepakiltų nuo tvirtinimo paviršiaus dėl apvirtimo momento, susidarančio, kai kastuvo kaušas yra visiškai apkrautas ir ištiestas. Jei išankstinis įtempimas yra nepastovus, guolio žiedas patiria netolygų kontaktinį slėgį, o žiedas vietoje deformuojasi veikiant apkrovai – taip susidaro būklė, vadinama „brinelėjimu“, kai riedėjimo elementai įspaudžia žiedo paviršių, sukeldami skilimą, kuris progresuoja iki visiško guolio gedimo per 2 000–5 000 darbo valandų.

Išankstinio įtempimo pastovumo problema: sukimo momento veržliarakčio metodais varžto galvutei arba veržlei taikomas sukimo momentas, o santykis tarp taikomo sukimo momento ir gauto varžto įtempimo priklauso nuo trinties koeficiento dviejose sąsajose – sriegio sąlyčio ir sąlyčio po galvute (arba po veržle).Sukimo momento ir įtempimo santykis: T = K × F × d, kur T yra taikomas sukimo momentas, K yra veržlės koeficientas (paprastai 0,15–0,22 suteptiems plieniniams sriegiams), F yra gautas varžto įtempimas, o d yra nominalus varžto skersmuo. Problema ta, kad K nėra konstanta – jis kinta priklausomai nuo varžtų sriegio paviršiaus apdailos, tepimo sąlygų, ar varžtas anksčiau buvo įtemptas (pakartotinai naudojami sriegiai turi didesnę K vertę, nes paviršiaus nelygumai yra suplokštėję), ir ar sriegiuose yra šiukšlių.Pagrįstas K svyravimo lauko sąlygomis įvertinimas yra +/-15–25 %, o tai tiesiogiai reiškia +/-15–25 % varžtų išankstinio įtempimo svyravimą esant tam pačiam sukimo momentui.Varžtui, kuriam reikalingas 500 kN išankstinis įtempimas, kai K yra 0,18, o d yra 48 mm: T = 0,18 × 500 000 × 0,048 = 4 320 Nm. Jei K iš tikrųjų svyruoja nuo 0,15 iki 0,22 per varžto apskritimo ilgį, tas pats 4 320 Nm sukimo momentas sukuria išankstinį įtempimą nuo 410 kN iki 600 kN – 46 % skirtumas tarp labiausiai atlaisvintų ir labiausiai priveržtų varžtų. PagalVDI 2230Sistemingų varžtinių jungčių skaičiavimo standartų atveju, kontroliuojamu sukimo momentu priveržiant, net kontroliuojamomis laboratorinėmis sąlygomis pasiekiamas +/-25–35 % išankstinio įtempimo išsibarstymas, o lauko sąlygomis jis paprastai padidėja iki +/-35–50 %.

Hidraulinis varžtų įtempimas: kaip tiesioginis tempimas pašalina trinties kintamąjį

Hidraulinis varžtų įtempimas visiškai apeina sukimo momento ir įtempimo konvertavimą, įtempikliui taikant žinomą hidraulinį slėgį, kuris tiesiogiai tempia varžto smeigę, ją elastingai ištempdamas.Įtempiklį sudaro hidraulinis cilindras su srieginiu ištraukikliu, kuris įsukamas ant varžto smeigės prailginimo (kad įtempiklis sugriebtų, varžto sriegio ilgis virš veržlės turi būti lygus bent vienam varžto skersmeniui), tiltelis, kuris remiasi į jungties paviršių, ir lizdas, leidžiantis veržlę ištempus pasukti ranka. Veikimo seka: įtempiklis sumontuojamas ant varžto, hidraulinis slėgis veikiamas iki nurodytos vertės (apskaičiuojama pagal įtempiklio efektyvų stūmoklio plotą), varžtas elastingai išsitempia (0,1–0,3 mm pailgėjimas tipiniams pasukamųjų guolių varžtams), veržlė pirštais priveržiama naudojant lizdą per įtempiklio korpusą, hidraulinis slėgis sumažinamas, o varžtas bando grįžti į pradinį ilgį, tačiau veržlė tam neleidžia, sukurdama nurodytą išankstinę varžto apkrovą.

Hidraulinio įtempimo išankstinio įtempimo tikslumas: +/-5–10 %, palyginti su +/-25–35 %, naudojant sukimo momento veržliarakčio metodus.Tikslumas gaunamas dėl to, kad varžtų įtempimą kontroliuoja hidraulinis slėgis, kurį įtempimo siurblio slėgio matuoklis arba keitiklis matuoja ir reguliuoja +/-1–2 % tikslumu. Varžto tamprumo modulis (Youngo modulis, 207 GPa legiruotam plienui) yra pastovus +/-2 % ribose varžtams iš tos pačios terminio apdorojimo partijos. Vienintelis kintamasis yra efektyvus užspaudimo ilgis (varžto ilgis tarp veržlės ir pirmojo sukabinto sriegio), kuris kinta +/-3–5 % priklausomai nuo sriegio sukabinimo gylio ir varžto sukibimo ilgio.Įtempto išankstinio įtempimo liekamoji paklaida atsiranda dėl dviejų šaltinių:(1) varžto atsipalaidavimas atleidus įtempimą (jungtis suspaudžiama nuėmus įtempiklį, todėl varžto įtempimas sumažėja 5–10 % – tai paaiškinama 5–10 % per dideliu įtempimu įtempimo metu) ir (2) gretimų varžtų sąveika (įtempimo varžtas Nr. 2 sumažina varžto Nr. 1 įtempimą 10–15 %, nes varžto Nr. 2 įtempimas dar labiau suspaudžia jungtį, todėl varžtas Nr. 1 atpalaiduojamas – tai išspręsta 3–4 įtempimo etapais).ASME PCC-1Varžtinių jungčių surinkimo gairėse didelio skersmens varžtinėms jungtims, kurioms reikalingas +/- 10 % ar geresnis išankstinio įtempimo tikslumas, pageidaujamas metodas yra hidraulinis įtempimas.

Įtempimo judesiai: 3-4 judesių protokolas, kurio niekas nenori daryti, bet reikia visiems

Vienas įtempimo etapas, kai kiekvienas varžtas įtempiamas vieną kartą aplink apskritimą, sukuria 30–50 % išankstinio įtempimo pokyčius, nes kiekvienas paskesnis varžto įtempimas suspaudžia jungtį ir atpalaiduoja anksčiau įtemptus varžtus.Mechanizmas: kai 1 varžtas įtempiamas iki 500 kN, jis suspaudžia jungtį aplink 1 varžtą. Kai įtempiamas 2 varžtas (greta 1 varžto), papildomas jungties suspaudimas srityje tarp 1 ir 2 varžtų šiek tiek sumažina jungties storį 1 varžto prispaudimo zonoje – taip 1 varžto įtempimas sumažėja maždaug 10–15 %. Įtempimui tęsiantis aplink apskritimą, kiekvienas varžtas palaipsniui praranda įtempimą, o pirmasis įtemptas varžtas praranda labiausiai – paprastai įtempus visus apskritimo varžtus, jis praranda 50–60 % pradinio įtempimo.

Teisingas įtempimo protokolas: 3–4 ėjimai aplink varžto apskritimą, pirmą ėjimą esant 50–60 % galutinio įtempimo, kad jungtis užsifiksuotų, o vėlesni ėjimai – esant 100 % galutiniam įtempimui.1 etapas: įtempkite visus varžtus iki 60 % galutinio išankstinio įtempimo (pvz., 300 kN, jei specifikacija 500 kN) – tai iš dalies įtvirtina jungtį ir sumažina atsipalaidavimo efektą vėlesniuose etapuose. 2 etapas: įtempkite visus varžtus iki 100 % galutinio išankstinio įtempimo (500 kN). 3 etapas: vėl įtempkite visus varžtus iki 100 % galutinio išankstinio įtempimo – šio etapo metu paprastai atkuriama 10–15 % įtempimo pirmoje varžtų pusėje, kuri atsipalaidavo 2 etapo metu, o atsipalaidavimo efektas 3 etapo metu sumažėja iki 3–5 %, nes jungtis dabar visiškai įtvirtinta. 4 etapas (neprivaloma, bet rekomenduojama kritinėms jungtims): vėl įtempkite iki 100 % ir patikrinkite, ar nė vienas varžtas nepraranda daugiau nei 5 % įtempimo tarp įtempimo ir patikrinimo matavimo (jei yra, naudokite ultragarsinį varžtų pailgėjimo matuoklį).Yining HidraulinėMūsų pasukamosios pavaros montavimo procedūros apima privalomą 4 pakopų įtempimo protokolą visoms pasukamosios guolių varžtų jungtims kasybos įrangoje, o prie kiekvieno pasukamosios pavaros pristatymo pateikiame įtempimo siurblį, įtempiklį ir procedūrų dokumentaciją.

Varžtų paruošimas: trys veiksniai, dėl kurių tobula įtempimo procedūra paverčiama nesėkminga jungtimi

Net ir naudojant hidraulinį įtempimą, trys varžtų paruošimo veiksniai gali sumažinti faktinį išankstinį įtempimą iki 50–70 % nurodytos vertės, o montuojant lauke į visus tris dažnai nekreipiama dėmesio.Pirmas veiksnys: sriegių tepimas – varžto sriegiai ir veržlės atraminis paviršius turi būti sutepti nurodytu tepalu (paprastai molibdeno disulfido pasta, apsauga nuo strigimo arba varžto gamintojo rekomenduojamu tepalu), kad įtempimo metu sriegio trintis būtų pastovi. Sausi sriegiai arba sriegiai, sutepti kitokiu nei nurodyta tepalu, pakeičia trinties koeficientą ir veržlės pasipriešinimą nusileidimui, todėl veržlė iš dalies išsivynioja atleidžiant įtempimą. Antras veiksnys: varžto sukibimo ilgis – varžto nesriegtas kotas tarp galvutės ir pirmojo įtempto sriegio turi būti bent 3–4 kartus didesnis už varžto skersmenį, kad varžtas elastingai išsitemptų su tinkamu spyruoklės standumu. Varžtas, kurio sukibimo ilgis yra mažesnis nei 2 kartus didesnis už skersmenį, turi labai didelį spyruoklės standumą, o tai reiškia, kad jam reikia daugiau įtempimo jėgos tam pačiam pailgėjimui ir jis yra jautresnis atsipalaidavimui. Trečias veiksnys: jungties paviršiaus lygumas – tvirtinimo paviršiai po varžto galvute ir veržle turi būti plokšti 0,1 mm virš guolio skersmens. Nelygus paviršius, be tempimo įtempio, sukelia varžto lenkimo įtempį, todėl varžto efektyvus išankstinis įtempimas ir nuovargio tarnavimo laikas sumažėja 30–50 %.

Patikrinimas po įtempimo: varžto išankstinį įtempimą galima patikrinti matuojant varžto pailgėjimą ultragarsiniu varžto matuokliu (impulso aido metodas, matuojant ultragarso impulso sklidimo laiką per varžto ilgį).Pailgėjimo matavimas prieš ir po įtempimo parodo faktinę varžto deformaciją, kuri, padauginta iš varžto skerspjūvio ploto ir Youngo modulio, parodo faktinę išankstinę įtemptį. Tai vienintelis tiesioginis sumontuoto varžto išankstinio įtempimo matavimo metodas – sukimo momento matavimas (atitraukimo sukimo momento tikrinimas) nekoreliuoja su išankstiniu įtempimu, kai varžtas įtempiamas, nes statinė trintis (atitraukimo sukimo momentas) priveržimo metu yra didesnė nei dinaminė trintis.Yining HidraulinėRekomenduojame ultragarsiniu būdu patikrinti pasukamųjų guolių varžtų, esančių kasyklose, kurių sukamųjų staklių skersmuo viršija 2,5 metro, pailgėjimą, kai dėl netolygaus išankstinio įtempimo guolio žiedo apkrova nevienoda ir jos neįmanoma aptikti, kol neprasidės guolio gedimas. Taip pat žr. mūsų vadovą apiepasukamosios pavarų dėžės integravimas ir montavimaspapildomam varžtinių jungčių kreipimui.

Išorinės nuorodos: VDI 2230 varžtinių jungčių skaičiavimas · ASME PCC-1 varžtinės jungtys · DNV klasifikacija · ISO 4413 Hidraulinės sistemos · SAE International · AGMA standartai · ABS taisyklės

Dar vienas įspėjimas, įgytas per penkiolika metų sukimo pavarų paleidimo patirties: niekada pakartotinai nenaudokite sukimo guolių varžtų po to, kai jie buvo išimti. Varžtai, veikiami pilno išankstinio įtempimo, pirmuosiuose įtemptuose sriegiuose patiria plastinę deformaciją, o įtempus naudotą varžtą, susidaro nenuspėjama išankstinė įtempis – paprastai 15–25 % mažesnis nei naujo varžto, esant tokiam pačiam įtempimo slėgiui – nes plastinės deformacijos zona padidino efektyvų įtempimo ilgį.

Dėl pasukamųjų guolių varžtų specifikacijų, įtempimo įrangos rekomendacijų arba individualios varžtų jungčių konstrukcijos patikrinimo susisiekite su mūsų „Yining Hydraulic“ inžinerijos komanda – mes turime paruoštą įtempimo įrangą ir procedūrų dokumentaciją jūsų konkrečiam pasukamosios pavaros modeliui.