Затезање вијака окретног лежаја у односу на момент кључ: Која метода обезбеђује конзистентно преднапрезање за окретне плоче рударских багера?

Зашто је конзистентност преднапрезања вијака важна за окретне лежајеве: Проблем неравномерног оптерећења који нико не види док се лежај не поквари

Петнаест година пројектујем системе погона за окретање у компанији Yining Hydraulic, а спојеви вијчаних лежајева за окретање су место где видим највећи јаз између намере спецификације и извршења на терену.Окретни лежај на окретној платформи рударског багера од 200 тона је причвршћен са 40-60 вијака високе чврстоће (обично М42-М56, класе 10.9 или 12.9) распоређених у кружном распореду вијака пречника 2-3 метра.Сваки вијак мора да одржава одређено преднапрезање — обично 60-70% доказаног оптерећења вијка, што одговара 400-600 kN за вијак М48 класе 10.9 — како би се спречило подизање лежаја са површине за монтажу под моментом превртања који се ствара када је лопата потпуно оптерећена и извучена. Ако је преднапрезање недоследно, лежај се подвргава неравномеран контактни притисак, а лежај се локално деформише под оптерећењем — стварајући стање које се назива „бринеловање“ где котрљајући елементи увлаче површину лежаја, покрећући љуштење које напредује до потпуног отказа лежаја у року од 2.000-5.000 радних сати.

Проблем конзистентности претходног оптерећења: методе са момент кључем примењују обртни момент на главу вијка или навртку, а однос између примењеног обртног момента и резултујућег напона вијка зависи од коефицијента трења на два међусобна споја - контакту навоја и контакту испод главе (или испод навртке).Однос обртног момента и затезања: T = K × F × d, где је T примењени обртни момент, K је фактор навртке (типично 0,15-0,22 за подмазане челичне навоје), F је резултујућа затегнутост вијка, а d је номинални пречник вијка. Проблем је у томе што K није константа — варира између вијака у зависности од завршне обраде површине навоја, стања подмазивања, да ли је вијак претходно затегнут (поновно коришћени навоји имају већу вредност K јер су површинске неравнине спљоштене) и да ли у навојима има остатака.Разумна процена варијације K у условима на терену је +/-15-25%, што се директно преводи на +/-15-25% варијације преднапрезања вијка за исти примењени обртни момент.За вијак који захтева преднапрезање од 500 kN са K од 0,18 на d од 48 mm: T = 0,18 × 500.000 × 0,048 = 4.320 Nm. Ако K заправо варира између 0,15 и 0,22 преко круга вијка, истих 4.320 Nm обртног момента производи преднапрезања у распону од 410 kN до 600 kN — разлику од 46% између најлабавијих и најчвршћих вијака. ПремаВДИ 2230Стандарди систематског прорачуна спојева вијака, затезање контролисано обртним моментом постиже расипање преднапрезања од +/-25-35% чак и под контролисаним лабораторијским условима, а услови на терену обично повећавају ово на +/-35-50%.

Хидраулично затезање вијака: Како директно истезање елиминише променљиву трења

Хидраулично затезање вијака у потпуности заобилази конверзију обртног момента у затезање применом познатог хидрауличног притиска на затезач који директно повлачи клин вијка, еластично га истежући.Затезач се састоји од хидрауличног цилиндра са навојним затезачем који се заврће на продужетак клина вијка (вијaк мора имати изложену дужину навоја изнад навртке једнаку најмање једном пречнику вијка да би затезач могао да га ухвати), моста који се ослања на површину споја и чауре која омогућава ручно затезање навртке након што се вијак истегне. Редослед рада: затезач се поставља на вијак, хидраулични притисак се примењује на наведену вредност (израчунава се из ефективне површине клипа затезача), вијак се еластично истеже (0,1-0,3 мм издужења за типичне вијке окретног лежаја), навртка се затеже прстима помоћу чауре кроз тело затезача, хидраулични притисак се ослобађа и вијак покушава да се врати на своју првобитну дужину — али навртка то спречава, стварајући наведено преднапрезање у вијку.

Тачност претходног оптерећења хидрауличног затезања: +/-5-10%, у поређењу са +/-25-35% за методе са обртним кључем.Тачност потиче од чињенице да се затезање вијка контролише хидрауличним притиском, који се мери и регулише са тачношћу од +/-1-2% помоћу манометра или претварача пумпе за затезање. Модул еластичности вијка (Јангов модул, 207 GPa за легирани челик) је конзистентан унутар +/-2% за вијке из исте серије термичке обраде. Једина променљива је ефективна дужина стезања (дужина вијка између навртке и првог захваћеног навоја), која варира за +/-3-5% у зависности од дубине захватања навоја и дужине хватања вијка.Преостала грешка у затегнутом преднапрезању долази из два извора:(1) опуштање вијка након отпуштања затезања (спој се компресује када се затезач уклони, смањујући затезање вијка за 5-10% — што се објашњава применом пренапрезања од 5-10% током пролаза затезања), и (2) интеракција суседних вијка (затезајући вијак бр. 2 смањује затезање у вијку бр. 1 за 10-15% јер затезање вијка бр. 2 додатно компресује спој, опуштајући вијак бр. 1 — што се решава са 3-4 пролаза затезања).ASME PCC-1Смернице за склапање вијчаних спојева, хидраулично затезање је преферирана метода за вијчане спојеве великог пречника који захтевају тачност преднапрезања од +/-10% или боље.

Затежујући пасови: Протокол од 3-4 паса који нико не жели да ради, али је свима потребан

Један пролаз затезања — где се сваки вијак затеже једном око круга — производи варијације претходног напрезања од 30-50%, јер свако наредно затезање вијка компресује спој и опушта претходно затегнуте вијке.Механизам: када се вијак бр. 1 затегне на 500 kN, он локално компримује спој око вијка бр. 1. Када се вијак бр. 2 (поред вијка бр. 1) затегне, додатна компресија споја у подручју између вијака бр. 1 и бр. 2 узрокује благо смањење дебљине споја у зони стезања вијка бр. 1 — смањујући затезање вијка бр. 1 за приближно 10-15%. Како затезање напредује по кругу, сваки вијак прогресивно губи затезање, а први затегнути вијак губи највише — обично се завршава на 50-60% свог почетног затезања након што су сви вијци у кругу затегнути.

Исправан протокол затезања: 3-4 пролаза око круга вијка, са првим пролазом на 50-60% коначног затезања за учвршћивање споја, а наредни пролази на 100% коначног затезања.Пролаз 1: затегните све вијке до 60% коначног преднапрезања (нпр. 300 kN за спецификацију од 500 kN) — ово делимично учвршћује спој и смањује ефекат опуштања у наредним пролазима. Пролаз 2: затегните све вијке до 100% коначног преднапрезања (500 kN). Пролаз 3: поново затегните све вијке до 100% коначног преднапрезања — овај пролаз обично обнавља 10-15% затезања у првој половини вијка који су се опустили током пролаза 2, а ефекат опуштања у пролазу 3 је смањен на 3-5% јер је спој сада потпуно учвршћен. Пролаз 4 (опционо, али се препоручује за критичне спојеве): поново затегните до 100% и проверите да ниједан вијак не губи више од 5% затезања између затезања и мерења верификације (користећи ултразвучни мерач издужења вијка, ако је доступан). УЈининг хидрауликаНаше процедуре инсталације погона за окретање укључују обавезан протокол затезања у 4 пролаза за све спојеве вијка лежајева за окретање на рударској опреми, а уз сваку испоруку погона за окретање испоручујемо пумпу за затезање, затезач и документацију о процедури.

Припрема вијака: Три фактора која претварају савршен поступак затезања у неуспели спој

Чак и са хидрауличним затезањем, три фактора припреме вијака могу смањити стварно преднапрезање на 50-70% од наведене вредности, а сва три се често занемарују током инсталације на терену.Фактор један: подмазивање навоја — навоји вијка и површина лежаја навртке морају бити подмазани назначеним мазивом (обично пастом молибден дисулфида, средством против заглављивања или мазивом које препоручује произвођач вијка) како би се постигло конзистентно трење навоја током затезања. Суви навоји или навоји подмазани другачијим мазивом од наведеног мењају коефицијент трења и мењају отпор навртке при затезању, што доводи до делимичног одмотавања навртке током отпуштања затезања. Фактор два: дужина хватања вијка — ненавојни део вијка између главе и првог захваћеног навоја мора бити најмање 3-4 пута већи од пречника вијка да би се вијак еластично истезао са исправном чврстоћом опруге. Вијак са дужином хватања мањом од 2 пута већом од пречника има веома високу чврстоћу опруге, што значи да је потребна већа сила затезања за исто издужење и осетљивији је на опуштање. Фактор три: равност спојне површине — монтажне површине испод главе вијка и навртке морају бити равне унутар 0,1 мм изнад пречника лежаја. Неравна површина изазива напрезање савијања у вијку поред затезног напрезања, смањујући ефективно преднапрезање и век трајања вијка од замора за 30-50%.

Провера након затезања: преднапрезање вијка може се проверити мерењем издужења вијка ултразвучним мерачем за вијке (метод импулсног одјека, мерење времена проласка ултразвучног импулса кроз дужину вијка).Мерење издужења пре и после затезања даје стварну напетост вијка, која се помножи са површином попречног пресека вијка и Јанговим модулом даје стварно преднапрезање. Ово је једина директна метода мерења за преднапрезање инсталираног вијка — мерење обртног момента (провера обртног момента ломљења) не корелира са преднапрезањем након што је вијак затегнут, јер је статичко трење (обртни момент ломљења) веће од динамичког трења током затезања. УЈининг хидраулика, препоручујемо ултразвучну проверу издужења вијака за вијке окретних лежајева на рударским багерима са пречником окретног стола већим од 2,5 метра, где недоследно преднапрезање узрокује неравномерно оптерећење лежајева које се не може открити док не почне квар лежаја. Погледајте и наш водич оинтеграција и монтажа окретног мењачаза додатно вођење вијчаних спојева.

Спољне референце: Прорачун вијчаних спојева према VDI 2230 · ASME PCC-1 вијчани спојеви · ДНВ класификација · ISO 4413 Хидраулични системи · SAE International · АГМА стандарди · Правила АБС-а

Још једно последње упозорење након петнаест година пуштања у рад погона за окретање: никада немојте поново користити вијке лежаја за окретање након што су уклоњени. Вијци изложени пуном претходном оптерећењу подлежу пластичној деформацији у првих неколико затегнутих навоја, а поновно затезање коришћеног вијка производи непредвидиво претходно оптерећење — обично 15-25% ниже него код новог вијка за исти притисак затезања — јер је зона пластичне деформације повећала ефективну дужину стезања.

За спецификације вијака окретних лежајева, препоруке за опрему за затезање или верификацију дизајна прилагођених вијчаних спојева, контактирајте наш инжењерски тим у Yining Hydraulic — имамо документацију о опреми за затезање и поступку спремну за ваш специфични модел погона окретања.