Ինչպե՞ս նախագծել եռակցման սարք՝ գլանային շղթայի դեֆորմացիան նվազեցնելու համար։

Ինչպե՞ս նախագծել եռակցման սարք՝ գլանային շղթայի դեֆորմացիան նվազեցնելու համար։

Գլանաձև շղթաների արտադրության մեջ եռակցումը կարևոր գործընթաց է օղակները միացնելու և շղթայի ամրությունն ապահովելու համար: Այնուամենայնիվ, եռակցման ընթացքում ջերմային դեֆորմացիան հաճախ դառնում է մշտական ​​խնդիր՝ ազդելով արտադրանքի ճշգրտության և աշխատանքի վրա: Դեֆորմացվածգլանաձև շղթաներկարող են դրսևորվել այնպիսի խնդիրներ, ինչպիսիք են օղակի շեղումը, անհավասար քայլը և շղթայի անհամապատասխան լարվածությունը: Այս խնդիրները ոչ միայն նվազեցնում են փոխանցման արդյունավետությունը, այլև մեծացնում են մաշվածությունը, կրճատում ծառայության ժամկետը և նույնիսկ առաջացնում սարքավորումների խափանում: Որպես դեֆորմացիայի վերահսկման հիմնական գործիք, եռակցման հարմարանքների նախագծումը ուղղակիորեն որոշում է գլանաձև շղթայական եռակցման որակը: Այս հոդվածը կուսումնասիրի գլանաձև շղթայական եռակցման դեֆորմացիայի հիմնական պատճառները և համակարգված կերպով կբացատրի, թե ինչպես կարելի է հասնել դեֆորմացիայի վերահսկմանը՝ հարմարանքների գիտական ​​նախագծման միջոցով, ապահովելով գործնական տեխնիկական լուծումներ արտադրության մասնագետների համար:

Նախ, հասկացեք. Ո՞րն է գլանային շղթայի եռակցման դեֆորմացիայի հիմնական պատճառը:

Մինչև հարմարանք նախագծելը, մենք նախ պետք է հասկանանք գլանաձև շղթայի եռակցման դեֆորմացիայի հիմնական պատճառը՝ լարվածության նվազեցումը, որը առաջանում է անհավասար ջերմության մուտքից և անբավարար զսպումից: Գլանաձև շղթայի օղակները սովորաբար բաղկացած են արտաքին և ներքին թիթեղներից, քորոցներից և թևքերից: Եռակցման ընթացքում տեղայնացված տաքացումը հիմնականում կիրառվում է թիթեղների, քորոցների և թևքերի միջև միացման վրա: Այս գործընթացի ընթացքում դեֆորմացիայի հիմնական պատճառները կարելի է ամփոփել հետևյալ կերպ.

Ջերմային լարվածության անհավասարակշռված բաշխում. եռակցման աղեղի կողմից առաջացած բարձր ջերմաստիճանը առաջացնում է մետաղի տեղայնացված արագ ընդարձակում, մինչդեռ շրջակա չտաքացված հատվածները, իրենց ցածր ջերմաստիճանի և ավելի մեծ կոշտության պատճառով, հանդես են գալիս որպես սահմանափակում՝ կանխելով տաքացված մետաղի ազատ ընդարձակումը և առաջացնելով սեղմման լարում: Սառեցման ընթացքում տաքացված մետաղը կծկվում է, ինչը խոչընդոտվում է շրջակա հատվածների կողմից, ինչը հանգեցնում է ձգման լարման: Երբ լարումը գերազանցում է նյութի հոսունության սահմանը, տեղի է ունենում մշտական ​​​​դեֆորմացիա, ինչպիսիք են ծռված կապերը և անհամապատասխան ամրակները:

Բաղադրիչների անբավարար դիրքավորման ճշգրտություն. գլանային շղթայի քայլը և օղակների զուգահեռությունը ճշգրտության հիմնական ցուցանիշներն են: Եթե բաղադրիչի դիրքավորման հենակետը ամրակում անորոշ է եռակցումից առաջ, և ամրացնող ուժը անկայուն է, բաղադրիչները հակված են լայնակի կամ երկայնական շեղումների եռակցման ընթացքում ջերմային լարվածության ազդեցության տակ, ինչը հանգեցնում է քայլի շեղումների և օղակների աղավաղման: Եռակցման հաջորդականության և ամրակի միջև վատ համատեղելիություն. անպատշաճ եռակցման հաջորդականությունը կարող է ջերմության կուտակում առաջացնել աշխատանքային մասում, ինչը սրում է տեղայնացված դեֆորմացիան: Եթե ամրակը չի կարողանում ապահովել դինամիկ սահմանափակումներ՝ հիմնվելով եռակցման հաջորդականության վրա, դեֆորմացիան ավելի կխորանա:

Երկրորդ, եռակցման սարքավորումների նախագծման հիմնական սկզբունքները՝ ճշգրիտ դիրքավորում, կայուն ամրացում և ճկուն ջերմափոխանակում:

Հաշվի առնելով գլանաձև շղթաների կառուցվածքային առանձնահատկությունները (բազմակի բաղադրիչներ և բարակ, հեշտությամբ դեֆորմացվող շղթայական թիթեղներ) և եռակցման պահանջները, ամրակների նախագծումը պետք է հետևի երեք հիմնական սկզբունքների՝ դեֆորմացիան աղբյուրում վերահսկելու համար.

1. Միասնական տվյալի սկզբունք. Հիմնական ճշգրտության ցուցիչների օգտագործումը որպես դիրքորոշման տվյալ

Գլանաձև շղթաների հիմնական ճշգրտությունը քայլի ճշգրտությունն է և շղթայի թիթեղի զուգահեռությունը, ուստի հարմարանքների դիրքավորման նախագծումը պետք է կենտրոնանա այս երկու ցուցանիշների վրա: Առաջարկվում է դասական «մեկ հարթություն, երկու քորոց» դիրքավորման մեթոդը. շղթայի թիթեղի հարթ մակերեսը ծառայում է որպես հիմնական դիրքավորման մակերես (սահմանափակելով ազատության երեք աստիճան), և երկու տեղորոշիչ քորոցները, որոնք զուգակցվում են քորոցի անցքերի հետ (համապատասխանաբար սահմանափակելով երկու և մեկ աստիճան ազատություն), ապահովում են ամբողջական դիրքավորում: Տեղորոշիչ քորոցները պետք է պատրաստված լինեն մաշվածությանը դիմացկուն համաձուլվածքային պողպատից (օրինակ՝ Cr12MoV) և կոփված (կարծրություն ≥ HRC58)՝ դիրքավորման ճշգրտությունը պահպանելու համար նույնիսկ երկարատև օգտագործումից հետո: Տեղորոշիչ քորոցների և շղթայի թիթեղի քորոցի անցքերի միջև եղած բացվածքը պետք է պահպանվի 0.02-0.05 մմ սահմաններում՝ ամրացումը հեշտացնելու և եռակցման ընթացքում բաղադրիչների շարժումը կանխելու համար:

2. Սեղմող ուժի հարմարեցման սկզբունքը՝ «Բավարար և անվնաս»

Սեղմող ուժի նախագծումը կարևոր է դեֆորմացիայի և վնասի կանխարգելման միջև հավասարակշռության համար: Չափազանց սեղմող ուժը կարող է առաջացնել շղթայի թիթեղի պլաստիկ դեֆորմացիա, մինչդեռ չափազանց քիչ ուժը կարող է խոչընդոտել եռակցման լարմանը: Պետք է բավարարվեն հետևյալ նախագծային նկատառումները.

Սեղմման կետը պետք է համապատասխանաբար տեղադրվի՝ եռակցման տարածքին մոտ (եռակցումից ≤20 մմ հեռավորության վրա) և շղթայի թիթեղի կոշտ հատվածում (օրինակ՝ քորոցի անցքի եզրին մոտ)՝ շղթայի թիթեղի կենտրոնում գործող սեղմման ուժի պատճառով առաջացող ծռումից խուսափելու համար։ Կարգավորվող սեղմման ուժ. Ընտրեք համապատասխան սեղմման մեթոդը՝ հիմնվելով շղթայի հաստության (սովորաբար 3-8 մմ) և նյութի (հիմնականում համաձուլվածքային կառուցվածքային պողպատներ, ինչպիսիք են 20Mn և 40MnB) վրա։ Այս մեթոդները ներառում են պնևմատիկ սեղմում (հարմար է զանգվածային արտադրության համար, սեղմման ուժը կարգավորելի է ճնշման կարգավորիչի միջոցով՝ 5-15N միջակայքում) կամ պտուտակային սեղմում (հարմար է փոքր խմբաքանակի հարմարեցման համար, կայուն սեղմման ուժով)։
Ճկուն սեղմիչ կոնտակտ. սեղմիչ բլոկի և շղթայի միջև շփման հատվածին ամրացվում է պոլիուրեթանային միջադիր (2-3 մմ հաստությամբ): Սա մեծացնում է շփումը, միաժամանակ կանխելով սեղմիչ բլոկի կողմից շղթայի մակերեսի խրվելը կամ քերծվելը:

3. Ջերմության անջատման սիներգիայի սկզբունք. Ջերմային համապատասխանեցում սեղմակի և եռակցման գործընթացի միջև

Եռակցման դեֆորմացիան հիմնականում պայմանավորված է ջերմության անհավասար բաշխմամբ: Հետևաբար, սեղմիչը պետք է ապահովի օժանդակ ջերմության ցրում՝ նվազեցնելով ջերմային լարվածությունը՝ «ակտիվ ջերմության ցրման և պասիվ ջերմահաղորդականության» կրկնակի մոտեցման միջոցով: Պասիվ ջերմահաղորդականության համար սարքի մարմինը պետք է պատրաստված լինի բարձր ջերմահաղորդականությամբ նյութից, ինչպիսիք են ալյումինե համաձուլվածքը (ջերմահաղորդականություն 202 Վտ/(մ・Կ)) կամ պղնձի համաձուլվածքը (ջերմահաղորդականություն 380 Վտ/(մ・Կ)), որը փոխարինում է ավանդական թուջին (ջերմահաղորդականություն 45 Վտ/(մ・Կ)): Սա արագացնում է ջերմահաղորդականությունը եռակցման տարածքում: Ակտիվ ջերմահաղորդականության համար սարքի եռակցման կետի մոտ կարող են նախագծվել սառեցնող ջրի ջրանցքներ, և կարելի է ներմուծել շրջանառվող սառեցնող ջուր (ջրի ջերմաստիճանը կարգավորվում է 20-25°C-ում)՝ ջերմափոխանակության միջոցով տեղական ջերմությունը հեռացնելու համար, ինչը կդարձնի աշխատանքային մասի սառեցումն ավելի միատարր:

Երրորդ՝ սեղմակի նախագծման հիմնական ռազմավարություններն ու մանրամասները՝ գլանային շղթայի դեֆորմացիան նվազեցնելու համար

Վերոնշյալ սկզբունքների հիման վրա մենք պետք է մեր նախագծումը կենտրոնացնենք որոշակի կառուցվածքների և գործառույթների վրա: Հետևյալ չորս ռազմավարությունները կարող են ուղղակիորեն կիրառվել իրական արտադրության մեջ.

1. Մոդուլային դիրքորոշման կառուցվածք. Հարմարվողական է բազմաթիվ գլանային շղթաների սպեցիֆիկացիաներին, ապահովելով դիրքորոշման հետևողականությունը

Գլանաձև շղթաները լինում են տարբեր բնութագրերով (օրինակ՝ 08A, 10A, 12A և այլն, 12.7 մմ-ից մինչև 19.05 մմ քայլով): Յուրաքանչյուր բնութագրի համար առանձին ամրակ նախագծելը կբարձրացնի ծախսերը և կբարձրացնի անցման ժամանակը: Մենք խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել մոդուլային դիրքավորման բաղադրիչներ. դիրքավորման քորոցներն ու բլոկները նախագծված են փոխարինելի լինելու համար և միացված են ամրակի հիմքին պտուտակների միջոցով: Տեխնիկական բնութագրերը փոխելիս պարզապես հեռացրեք հին դիրքավորման բաղադրիչը և տեղադրեք նորը՝ համապատասխան քայլով, ինչը կկրճատի անցման ժամանակը մինչև 5 րոպեից պակաս: Ավելին, բոլոր մոդուլային բաղադրիչների դիրքավորման հենակետերը պետք է համընկնեն ամրակի հիմքի հենակետային մակերեսին՝ տարբեր բնութագրերի գլանաձև շղթաների համար դիրքավորման ճշգրտությունը ապահովելու համար:

2. Սիմետրիկ սահմանափակման նախագծում. եռակցման լարվածության «փոխազդեցության» փոխհատուցում

Գլանաձև շղթայով եռակցումը հաճախ ներառում է սիմետրիկ կառուցվածքներ (օրինակ՝ կրկնակի շղթայական թիթեղին միաժամանակ միացնելով քորոց): Հետևաբար, ամրակը պետք է օգտագործի սիմետրիկ սահմանափակման դիզայն՝ լարվածությունները փոխհատուցելով դեֆորմացիան նվազագույնի հասցնելու համար: Օրինակ, կրկնակի շղթայական թիթեղի և քորոցի եռակցման գործընթացի ընթացքում ամրակը պետք է սիմետրիկորեն տեղադրված լինի՝ շղթայի երկու կողմերում դիրքավորման բլոկներով և ամրացնող սարքերով՝ ապահովելու համար եռակցման ջերմության և սահմանափակման ուժի կայուն մատակարարումը: Ավելին, շղթայի կենտրոնում կարող է տեղադրվել օժանդակ հենարանային բլոկ՝ շղթայական թիթեղների հարթության հետ համապատասխան, եռակցման ընթացքում կենտրոնում ծռման լարումը մեղմելու համար: Գործնական տվյալները ցույց են տալիս, որ սիմետրիկ սահմանափակման դիզայնը կարող է նվազեցնել գլանաձև շղթաների թեքության շեղումը 30%-40%-ով:

3. Դինամիկ հետագա ամրացում. հարմարվելով եռակցման ընթացքում ջերմային դեֆորմացիային

Եռակցման ընթացքում աշխատանքային մասը ենթարկվում է աննշան տեղաշարժերի՝ ջերմային ընդարձակման և կծկման պատճառով: Ֆիքսված ամրացման մեթոդը կարող է հանգեցնել լարվածության կենտրոնացման: Հետևաբար, ամրակը կարող է նախագծվել դինամիկ հետևողական ամրացման մեխանիզմով. տեղաշարժի սենսորը (օրինակ՝ 0.001 մմ ճշգրտությամբ լազերային տեղաշարժի սենսոր) իրական ժամանակում վերահսկում է շղթայի թիթեղի դեֆորմացիան՝ ազդանշանը փոխանցելով PLC կառավարման համակարգին: Այնուհետև սերվոշարժիչը գործարկում է ամրացման բլոկը՝ միկրոկարգավորումների համար (0-0.5 մմ կարգավորման միջակայքով)՝ համապատասխան ամրացման ուժը պահպանելու համար: Այս դիզայնը հատկապես հարմար է հաստ թիթեղներով գլանաձև շղթաների (հաստությունը ≥ 6 մմ) եռակցման համար, արդյունավետորեն կանխելով ջերմային դեֆորմացիայի պատճառով շղթայի ճաքերի առաջացումը:

4. Եռակցման խուսափման և ուղղորդման նախագծում. Ապահովում է եռակցման ճշգրիտ ուղի և նվազեցնում է ջերմային ազդեցության գոտին
Եռակցման ժամանակ եռակցման ատրճանակի շարժման հետագծի ճշգրտությունը անմիջականորեն ազդում է եռակցման որակի և ջերմային մուտքի վրա: Հարմարանքը պետք է հագեցած լինի եռակցման կարերի կանխարգելման ակոսով և եռակցման ատրճանակի ուղեցույցով: Եռակցման կարի մոտ պետք է ստեղծվի U-աձև կանխարգելման ակոս (2-3 մմ լայն, քան եռակցման կարը և 5-8 մմ խորությամբ)՝ հարմարանքի և եռակցման ատրճանակի միջև միջամտությունը կանխելու համար: Ավելին, հարմարանքի վերևում պետք է տեղադրվի ուղեցույց՝ եռակցման ատրճանակի նախապես սահմանված հետագծով միատարր շարժումն ապահովելու համար (խորհուրդ է տրվում եռակցման արագություն 80-120 մմ/րոպե), ապահովելով եռակցման ուղիղություն և միատարր ջերմային մուտք: Կանխարգելիչ ակոսում կարող է նաև տեղադրվել կերամիկական մեկուսիչ նյութ՝ կանխելու համար եռակցման ցայտքի կողմից հարմարանքի վնասումը:

Չորրորդ, Հարմարանքների Օպտիմալացում և Ստուգում. Փակ ցիկլի կառավարում՝ նախագծումից մինչև իրականացում

Լավ նախագիծը պահանջում է օպտիմալացում և ստուգում, նախքան այն իսկապես կիրականացվի: Հետևյալ երեք քայլերը կարող են ապահովել լուսամփոփի գործնականությունն ու հուսալիությունը.

1. Վերջավոր տարրերի սիմուլյացիոն վերլուծություն. Դեֆորմացիայի կանխատեսում և կառուցվածքի օպտիմալացում

Մինչև ամրակների պատրաստումը, ջերմակառուցվածքային միացման մոդելավորումները կատարվում են վերջավոր տարրերի ծրագրաշարի միջոցով, ինչպիսիք են ANSYS-ը և ABAQUS-ը: Գլանային շղթայի նյութի պարամետրերի (օրինակ՝ ջերմային ընդարձակման գործակից և առաձգականության մոդուլ) և եռակցման գործընթացի պարամետրերի (օրինակ՝ 180-220A եռակցման հոսանք և 22-26V լարում) մուտքագրումը մոդելավորում է ամրակի և աշխատանքային մասի ջերմաստիճանի և լարման բաշխումները եռակցման ընթացքում՝ կանխատեսելով դեֆորմացիայի հնարավոր տարածքները: Օրինակ, եթե մոդելավորումը ցույց է տալիս շղթայի թիթեղի կենտրոնում չափազանց ծռման դեֆորմացիա, ամրակի համապատասխան տեղում կարող է ավելացվել լրացուցիչ հենարան: Եթե լարման կենտրոնացում է տեղի ունենում տեղադրման քորոցի մոտ, քորոցի ֆիլեի շառավիղը կարող է օպտիմալացվել (առաջարկվում է R2-R3): Սիմուլյացիայի օպտիմալացումը կարող է նվազեցնել ամրակի փորձարկման և սխալի ծախսերը և կրճատել մշակման ցիկլը:

2. Փորձնական եռակցման ստուգում. Փոքր խմբաքանակի փորձարկում և կրկնվող ճշգրտումներ

Ամրակի արտադրությունից հետո անցկացրեք փոքր խմբաքանակով փորձնական եռակցման ստուգում (խորհուրդ է տրվում՝ 50-100 հատ): Կենտրոնացեք հետևյալ ցուցանիշների վրա՝

Ճշգրտություն. Օգտագործեք ունիվերսալ գործիքային մանրադիտակ՝ թեքության շեղումը (պետք է լինի ≤0.1 մմ) և շղթայական թիթեղի զուգահեռությունը (պետք է լինի ≤0.05 մմ) չափելու համար։

Դեֆորմացիա. Օգտագործեք կոորդինատային չափման մեքենա՝ շղթայի թիթեղի հարթությունը սկանավորելու և դեֆորմացիան եռակցումից առաջ և հետո համեմատելու համար։

Կայունություն. 20 կտոր անընդմեջ եռակցելուց հետո ստուգեք ամրակի տեղադրման քորոցները և ամրացնող բլոկները մաշվածության համար և համոզվեք, որ ամրացնող ուժը կայուն է:

Փորձարկման եռակցման արդյունքների հիման վրա, ամրակի վրա կատարվում են իտերատիվ ճշգրտումներ, ինչպիսիք են ամրացման ուժի կարգավորումը և սառեցման անցուղու դիրքի օպտիմալացումը, մինչև այն համապատասխանի զանգվածային արտադրության պահանջներին։

3. Ամենօրյա սպասարկում և կարգաբերում. Երկարաժամկետ ճշգրտության ապահովում

Սարքավորումը շահագործման հանձնելուց հետո պետք է ստեղծվի կանոնավոր սպասարկման և կարգաբերման համակարգ.

Ամենօրյա սպասարկում. մաքրեք եռակցման ցայտքերը և յուղի հետքերը ամրակի մակերեսից, ինչպես նաև ստուգեք արտահոսքերը ամրացնող սարքի պնևմատիկ/հիդրավլիկ համակարգերում։

Շաբաթական կարգաբերում. Օգտագործեք չափիչ բլոկներ և թվացույցներ՝ տեղորոշիչ քորոցների դիրքորոշման ճշգրտությունը կարգաբերելու համար: Եթե շեղումը գերազանցում է 0.03 մմ-ը, անհապաղ կարգավորեք կամ փոխարինեք դրանք:

Ամսական ստուգում. Ստուգեք սառեցնող ջրի խողովակները խցանումների առկայության համար և փոխարինեք մաշված պոլիուրեթանային միջադիրներն ու տեղորոշիչ բաղադրիչները:

Ստանդարտացված սպասարկման միջոցով, հարմարանքի կյանքը կարող է երկարաձգվել (սովորաբար մինչև 3-5 տարի), ապահովելով դեֆորմացիայի արդյունավետ վերահսկողություն երկարատև արտադրության ընթացքում։

Հինգերորդ, ուսումնասիրություն. Հարմարանքների բարելավման պրակտիկա ծանր մեքենաշինության ընկերությունում

Հանքարդյունաբերական մեքենաներում օգտագործվող ծանր բեռնամբարձ շղթաների արտադրողը եռակցումից հետո բախվել էր շղթայի օղակների չափազանց աղավաղման (≥0.3 մմ) խնդիրների, ինչի արդյունքում արտադրանքի որակավորման մակարդակը կազմել է ընդամենը 75%: Հետևյալ հարմարանքների բարելավումների շնորհիվ թեստի հաջողության մակարդակը բարձրացել է մինչև 98%:

Դիրքավորման արդիականացում. Սկզբնական միակ տեղադրման քորոցը փոխարինվել է «կրկնակի քորոց + հարթ մակերես» դիրքավորման համակարգով, որը նվազեցրել է բացվածքը մինչև 0.03 մմ և լուծել մասնակի շեղման խնդիրը։

Ջերմության ցրման օպտիմալացում. Հարմարանքի մարմինը պատրաստված է պղնձի համաձուլվածքից և ունի սառեցման ալիքներ, որոնք եռակցման տարածքում սառեցման արագությունը մեծացնում են 40%-ով։

Դինամիկ սեղմում. Տեղափոխման սենսոր և սերվո սեղմման համակարգ են տեղադրվում՝ սեղմման ուժը իրական ժամանակում կարգավորելու համար՝ լարվածության կենտրոնացումից խուսափելու համար։

Սիմետրիկ սահմանափակումներ. Շղթայի երկու կողմերում տեղադրվում են սիմետրիկ ամրացնող և հենարանային բլոկներ՝ եռակցման լարումը չեզոքացնելու համար։

Բարելավումներից հետո, գլանային շղթայի քայլի շեղումը կարգավորվում է 0.05 մմ-ի սահմաններում, իսկ աղավաղումը ≤0.1 մմ է, լիովին բավարարելով հաճախորդի բարձր ճշգրտության պահանջները։

Եզրակացություն. Հարմարանքների դիզայնը գլանային շղթայական եռակցման որակի «պաշտպանության առաջին գիծն» է:

Գլանաձև շղթայի եռակցման դեֆորմացիայի նվազեցումը մեկ քայլի օպտիմալացման հարց չէ, այլ համակարգված գործընթաց, որը ներառում է դիրքավորումը, սեղմումը, ջերմության ցրումը, մշակումը և պահպանումը, որի հիմնական բաղադրիչը եռակցման հարմարանքների նախագծումն է: Միասնական դիրքավորման կառուցվածքից մինչև ադապտիվ սեղմման ուժի կառավարում և դինամիկ հետևողականության ճկուն նախագծում, յուրաքանչյուր մանրուք անմիջականորեն ազդում է դեֆորմացիայի էֆեկտի վրա: