Döner Yatak Cıvata Gerdirme Yöntemi mi Yoksa Tork Anahtarı mı: Maden Kepçesi Döner Tablaları İçin Hangi Yöntem Daha Tutarlı Ön Yükleme Sağlar?

Döner Yataklarda Cıvata Ön Yükleme Tutarlılığının Önemi: Yatak Arızasına Kadar Kimsenin Görmediği Düzensiz Yükleme Sorunu

Yining Hydraulic'te on beş yıldır döner tahrik sistemleri tasarlıyorum ve döner yatak cıvata bağlantılarında, şartname amacı ile saha uygulaması arasındaki en büyük farkı görüyorum.200 tonluk bir maden ekskavatörünün döner tablasındaki döner yatak, 2-3 metre çapında dairesel bir cıvata düzeninde yerleştirilmiş 40-60 adet yüksek mukavemetli cıvata (tipik olarak M42-M56, Sınıf 10.9 veya 12.9) ile sabitlenir.Her bir cıvatanın, kepçe kepçesi tam olarak yüklendiğinde ve uzatıldığında oluşan devrilme momenti altında yatak halkasının montaj yüzeyinden kalkmasını önlemek için, tipik olarak cıvatanın dayanım yükünün %60-70'i (M48 Sınıf 10.9 cıvata için 400-600 kN'ye karşılık gelir) kadar belirli bir ön yüklemeyi koruması gerekir. Ön yükleme tutarsızsa, yatak halkası düzensiz temas basıncına maruz kalır ve yük altında yerel olarak deforme olur; bu da yuvarlanan elemanların yatak yüzeyinde girinti oluşturmasına ve 2.000-5.000 çalışma saati içinde tam yatak arızasına kadar ilerleyen bir aşınmaya yol açan "brinelling" adı verilen bir duruma neden olur.

Ön yükleme tutarlılığı sorunu: Tork anahtarı yöntemleri, cıvata başına veya somuna tork uygular ve uygulanan tork ile ortaya çıkan cıvata gerilimi arasındaki ilişki, iki arayüzdeki sürtünme katsayısına bağlıdır - diş teması ve baş altı (veya somun altı) teması.Tork-gerilim ilişkisi: T = K × F × d, burada T uygulanan tork, K somun faktörü (yağlanmış çelik dişler için tipik olarak 0,15-0,22), F ortaya çıkan cıvata gerilimi ve d nominal cıvata çapıdır. Sorun şu ki, K sabit bir değer değildir; diş yüzeyinin kalitesine, yağlama durumuna, cıvatanın daha önce torklanıp torklanmadığına (yeniden kullanılan dişlerin yüzey pürüzleri düzleştirildiği için K değeri daha yüksektir) ve dişlerde kalıntı olup olmadığına bağlı olarak cıvatalar arasında değişir.Saha koşullarında K varyasyonu için makul bir tahmin +/- %15-25'tir; bu da aynı uygulanan tork için cıvata ön yüklemesinde +/- %15-25'lik bir varyasyona doğrudan karşılık gelir.48 mm çapında ve 0,18 K değerine sahip, 500 kN ön yükleme gerektiren bir cıvata için: T = 0,18 × 500.000 × 0,048 = 4.320 Nm. Eğer K değeri cıvata dairesi boyunca 0,15 ile 0,22 arasında değişiyorsa, aynı 4.320 Nm tork, 410 kN ile 600 kN arasında değişen ön yüklemeler üretir; bu da en gevşek ve en sıkı cıvatalar arasında %46'lık bir fark anlamına gelir. Buna göreVDI 2230Sistematik cıvata bağlantı hesaplama standartlarına göre, tork kontrollü sıkma, kontrollü laboratuvar koşullarında bile +/- %25-35'lik bir ön yükleme dağılımı sağlar ve saha koşullarında bu oran genellikle +/- %35-50'ye yükselir.

Hidrolik Cıvata Gerdirme: Doğrudan Gerdirme, Sürtünme Değişkenini Nasıl Ortadan Kaldırır?

Hidrolik cıvata gerdirme, bilinen bir hidrolik basıncı gerdirme mekanizmasına uygulayarak ve bu mekanizmanın doğrudan cıvata sapını çekerek, onu elastik olarak gerdirerek, tork-gerilim dönüşümünü tamamen atlar.Gerdirme tertibatı, cıvata sapı uzantısına vidalanan dişli bir çekiciye sahip hidrolik bir silindirden (gerdirme tertibatının kavraması için cıvatanın somunun üzerinde en az bir cıvata çapına eşit açıkta kalan diş uzunluğuna sahip olması gerekir), bağlantı yüzeyine dayanan bir köprüden ve cıvata gerildikten sonra somunun elle sıkılmasına olanak tanıyan bir soketten oluşur. Çalışma sırası: gerdirme tertibatı cıvataya takılır, belirtilen değere kadar hidrolik basınç uygulanır (gerdirme tertibatının etkili piston alanından hesaplanabilir), cıvata elastik olarak uzar (tipik döner yatak cıvataları için 0,1-0,3 mm uzama), somun gerdirme tertibatı gövdesi üzerinden soket kullanılarak elle sıkılır, hidrolik basınç serbest bırakılır ve cıvata orijinal uzunluğuna dönmeye çalışır - ancak somun bunu engeller ve cıvatada belirtilen ön yükü oluşturur.

Hidrolik gerdirme yönteminin ön yükleme hassasiyeti: +/- %5-10, tork anahtarı yöntemlerinde ise bu oran +/- %25-35'tir.Doğruluk, cıvata geriliminin hidrolik basınçla kontrol edilmesinden kaynaklanır; bu basınç, gerdirme pompasının basınç göstergesi veya sensörü tarafından +/- %1-2 doğrulukla ölçülür ve düzenlenir. Cıvatanın elastik modülü (alaşımlı çelik için Young modülü, 207 GPa), aynı ısıl işlem partisinden gelen cıvatalar için +/- %2 içinde tutarlıdır. Tek değişken, etkili sıkıştırma uzunluğudur (somun ile ilk temas eden diş arasındaki cıvata uzunluğu), bu da diş temas derinliğine ve cıvata kavrama uzunluğuna bağlı olarak +/- %3-5 oranında değişir.Gergin ön yüklemedeki artık hata iki kaynaktan kaynaklanır:(1) Gerilim serbest bırakıldıktan sonra cıvata gevşemesi (gerdirme aleti çıkarıldığında bağlantı sıkışır ve cıvata gerilimi %5-10 oranında azalır - bu durum, gerdirme işlemi sırasında %5-10 oranında fazla gerilim uygulanarak telafi edilir) ve (2) bitişik cıvata etkileşimi (2 numaralı cıvatanın gerilmesi, 1 numaralı cıvatanın gerilimini %10-15 oranında azaltır çünkü 2 numaralı cıvatanın gerilimi bağlantıyı daha da sıkıştırarak 1 numaralı cıvatayı gevşetir - bu durum 3-4 gerdirme işlemiyle giderilir).ASME PCC-1Cıvatalı bağlantı montajı kılavuzlarına göre, ön yükleme doğruluğunun +/- %10 veya daha iyi olması gereken büyük çaplı cıvatalı bağlantılar için hidrolik gerdirme tercih edilen yöntemdir.

Gerilim Yaratan Paslar: Kimsenin Yapmak İstemediği Ama Herkesin İhtiyaç Duyduğu 3-4 Pas Protokolü

Tek bir gerdirme işlemi - her bir cıvatanın daire etrafında bir kez gerdirilmesi - her bir ardışık gerdirilen cıvatanın bağlantıyı sıkıştırması ve daha önce gerdirilen cıvataları gevşetmesi nedeniyle %30-50 oranında ön yükleme varyasyonları üretir.Mekanizma şu şekildedir: 1 numaralı cıvata 500 kN'ye gerildiğinde, 1 numaralı cıvatanın etrafındaki bağlantı yerel olarak sıkışır. 2 numaralı cıvata (1 numaralı cıvataya bitişik) gerildiğinde, 1 ve 2 numaralı cıvatalar arasındaki alanda bağlantının ek olarak sıkışması, 1 numaralı cıvatanın sıkıştırma bölgesindeki bağlantı kalınlığının biraz azalmasına neden olur; bu da 1 numaralı cıvatanın gerilimini yaklaşık %10-15 oranında azaltır. Gerilme çember etrafında ilerledikçe, her cıvata kademeli olarak gerilim kaybeder ve ilk gerilen cıvata en fazla gerilimi kaybeder; çemberdeki tüm cıvatalar gerildikten sonra genellikle ilk geriliminin %50-60'ına kadar düşer.

Doğru gerdirme protokolü: Cıvata dairesi etrafında 3-4 geçiş yapılır; ilk geçiş, bağlantıyı yerine oturtmak için nihai gerilimin %50-60'ı ile, sonraki geçişler ise nihai gerilimin %100'ü ile yapılır.1. Aşama: Tüm cıvataları nihai ön yükün %60'ına kadar gerin (örneğin, 500 kN spesifikasyon için 300 kN) — bu, bağlantıyı kısmen yerine oturtur ve sonraki aşamalarda gevşeme etkisini azaltır. 2. Aşama: Tüm cıvataları nihai ön yükün %100'üne (500 kN) kadar gerin. 3. Aşama: Tüm cıvataları nihai ön yükün %100'üne kadar tekrar gerin — bu aşama, 2. aşamada gevşeyen ilk yarı cıvatalarda tipik olarak %10-15'lik bir gerilim geri kazanımı sağlar ve bağlantı artık tamamen yerine oturduğu için 3. aşamadaki gevşeme etkisi %3-5'e düşer. 4. Aşama (isteğe bağlı ancak kritik bağlantılar için önerilir): %100'e kadar tekrar gerin ve gerdirme ile doğrulama ölçümü arasında hiçbir cıvatanın %5'ten fazla gerilim kaybetmediğini doğrulayın (varsa ultrasonik cıvata uzama ölçer kullanarak).Yining HidrolikDöner tahrik ünitesi kurulum prosedürlerimiz, madencilik ekipmanlarındaki tüm döner yatak cıvata bağlantıları için zorunlu 4 aşamalı gerdirme protokolünü içermektedir ve her döner tahrik ünitesi teslimatında gerdirme pompası, gerdirme cihazı ve prosedür dokümantasyonunu sağlıyoruz.

Cıvata Hazırlığı: Kusursuz Bir Gerdirme İşlemini Başarısız Bir Bağlantıya Dönüştüren Üç Faktör

Hidrolik gerdirme yönteminde bile, üç cıvata hazırlık faktörü, gerçek ön yüklemeyi belirtilen değerin %50-70'ine kadar düşürebilir ve bu üç faktör de saha montajı sırasında genellikle göz ardı edilir.Birinci faktör: diş yağlaması — cıvata dişleri ve somun yatak yüzeyi, gerdirme sırasında tutarlı diş sürtünmesi elde etmek için belirtilen yağlayıcı (tipik olarak molibden disülfit macunu, sıkışmayı önleyici bileşik veya cıvata üreticisinin önerdiği yağlayıcı) ile yağlanmalıdır. Kuru dişler veya belirtilenden farklı bir yağlayıcı ile yağlanmış dişler, sürtünme katsayısını değiştirir ve somunun gevşeme direncini değiştirerek, gerilim serbest bırakılması sırasında somunun kısmen gevşemesine neden olur. İkinci faktör: cıvata kavrama uzunluğu — cıvatanın başı ile ilk temas eden diş arasındaki dişsiz gövde, cıvatanın doğru yay oranıyla elastik olarak uzaması için cıvata çapının en az 3-4 katı olmalıdır. Çapın 2 katından daha az kavrama uzunluğuna sahip bir cıvata çok yüksek bir yay oranına sahiptir, yani aynı uzama için daha fazla gerdirme kuvveti gerektirir ve gevşemeye daha duyarlıdır. Üçüncü faktör: bağlantı yüzeyi düzlüğü — cıvata başı ve somunun altındaki montaj yüzeyleri, yatak çapının 0,1 mm üzerinde düz olmalıdır. Düz olmayan bir yüzey, çekme gerilimine ek olarak cıvatada eğilme gerilimine de neden olarak, cıvatanın etkili ön yükünü ve yorulma ömrünü %30-50 oranında azaltır.

Gerdirme işleminden sonra doğrulama: Cıvatanın ön yüklemesi, ultrasonik cıvata ölçer (darbe yankı yöntemi, ultrasonik darbenin cıvata uzunluğu boyunca gidiş-dönüş süresinin ölçülmesi) ile cıvata uzamasının ölçülmesiyle doğrulanabilir.Gerilme öncesi ve sonrası uzama ölçümü, cıvatanın gerçek gerilimini verir; bu gerilim, cıvatanın kesit alanı ve Young modülü ile çarpıldığında gerçek ön yükü verir. Bu, takılı cıvata ön yükü için tek doğrudan ölçüm yöntemidir; tork ölçümü (kopma torkunun kontrolü), cıvata gerildikten sonra ön yük ile ilişkili değildir, çünkü sıkma sırasında statik sürtünme (kopma torku) dinamik sürtünmeden daha yüksektir.Yining HidrolikDöner tabla çapı 2,5 metreyi aşan maden ekskavatörlerinde, düzensiz ön yüklemenin rulman yatağında dengesizliğe neden olduğu ve bu durumun rulman arızası başlayana kadar tespit edilemediği durumlarda, döner yatak cıvataları için ultrasonik cıvata uzama doğrulaması yapılmasını öneriyoruz. Ayrıca kılavuzumuza da bakınız.döner dişli kutusu entegrasyonu ve montajıCıvatalı bağlantı konusunda ek kılavuz için.

Harici Referanslar: VDI 2230 Cıvata Bağlantısı Hesaplaması · ASME PCC-1 Cıvatalı Bağlantılar · DNV Sınıflandırması · ISO 4413 Hidrolik Sistemler · SAE Uluslararası · AGMA Standartları · ABS Kuralları

Döner tahrik sistemlerinin devreye alınmasında on beş yıllık deneyimden son bir uyarı: Döner yatak cıvatalarını asla çıkardıktan sonra tekrar kullanmayın. Tam ön yüklemeye maruz kalan cıvatalar, ilk birkaç temas eden dişte plastik deformasyona uğrar ve kullanılmış bir cıvatanın yeniden gerilmesi, plastik deformasyon bölgesinin etkili sıkıştırma uzunluğunu artırması nedeniyle, aynı gerilme basıncı için yeni bir cıvataya göre genellikle %15-25 daha düşük, tahmin edilemeyen bir ön yükleme üretir.

Döner yatak cıvatası özellikleri, gerdirme ekipmanı önerileri veya özel cıvata bağlantı tasarımı doğrulaması için Yining Hydraulic'teki mühendislik ekibimizle iletişime geçin; belirli döner tahrik modeliniz için gerdirme ekipmanı ve prosedür dokümantasyonumuz hazırdır.