Grozāmā gultņa skrūvju nospriegošana salīdzinājumā ar griezes momenta atslēgu: kura metode nodrošina vienmērīgu priekšslodzi kalnrūpniecības ekskavatora grozāmajām galvām?

Kāpēc skrūvju priekšslodzes konsekvence ir svarīga rotācijas gultņiem: nevienmērīgas slodzes problēma, ko neviens nepamana, kamēr nenotiek gultņa atteice

Esmu piecpadsmit gadus projektējis pagriežamo piedziņas sistēmas uzņēmumā Yining Hydraulic, un tieši pagriežamo gultņu skrūvju savienojumos es redzu vislielāko atšķirību starp specifikācijas ieceri un izpildi objektā.200 tonnu kalnrūpniecības ekskavatora grozāmā galda grozāmais gultnis ir nostiprināts ar 40–60 augstas stiprības skrūvēm (parasti M42–M56, 10,9. vai 12,9. klase), kas izvietotas apļveida skrūvju rakstā ar diametru 2–3 metri.Katrai skrūvei ir jāuztur noteikts iepriekšējais spriegums — parasti 60–70 % no skrūves pieļaujamās slodzes, kas atbilst 400–600 kN M48 10.9 klases skrūvei —, lai novērstu gultņa skrejriteņa pacelšanos no montāžas virsmas apgāšanās momenta ietekmē, kas rodas, kad kausa kauss ir pilnībā noslogots un izstiepts. Ja iepriekšējais spriegums ir nevienmērīgs, gultņa skrejritenis saskaras ar nevienmērīgu kontakta spiedienu, un skrejritenis lokāli deformējas slodzes ietekmē, radot stāvokli, ko sauc par "brinelēšanu", kur ritošie elementi iespiež skrejriteņa virsmu, izraisot lobīšanos, kas progresē līdz pilnīgai gultņa atteicei 2000–5000 darba stundu laikā.

Priekšslodzes konsekvences problēma: griezes momenta atslēgas metodes pieliek griezes momentu skrūves galvai vai uzgrieznim, un attiecība starp pielikto griezes momentu un iegūto skrūves spriegojumu ir atkarīga no berzes koeficienta divās saskarnēs — vītnes kontaktā un kontaktā zem galvas (vai zem uzgriežņa).Griezes momenta un sprieguma attiecība: T = K × F × d, kur T ir pieliktais griezes moments, K ir uzgriežņa koeficients (parasti 0,15–0,22 ieeļļotām tērauda vītnēm), F ir iegūtais skrūves spriegums un d ir nominālais skrūves diametrs. Problēma ir tā, ka K nav konstante — tas mainās starp skrūvēm atkarībā no vītnes virsmas apdares, eļļošanas stāvokļa, no tā, vai skrūve iepriekš ir bijusi pievilkta (atkārtoti izmantotām vītnēm ir augstāka K vērtība, jo virsmas nelīdzenumi ir saplacināti), un no tā, vai vītnē ir gruži.Saprātīga K variācijas aplēse lauka apstākļos ir +/-15–25%, kas tieši nozīmē +/-15–25% variāciju skrūvju priekšspriegojumā pie tāda paša pielietotā griezes momenta.Skrūvei, kurai nepieciešams 500 kN iepriekšējais spriegums ar K 0,18 pie d 48 mm: T = 0,18 × 500 000 × 0,048 = 4320 Nm. Ja K faktiski mainās no 0,15 līdz 0,22 visā skrūves apļa garumā, tas pats 4320 Nm griezes moments rada iepriekšēju slodzi no 410 kN līdz 600 kN — 46% starpība starp visvaļīgāk un visciešāk pievilktajām skrūvēm. Saskaņā arVDI 2230Sistēmiskiem skrūvju savienojumu aprēķinu standartiem, ar griezes momentu kontrolēta pievilkšana sasniedz +/-25–35% iepriekšējas slodzes izkliedi pat kontrolētos laboratorijas apstākļos, un lauka apstākļi to parasti palielina līdz +/-35–50%.

Hidrauliskā skrūvju nospriegošana: kā tieša stiepšana novērš berzes mainīgo

Hidrauliskā skrūvju nospriegošana pilnībā apiet griezes momenta pārveidošanu par spriegojumu, pieliekot zināmu hidraulisko spiedienu spriegotājam, kas tieši pievelk skrūves tapu, elastīgi to izstiepjot.Spriegotājs sastāv no hidrauliskā cilindra ar vītņotu uzvilcēju, kas pieskrūvējas pie skrūves stiprinājuma pagarinājuma (lai spriegotājs satvertu, skrūves atklātās vītnes garumam virs uzgriežņa jābūt vienādam ar vismaz vienu skrūves diametru), tiltiņa, kas balstās pret savienojuma virsmu, un ligzdas, kas ļauj uzgriezni pēc tam, kad skrūve ir izstiepta, pagriezt uzgriezni ar roku. Darbības secība: spriegotājs tiek uzstādīts uz skrūves, tiek pielikts hidrauliskais spiediens līdz norādītajai vērtībai (aprēķināms no spriegotāja efektīvā virzuļa laukuma), skrūve elastīgi izstiepjas (tipisku grozāmo gultņu skrūvju pagarinājums ir 0,1–0,3 mm), uzgrieznis tiek pievilkts ar pirkstiem, izmantojot ligzdu caur spriegotāja korpusu, hidrauliskais spiediens tiek atbrīvots, un skrūve mēģina atgriezties sākotnējā garumā, bet uzgrieznis to novērš, radot skrūvē norādīto priekšspriegumu.

Hidrauliskās spriegošanas priekšslodzes precizitāte: +/-5–10 %, salīdzinot ar +/-25–35 % griezes momenta atslēgas metodēm.Precizitāte rodas no tā, ka skrūves spriegojumu kontrolē hidrauliskais spiediens, ko mēra un regulē ar +/-1-2% precizitāti, izmantojot spriegošanas sūkņa spiediena mērītāju vai pārveidotāju. Skrūves elastības modulis (Joungas modulis, 207 GPa leģētajam tēraudam) ir vienāds +/-2% robežās skrūvēm no vienas termiskās apstrādes partijas. Vienīgais mainīgais ir efektīvais iespīlēšanas garums (skrūves garums starp uzgriezni un pirmo sasaistes vītni), kas mainās par +/-3-5% atkarībā no vītnes sasaistes dziļuma un skrūves satvēriena garuma.Atlikušā kļūda nospriegotā priekšslodzē rodas no diviem avotiem:(1) skrūves atslābums pēc spriegojuma atlaišanas (savienojums saspiežas, kad spriegotājs tiek noņemts, samazinot skrūves spriegojumu par 5–10 % — to izskaidro 5–10 % pārspriegojuma pielietošana spriegošanas laikā), un (2) blakus esošo skrūvju mijiedarbība (spriegošanas skrūve Nr. 2 samazina 1. skrūves spriegojumu par 10–15 %, jo 2. skrūves spriegums vēl vairāk saspiež savienojumu, atslābinot 1. skrūvi — to risina 3–4 spriegošanas reizes). UzASME PCC-1Saskaņā ar skrūvju savienojumu montāžas vadlīnijām liela diametra skrūvju savienojumiem, kuriem nepieciešama +/-10% vai labāka iepriekšējas noslodzes precizitāte, vēlamā metode ir hidrauliskā spriegošana.

Spriegošanas gājieni: 3-4 gājienu protokols, ko neviens nevēlas darīt, bet kas visiem ir nepieciešams

Viens spriegošanas gājiens, kurā katra skrūve tiek nospriegota vienu reizi pa apli, rada priekšspriegojuma variācijas 30–50% apmērā, jo katra nākamā nospriegotā skrūve saspiež savienojumu un atslābina iepriekš nospriegotās skrūves.Mehānisms: kad 1. skrūve tiek nospriegota līdz 500 kN, tā lokāli saspiež savienojumu ap 1. skrūvi. Kad tiek nospriegota 2. skrūve (blakus 1. skrūvei), savienojuma papildu saspiešana zonā starp 1. un 2. skrūvēm nedaudz samazina savienojuma biezumu 1. skrūves nospriegošanas zonā, samazinot 1. skrūves spriegojumu par aptuveni 10–15 %. Spriegošanai turpinoties pa apli, katra skrūve pakāpeniski zaudē spriegojumu, un pirmā nospriegotā skrūve zaudē visvairāk — parasti pēc tam, kad visas apļa skrūves ir nospriegotas, tas sasniedz 50–60 % no sākotnējā sprieguma.

Pareizais spriegošanas protokols: 3–4 pievilkšanas gājieni pa skrūves apli, pirmo pievilkšanu veicot ar 50–60 % no galīgā sprieguma, lai noslēgtu savienojumu, un turpmākās pievilkšanas ar 100 % galīgo spriegojumu.1. posms: nospriegojiet visas skrūves līdz 60 % no galīgās sākotnējās slodzes (piemēram, 300 kN 500 kN specifikācijai) — tas daļēji nostiprina savienojumu un samazina relaksācijas efektu turpmākajos posmos. 2. posms: nospriegojiet visas skrūves līdz 100 % galīgajai sākotnējāi slodzei (500 kN). 3. posms: atkārtoti nospriegojiet visas skrūves līdz 100 % galīgajai sākotnējāi slodzei — šis posms parasti atjauno 10–15 % spriegojumu pirmajā skrūvju pusē, kas atslābās 2. posma laikā, un relaksācijas efekts 3. posmā samazinās līdz 3–5 %, jo savienojums tagad ir pilnībā nospriegots. 4. posms (pēc izvēles, bet ieteicams kritiski svarīgām šuvēm): atkārtoti nospriegojiet līdz 100 % un pārbaudiet, vai neviena skrūve nezaudē vairāk par 5 % spriegojumu starp nospriegošanu un verifikācijas mērījumu (izmantojot ultraskaņas skrūvju pagarinājuma mērītāju, ja pieejams). PieJiningas hidrauliskāMūsu grozāmās piedziņas uzstādīšanas procedūrās ietilpst obligāts 4 gājienu spriegošanas protokols visiem grozāmās gultņu skrūvju savienojumiem kalnrūpniecības iekārtās, un mēs nodrošinām spriegošanas sūkni, spriegotāju un procedūras dokumentāciju kopā ar katru grozāmās piedziņas piegādi.

Skrūvju sagatavošana: trīs faktori, kas perfektu spriegošanas procedūru pārvērš par neizdevušos savienojumu

Pat ar hidraulisko spriegojumu trīs skrūvju sagatavošanas faktori var samazināt faktisko priekšspriegojumu līdz 50–70 % no norādītās vērtības, un visi trīs bieži tiek ignorēti, uzstādot tos uz vietas.Pirmais faktors: vītnes eļļošana — skrūves vītnes un uzgriežņa gultņa virsma ir jāieeļļo ar norādīto smērvielu (parasti molibdēna disulfīda pastu, pretiestrēgšanas maisījumu vai skrūvju ražotāja ieteikto smērvielu), lai panāktu vienmērīgu vītnes berzi spriegošanas laikā. Sausas vītnes vai vītnes, kas ieeļļotas ar citu smērvielu nekā norādīts, maina berzes koeficientu un maina uzgriežņa nodiluma pretestību, kā rezultātā uzgrieznis daļēji attinās spriegošanas atbrīvošanas laikā. Otrais faktors: skrūves satvēriena garums — skrūves nevītņotajam kātam starp galvu un pirmo saslēgto vītni jābūt vismaz 3–4 reizes lielākam par skrūves diametru, lai skrūve elastīgi izstieptos ar pareizu atsperes stiprumu. Skrūvei ar satvēriena garumu, kas ir mazāks par 2 reizēm lielāku par diametru, ir ļoti augsts atsperes stiprums, kas nozīmē, ka tai ir nepieciešams lielāks spriegošanas spēks tādam pašam pagarinājumam un tā ir jutīgāka pret atslābumu. Trešais faktors: savienojuma virsmas līdzenums — montāžas virsmām zem skrūves galvas un uzgriežņa jābūt plakanām 0,1 mm robežās virs gultņa diametra. Nelīdzena virsma rada skrūvē lieces spriegumu papildus stiepes spriegumam, samazinot skrūves efektīvo priekšspriegojumu un noguruma kalpošanas laiku par 30–50%.

Pārbaude pēc nospriegošanas: skrūves priekšspriegumu var pārbaudīt, izmērot skrūves pagarinājumu ar ultraskaņas skrūves mērierīci (impulsu atbalss metode, mērot ultraskaņas impulsa aprites laiku visā skrūves garumā).Pagarinājuma mērījums pirms un pēc nospriegošanas dod faktisko skrūves deformāciju, ko reizinot ar skrūves šķērsgriezuma laukumu un Janga moduli, dod faktisko priekšspriegumu. Šī ir vienīgā tiešā mērīšanas metode uzstādītās skrūves priekšspriegojumam — griezes momenta mērījums (atraušanās griezes momenta pārbaude) nekorelē ar priekšspriegumu pēc skrūves nospriegošanas, jo statiskā berze (atraušanās griezes moments) pievilkšanas laikā ir lielāka nekā dinamiskā berze. PieJiningas hidrauliskāMēs iesakām veikt ultraskaņas skrūvju pagarinājuma pārbaudi kalnrūpniecības ekskavatoru grozāmo gultņu skrūvēm ar grozāmā galda diametru, kas pārsniedz 2,5 metrus, kur nevienmērīga priekšslodze izraisa nevienmērīgu gultņa grēdas slodzi, ko nevar noteikt, kamēr nesākas gultņa atteice. Skatiet arī mūsu rokasgrāmatu parrotējošās pārnesumkārbas integrācija un montāžapapildu skrūvju savienojuma vadīšanai.

Ārējās atsauces: VDI 2230 skrūvju savienojuma aprēķins · ASME PCC-1 skrūvju savienojumi · DNV klasifikācija · ISO 4413 Hidrauliskās sistēmas · SAE International · AGMA standarti · ABS noteikumi

Vēl viens pēdējais brīdinājums no piecpadsmit gadiem, kas gūti, nododot ekspluatācijā grozāmos piedziņas mehānismus: nekad atkārtoti neizmantojiet grozāmo gultņu skrūves pēc to noņemšanas. Skrūves, kas pakļautas pilnai priekšspriegošanai, pirmajās dažās savienotajās vītnēs piedzīvo plastisku deformāciju, un lietotas skrūves atkārtota nospriegošana rada neparedzamu priekšspriegumu — parasti par 15–25 % mazāku nekā jauna skrūve ar tādu pašu nospriegošanas spiedienu —, jo plastiskās deformācijas zona ir palielinājusi efektīvo iespīlēšanas garumu.

Lai saņemtu grozāmā gultņa skrūvju specifikācijas, ieteikumus par spriegošanas iekārtām vai pielāgotu skrūvju savienojumu konstrukcijas pārbaudi, sazinieties ar mūsu inženieru komandu uzņēmumā Yining Hydraulic — mums ir sagatavota spriegošanas iekārtu un procedūru dokumentācija jūsu konkrētajam grozāmā piedziņas modelim.