Роликті тізбектің деформациясын азайту үшін дәнекерлеу құрылғысын қалай жобалау керек?

Роликті тізбектің деформациясын азайту үшін дәнекерлеу құрылғысын қалай жобалау керек?

Роликті шынжыр өндірісінде дәнекерлеу буындарды қосу және шынжырдың беріктігін қамтамасыз ету үшін маңызды процесс болып табылады. Дегенмен, дәнекерлеу кезіндегі термиялық деформация көбінесе өнімнің дәлдігі мен өнімділігіне әсер ететін тұрақты мәселеге айналады. Деформацияланғанроликті тізбектербуынның ауытқуы, біркелкі емес қадам және тізбектің біркелкі емес керілуі сияқты мәселелерді тудыруы мүмкін. Бұл мәселелер беріліс тиімділігін төмендетіп қана қоймай, сонымен қатар тозуды арттырады, қызмет ету мерзімін қысқартады және тіпті жабдықтың істен шығуына әкеледі. Деформацияны бақылаудың негізгі құралы ретінде дәнекерлеу құрылғыларының дизайны роликті тізбекті дәнекерлеудің сапасын тікелей анықтайды. Бұл мақалада роликті тізбекті дәнекерлеу деформациясының түпкі себептері қарастырылады және ғылыми құрылғыларды жобалау арқылы деформацияны қалай басқаруға болатыны жүйелі түрде түсіндіріледі, өндіріс мамандарына практикалық техникалық шешімдер ұсынылады.

Алдымен, түсініңіз: роликті тізбекті дәнекерлеу деформациясының түпкі себебі неде?

Арматураны жобаламас бұрын, алдымен роликті тізбекті дәнекерлеу деформациясының негізгі себебін - жылудың біркелкі емес енуінен және жеткіліксіз шектеуден туындаған кернеудің босатылуын түсінуіміз керек. Роликті тізбек байланыстары әдетте сыртқы және ішкі пластиналардан, түйреуіштерден және втулкалардан тұрады. Дәнекерлеу кезінде жергілікті қыздыру негізінен пластиналар, түйреуіштер және втулкалар арасындағы қосылысқа қолданылады. Бұл процесс кезіндегі деформацияның негізгі себептерін келесідей қорытындылауға болады:

Теңгерімсіз жылулық кернеудің таралуы: Дәнекерлеу доғасы тудыратын жоғары температура металдың жергілікті жылдам кеңеюіне әкеледі, ал айналасындағы қыздырылмаған аймақтар, төмен температура мен жоғары қаттылыққа байланысты, шектеуші фактор ретінде әрекет етеді, қыздырылған металдың еркін кеңеюіне кедергі келтіреді және қысу кернеуін тудырады. Салқындату кезінде қыздырылған металл жиырылады, бұл айналасындағы аймақтармен кедергі келтіреді, бұл созылу кернеуіне әкеледі. Кернеу материалдың иілу нүктесінен асып кеткенде, майысқан буындар және дұрыс емес орналасқан түйреуіштер сияқты тұрақты деформация пайда болады.

Компоненттерді орналастыру дәлдігінің жеткіліксіздігі: Роликті тізбектің қадамы мен буын параллелизмі негізгі дәлдік көрсеткіштері болып табылады. Егер дәнекерлеу алдында бекіткіштегі компонентті орналастыру сілтемесі түсініксіз болса және қысқыш күш тұрақсыз болса, дәнекерлеу кезінде термиялық кернеудің әсерінен компоненттер көлденең немесе бойлық тураланбауға бейім, бұл қадамның ауытқуына және буынның бұрмалануына әкеледі. Дәнекерлеу тізбегі мен бекіткіш арасындағы үйлесімділіктің нашарлығы: Дұрыс емес дәнекерлеу тізбегі дайындамада жылудың жиналуына әкеліп соғуы мүмкін, бұл жергілікті деформацияны күшейтеді. Егер бекіткіш дәнекерлеу тізбегіне негізделген динамикалық шектеулерді қамтамасыз ете алмаса, деформация одан әрі күрделене түседі.

Екіншіден, дәнекерлеу құрылғыларын жобалаудың негізгі қағидалары: дәл орналастыру, тұрақты қысу және икемді жылу тарату.

Роликті тізбектердің құрылымдық сипаттамаларын (бірнеше компоненттер және жұқа, оңай деформацияланатын тізбек пластиналары) және дәнекерлеу талаптарын ескере отырып, бекіткіштің дизайны деформацияны бастапқыда бақылау үшін үш негізгі қағиданы ұстануы керек:

1. Бірыңғай деректер принципі: Орналастыру деректері ретінде негізгі дәлдік индикаторларын пайдалану

Роликті тізбектердің негізгі дәлдігі - қадам дәлдігі және шынжыр табақшасының параллелизмі, сондықтан бекіткішті орналастыру дизайны осы екі көрсеткішке бағытталуы керек. Классикалық «бір жазықтықты, екі түйреуішті» орналастыру әдісі ұсынылады: шынжыр табақшасының тегіс беті негізгі орналастыру беті ретінде қызмет етеді (үш еркіндік дәрежесін шектейді), ал екі орналастыру түйреуіші түйреуіш тесіктерімен жұптасып (сәйкесінше екі және бір еркіндік дәрежесін шектейді), толық орналастыруға қол жеткізеді. Орналастыру түйреуіштері тозуға төзімді қорытпалы болаттан (мысалы, Cr12MoV) жасалуы және ұзақ уақыт пайдаланғаннан кейін де орналастыру дәлдігінің сақталуын қамтамасыз ету үшін сөндірілген (қаттылығы ≥ HRC58) болуы керек. Дәнекерлеу кезінде қысуды жеңілдету және компоненттердің қозғалуын болдырмау үшін орналастыру түйреуіштері мен шынжыр табақшасының түйреуіш тесіктері арасындағы саңылау 0,02-0,05 мм аралығында болуы керек.

2. Қысқыш күшке бейімделу принципі: «Жеткілікті және зақымдалмайды»

Қысқыш күштің дизайны деформацияның алдын алу мен зақымданудың алдын алуды теңестіру үшін өте маңызды. Шамадан тыс қысқыш күш шынжыр пластинасының пластикалық деформациясын тудыруы мүмкін, ал тым аз күш дәнекерлеу кернеуіне кедергі келтіруі мүмкін. Келесі дизайн мәселелерін шешу қажет:

Қысқыш нүктесі тиісті түрде орналасуы керек: дәнекерлеу аймағына жақын (дәнекерлеуден ≤20 мм) және тізбек пластинасының қатты аймағында (мысалы, түйреуіш тесігінің шетіне жақын), тізбек пластинасының ортасында әсер ететін қысқыш күшінен туындаған иілуді болдырмау үшін. Реттелетін қысқыш күші: тізбектің қалыңдығына (әдетте 3-8 мм) және материалына (көбінесе 20Mn және 40MnB сияқты қорытпалы құрылымдық болаттар) негізделген тиісті қысқыш әдісін таңдаңыз. Бұл әдістерге пневматикалық қысқыш (жаппай өндіріске жарамды, қысқыш күші қысым реттегіші арқылы реттеледі, 5-15N аралығында) немесе бұрандалы қысқыш (аз партиялы теңшеуге жарамды, тұрақты қысқыш күші бар) жатады.
Икемді қысқыш түйіспесі: Қысқыш блок пен шынжыр арасындағы түйіспе аймағына полиуретанды төсем (қалыңдығы 2-3 мм) қолданылады. Бұл үйкелісті арттыра отырып, қысқыш блоктың шынжыр бетіне ойысуына немесе сызылуына жол бермейді.

3. Жылу тарату синергиясы принципі: Қысқыш пен дәнекерлеу процесі арасындағы жылу сәйкестігі

Дәнекерлеу деформациясы негізінен жылудың біркелкі таралуынан туындайды. Сондықтан, қысқыш қосалқы жылу таратуды қамтамасыз етуі керек, бұл «белсенді жылу тарату және пассивті жылу өткізу» қос тәсілі арқылы жылу кернеуін азайтады. Пассивті жылу өткізу үшін бекіткіш корпусы дәстүрлі шойынның (жылу өткізгіштігі 45 Вт/(м⃻К)) орнына алюминий қорытпасы (жылу өткізгіштігі 202 Вт/(м⃻К)) немесе мыс қорытпасы (жылу өткізгіштігі 380 Вт/(м⃻К)) сияқты жоғары жылу өткізгіштігі бар материалдан жасалуы керек. Бұл дәнекерлеу аймағында жылу өткізуді жеделдетеді. Белсенді жылу тарату үшін бекіткіштің дәнекерлеу жерінің жанында салқындатқыш су арналарын жобалауға болады, ал жылу алмасу арқылы жергілікті жылуды кетіру үшін айналымдағы салқындатқыш суды (су температурасы 20-25°C температурада бақыланады) енгізуге болады, бұл дайындаманың салқындатылуын біркелкі етеді.

Үшіншіден, роликті тізбектің деформациясын азайту үшін қысқыштарды жобалаудағы негізгі стратегиялар мен мәліметтер

Жоғарыда аталған қағидаттарға сүйене отырып, біз жобалауды нақты құрылымдар мен функцияларға бағыттауымыз керек. Келесі төрт стратегияны нақты өндірісте тікелей қолдануға болады:

1. Модульдік орналастыру құрылымы: бірнеше роликті тізбек сипаттамаларына бейімделгіш, орналастырудың тұрақтылығын қамтамасыз етеді

Роликті тізбектер әртүрлі сипаттамаларда болады (мысалы, 08A, 10A, 12A және т.б., қадамы 12,7 мм-ден 19,05 мм-ге дейін). Әрбір сипаттама үшін бөлек арматураны жобалау шығындарды және ауыстыру уақытын арттырады. Модульдік орналастыру компоненттерін пайдалануды ұсынамыз: Орналастыру түйреуіштері мен блоктары ауыстырылатын және арматура негізіне болттар арқылы қосылатындай етіп жасалған. Техникалық сипаттамаларды өзгерткен кезде, ескі орналастыру компонентін алып тастап, сәйкес қадамы бар жаңасын орнатыңыз, бұл ауыстыру уақытын 5 минуттан аз уақытқа дейін қысқартады. Сонымен қатар, барлық модульдік компоненттердің орналастыру деректері әртүрлі сипаттамалардағы роликті тізбектер үшін біркелкі орналастыру дәлдігін қамтамасыз ету үшін арматура негізінің деректер бетімен туралануы керек.

2. Симметриялық шектеулерді жобалау: дәнекерлеу кернеуінің «өзара әрекеттесуін» өтеу

Роликті тізбекті дәнекерлеу көбінесе симметриялы құрылымдарды қамтиды (мысалы, түйреуішті қос шынжырлы пластинаға бір уақытта дәнекерлеу). Сондықтан, бекіткіш кернеулерді өтеу арқылы деформацияны азайту үшін симметриялы шектеу дизайнын қолдануы керек. Мысалы, қос шынжырлы пластина мен түйреуішті дәнекерлеу процесінде бекіткішті тізбектің екі жағында да орналастыру блоктары мен қысқыш құрылғылармен симметриялы түрде орналастыру керек, бұл дәнекерлеу жылуының кірісі мен шектеу күшін біркелкі қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, дәнекерлеу кезінде орталықтағы иілу кернеуін азайту үшін тізбектің ортасына, шынжырлы пластиналардың жазықтығымен тегіс қосалқы тірек блогын орналастыруға болады. Тәжірибелік деректер симметриялы шектеу дизайны роликті тізбектердегі қадам ауытқуын 30%-40%-ға төмендете алатынын көрсетеді.

3. Динамикалық бақылау қысқышы: дәнекерлеу кезінде термиялық деформацияға бейімделу

Дәнекерлеу кезінде дайындама термиялық кеңею және жиырылу салдарынан минуттық ығысуларға ұшырайды. Бекітілген қысу әдісі кернеу концентрациясына әкелуі мүмкін. Сондықтан, бекіткішті динамикалық бақылау қысу механизмімен жобалауға болады: ығысу сенсоры (мысалы, 0,001 мм дәлдіктегі лазерлік ығысу сенсоры) тізбек пластинасының деформациясын нақты уақыт режимінде бақылайды, сигналды PLC басқару жүйесіне жібереді. Содан кейін серво қозғалтқыш тиісті қысу күшін ұстап тұру үшін қысу блогын микро-реттеулер үшін (0-0,5 мм реттеу диапазонымен) басқарады. Бұл дизайн әсіресе қалың пластиналы ролик тізбектерін (қалыңдығы ≥ 6 мм) дәнекерлеуге өте қолайлы, бұл термиялық деформациядан туындаған тізбектің жарылуын тиімді түрде болдырмайды.

4. Дәнекерлеуден аулақ болу және нұсқаулық дизайны: дәл дәнекерлеу жолын қамтамасыз етеді және жылу әсер ететін аймақты азайтады
Дәнекерлеу кезінде дәнекерлеу тапаншасының қозғалыс жолының дәлдігі дәнекерлеу сапасына және жылу ағынына тікелей әсер етеді. Бекіткіш дәнекерлеу тігісінің алдын алу ойығымен және дәнекерлеу тапаншасының бағыттауышымен жабдықталуы керек. Бекіткіш пен дәнекерлеу тапаншасы арасындағы кедергілерді болдырмау үшін дәнекерлеу тігісінің жанында U-тәрізді алдын алу ойығы (дәнекерлеу тігісінен 2-3 мм кеңірек және 5-8 мм тереңдікте) жасалуы керек. Сонымен қатар, дәнекерлеу тапаншасының алдын ала белгіленген жол бойымен біркелкі қозғалуын қамтамасыз ету үшін бекіткіштің үстіне бағыттаушы рельс орнатылуы керек (дәнекерлеу жылдамдығы 80-120 мм/мин ұсынылады), бұл дәнекерлеу түзулігін және біркелкі жылу ағынын қамтамасыз етеді. Дәнекерлеу шашырандыларының бекіткішті зақымдамауы үшін алдын алу ойығына керамикалық оқшаулағыш материалды да қоюға болады.

Төртіншіден, арматураны оңтайландыру және тексеру: жобалаудан бастап іске асыруға дейінгі тұйық циклді басқару

Жақсы дизайнды шынымен жүзеге асыру үшін оңтайландыру және тексеру қажет. Келесі үш қадам арматураның практикалық және сенімділігін қамтамасыз ете алады:

1. Ақырлы элементтерді модельдеу талдауы: деформацияны болжау және құрылымды оңтайландыру

Арматураны жасамас бұрын, ANSYS және ABAQUS сияқты шекті элемент бағдарламалық жасақтамасын пайдаланып, жылу-құрылымдық муфта модельдеулері орындалады. Роликті тізбек материалының параметрлерін (мысалы, жылу кеңею коэффициенті және серпімділік модулі) және дәнекерлеу процесінің параметрлерін (мысалы, 180-220A дәнекерлеу тогы және 22-26 В кернеуі) енгізу дәнекерлеу кезінде арматура мен дайындамада температура мен кернеудің таралуын модельдейді, деформацияның ықтимал аймақтарын болжайды. Мысалы, егер модельдеу тізбек пластинасының ортасында шамадан тыс иілу деформациясын көрсетсе, арматурадағы тиісті орынға қосымша тірек қосуға болады. Егер кернеу концентрациясы орналастыру түйреуішінде пайда болса, түйреуіштің филе радиусын оңтайландыруға болады (R2-R3 ұсынылады). Модельдеуді оңтайландыру арматураның сынақ және қателік шығындарын азайтып, әзірлеу циклін қысқарта алады.

2. Сынақ дәнекерлеуін тексеру: шағын сериялы сынақ және қайталанатын түзетулер

Арматура жасалғаннан кейін, дәнекерлеуді шағын партиямен сынақтан өткізіңіз (ұсынылады: 50-100 дана). Келесі көрсеткіштерге назар аударыңыз:

Дәлдік: Көлбеу ауытқуын (≤0,1 мм болуы керек) және тізбек пластинасының параллелизмін (≤0,05 мм болуы керек) өлшеу үшін әмбебап құрал микроскопын пайдаланыңыз;

Деформация: Координаталық өлшеуіш машинаны пайдаланып, тізбек пластинасының жазықтығын сканерлеңіз және дәнекерлеу алдындағы және кейінгі деформацияны салыстырыңыз;

Тұрақтылық: 20 бөлікті үздіксіз дәнекерлегеннен кейін, бекіткіштің бекіту түйреуіштері мен қысқыш блоктарының тозуын тексеріп, қысқыш күшінің тұрақты екеніне көз жеткізіңіз.

Сынақ дәнекерлеу нәтижелеріне сүйене отырып, жаппай өндіріс талаптарына сай болғанша бекіткішке итеративті түзетулер енгізіледі, мысалы, қысу күшін реттеу және салқындату арнасының орналасуын оңтайландыру.

3. Күнделікті техникалық қызмет көрсету және калибрлеу: ұзақ мерзімді дәлдікті қамтамасыз ету

Құрылғы іске қосылғаннан кейін, тұрақты техникалық қызмет көрсету және калибрлеу жүйесі орнатылуы керек:

Күнделікті техникалық қызмет көрсету: Арматура бетінен дәнекерлеу шашырандылары мен май дақтарын тазалаңыз және қысқыш құрылғының пневматикалық/гидравликалық жүйелеріндегі ағып кетулерді тексеріңіз.

Апта сайынғы калибрлеу: Орналастыру түйреуіштерінің орналасу дәлдігін калибрлеу үшін өлшеуіш блоктар мен циферблат индикаторларын пайдаланыңыз. Егер ауытқу 0,03 мм-ден асса, оларды дереу реттеңіз немесе ауыстырыңыз.

Ай сайынғы тексеру: Салқындатқыш су арналарының бітелуін тексеріп, тозған полиуретанды тығыздағыштар мен орналастыру компоненттерін ауыстырыңыз.

Стандартталған техникалық қызмет көрсету арқылы арматураның қызмет ету мерзімін ұзартуға болады (әдетте 3-5 жылға дейін), бұл ұзақ мерзімді өндіріс кезінде деформацияны тиімді бақылауды қамтамасыз етеді.

Бесіншіден, кейс-стади: Ауыр машина жасау компаниясындағы арматураны жақсарту тәжірибелері

Ауыр жүктемелі роликті шынжырларды өндіруші (тау-кен машиналарында қолданылады) дәнекерлеуден кейін шынжыр буындарында шамадан тыс бұрмалану (≥0,3 мм) мәселелеріне тап болды, нәтижесінде өнімнің біліктілік деңгейі тек 75% құрады. Келесі арматураны жақсарту арқылы өткізу деңгейі 98%-ға дейін өсті:

Орналастыруды жаңарту: Бастапқы жалғыз орналастыру түйреуіші «қос түйреуіш + тегіс бет» орналастыру жүйесімен ауыстырылды, бұл саңылауды 0,03 мм-ге дейін азайтты және бөлшектің ығысу мәселесін шешті;

Жылу таратуды оңтайландыру: Арматура корпусы мыс қорытпасынан жасалған және салқындату арналарымен жабдықталған, бұл дәнекерлеу аймағындағы салқындату жылдамдығын 40%-ға арттырады;

Динамикалық қысқыш: Кернеудің шоғырлануын болдырмау үшін қысқыш күшін нақты уақыт режимінде реттеу үшін ығысу сенсоры және серво қысқыш жүйесі орнатылған;

Симметриялық шектеулер: Дәнекерлеу кернеуін азайту үшін тізбектің екі жағына да симметриялы қысқыш блоктар мен тірек блоктары орнатылған.

Жақсартулардан кейін ролик тізбегінің ауытқуы 0,05 мм шегінде бақыланады, ал бұрмалану ≤0,1 мм құрайды, бұл тұтынушының жоғары дәлдіктегі талаптарына толық сәйкес келеді.

Қорытынды: Арматура дизайны роликті тізбекті дәнекерлеу сапасы үшін «бірінші қорғаныс сызығы» болып табылады.

Роликті тізбекті дәнекерлеу деформациясын азайту бір қадамды оңтайландыру мәселесі емес, орналастыруды, қысуды, жылуды таратуды, өңдеуді және техникалық қызмет көрсетуді қамтитын жүйелі процесс, дәнекерлеу қондырғысының дизайны негізгі компонент болып табылады. Бірыңғай орналастыру құрылымынан бастап, бейімделгіш қысу күшін басқаруға, динамикалық бақылаудың икемді дизайнына дейін әрбір бөлшек деформация әсеріне тікелей әсер етеді.