Suvirinimo deformacijos įtakos ritininės grandinės nuovargio trukmei analizė
Įvadas
Kaip svarbus pagrindinis komponentas, plačiai naudojamas įvairiose mechaninėse transmisijos ir transportavimo sistemose, jo veikimas ir tarnavimo laikasritininė grandinėturi gyvybiškai didelę įtaką visos įrangos patikimumui ir veikimo efektyvumui. Tarp daugelio veiksnių, turinčių įtakos ritininės grandinės nuovargio tarnavimo laikui, suvirinimo deformacija yra svarbus aspektas, kurio negalima ignoruoti. Šiame straipsnyje bus išsamiai išnagrinėtas suvirinimo deformacijos įtakos ritininės grandinės nuovargio tarnavimo laikui mechanizmas, įtakos laipsnis ir atitinkamos kontrolės priemonės, siekiant padėti susijusių pramonės šakų specialistams geriau suprasti šią problemą, kad jie galėtų imtis veiksmingų priemonių ritininės grandinės kokybei ir patikimumui pagerinti, pailginti jos tarnavimo laiką ir užtikrinti stabilų mechaninės sistemos veikimą.
1. Ritininės grandinės struktūra ir veikimo principas
Ritininė grandinė paprastai sudaryta iš pagrindinių komponentų, tokių kaip vidinė grandinės plokštė, išorinė grandinės plokštė, kaiščio velenas, įvorė ir volelis. Jos veikimo principas yra perduoti galią ir judesį per volelio ir žvaigždės dantų sujungimą. Perdavimo proceso metu įvairūs ritininės grandinės komponentai patiria sudėtingus įtempius, įskaitant tempimo įtempį, lenkimo įtempį, kontaktinį įtempį ir smūginę apkrovą. Pakartotinis šių įtempių veikimas sukels ritininės grandinės nuovargio pažeidimus ir galiausiai paveiks jos nuovargio tarnavimo laiką.
2. Suvirinimo deformacijos priežastys
Ritininių grandinių gamybos procese suvirinimas yra pagrindinis procesas, naudojamas išorinei grandinės plokštei sujungti su kaiščio velenu ir kitais komponentais. Tačiau suvirinimo procese neišvengiama suvirinimo deformacija. Pagrindinės priežastys:
Suvirinimo šilumos tiekimas: Suvirinimo metu dėl aukštos lanko temperatūros suvirinimo siūlė greitai įkaista, todėl medžiaga išsiplečia. Po suvirinimo aušinimo metu ji susitraukia. Dėl nevienodo suvirinimo vietos ir aplinkinių medžiagų kaitinimo ir vėsinimo greičių atsiranda suvirinimo įtempis ir deformacija.
Suvirinimo standumo apribojimas: jei suvirinimo metu suvirinimo jungtis nėra standžiai įtvirtinta, ji labiau linkusi deformuotis veikiant suvirinimo įtempiui. Pavyzdžiui, suvirinant kai kurias plonas išorines grandinės plokštes, jei nėra tinkamo spaustuko joms pritvirtinti, grandinės plokštė po suvirinimo gali sulinkti arba susisukti.
Neteisinga suvirinimo seka: Neteisinga suvirinimo seka sukels netolygų suvirinimo įtempio pasiskirstymą, o tai savo ruožtu padidins suvirinimo deformacijos laipsnį. Pavyzdžiui, daugiasluoksnio suvirinimo metu, jei suvirinimas atliekamas netinkama tvarka, kai kurios suvirinimo jungtys gali patirti per didelį suvirinimo įtempį ir deformuotis.
Netinkami suvirinimo parametrai: netinkami parametrų, tokių kaip suvirinimo srovė, įtampa ir suvirinimo greitis, nustatymai taip pat gali sukelti suvirinimo deformaciją. Pavyzdžiui, jei suvirinimo srovė per didelė, suvirinimo siūlė perkais, padidės šilumos tiekimas ir suvirinimo siūlės deformacija; jei suvirinimo greitis per mažas, suvirinimo siūlė išliks per ilga, todėl padidės šilumos tiekimas ir sukels deformaciją.
3. Suvirinimo deformacijos įtakos ritininės grandinės nuovargio trukmei mechanizmas
Įtempių koncentracijos poveikis: suvirinimo deformacija sukels vietinę įtempių koncentraciją tokiuose komponentuose kaip išorinė ritininės grandinės plokštė. Įtempių koncentracijos zonoje įtempių lygis yra daug didesnis nei kitose dalyse. Veikiant kintamajam įtempiui, šiose vietose yra didesnė tikimybė susidaryti nuovargio įtrūkimams. Kai nuovargio įtrūkimas atsiranda, jis toliau plėsis veikiamas įtempio, galiausiai sukeldamas išorinės grandinės plokštės lūžimą, dėl ko ritininė grandinė sugenda ir sutrumpėja jos nuovargio tarnavimo laikas. Pavyzdžiui, suvirinimo defektai, tokie kaip įdubimai ir įpjovimai išorinėje grandinės plokštėje po suvirinimo, sudarys įtempių koncentracijos šaltinį, paspartindami nuovargio įtrūkimų susidarymą ir plėtimąsi.
Geometrinės formos nuokrypis ir atitikimo problemos: suvirinimo deformacija gali sukelti ritininės grandinės geometrijos nuokrypius, dėl kurių ji gali neatitikti kitų komponentų, tokių kaip žvaigždutės, savybių. Pavyzdžiui, išorinės jungties plokštės lenkimo deformacija gali turėti įtakos bendram ritininės grandinės žingsnio tikslumui, dėl ko ritinėlio ir žvaigždutės dantys bus blogai sujungti. Perdavimo proceso metu dėl šio blogo sujungimo atsiras papildomų smūginių apkrovų ir lenkimo įtempių, kurie padidins įvairių ritininės grandinės komponentų nuovargio pažeidimus ir taip sutrumpins nuovargio tarnavimo laiką.
Medžiagos savybių pokyčiai: Dėl aukštos temperatūros suvirinimo metu ir vėlesnio aušinimo proceso pasikeis suvirinimo srities medžiagos savybės. Viena vertus, suvirinimo terminio poveikio zonoje medžiaga gali sutirštėti, sukietėti ir pan., dėl to sumažėja medžiagos tvirtumas ir plastiškumas, o veikiant nuovargio apkrovai ji tampa labiau linkusi į trapius lūžius. Kita vertus, suvirinimo deformacijos metu susidaręs liekamasis įtempis susidės ant darbinio įtempio, dar labiau pablogins medžiagos įtempimo būseną, paspartins nuovargio pažeidimų kaupimąsi ir taip paveiks ritininės grandinės nuovargio tarnavimo laiką.
4. Suvirinimo deformacijos įtakos ritininių grandinių nuovargio trukmei analizė
Eksperimentiniai tyrimai: Atlikus daugybę eksperimentinių tyrimų, galima kiekybiškai išanalizuoti suvirinimo deformacijos įtaką ritininių grandinių nuovargio trukmei. Pavyzdžiui, tyrėjai atliko nuovargio bandymus su skirtingo suvirinimo deformacijos laipsnio ritininėmis grandinėmis ir nustatė, kad kai išorinės jungties plokštės suvirinimo deformacija viršija tam tikrą ribą, ritininės grandinės nuovargio trukmė žymiai sumažėja. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad tokie veiksniai kaip įtempių koncentracija ir medžiagos savybių pokyčiai, kuriuos sukelia suvirinimo deformacija, sutrumpina ritininės grandinės nuovargio trukmę 20–50 %. Konkretus įtakos laipsnis priklauso nuo suvirinimo deformacijos stiprumo ir ritininės grandinės darbo sąlygų.
Skaitmeninio modeliavimo analizė: Pasitelkus skaitmeninio modeliavimo metodus, tokius kaip baigtinių elementų analizė, galima išsamiau ištirti suvirinimo deformacijos įtaką ritininės grandinės nuovargio tarnavimo laikui. Sukūrus ritininės grandinės baigtinių elementų modelį, atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip geometrinės formos pokyčiai, liekamųjų įtempių pasiskirstymas ir medžiagos savybių pokyčiai, kuriuos sukelia suvirinimo deformacija, imituojamas ir analizuojamas ritininės grandinės įtempių pasiskirstymas ir nuovargio įtrūkio plitimas veikiant nuovargio apkrovai. Skaitinio modeliavimo rezultatai tarpusavyje suderinami su eksperimentiniais tyrimais, toliau aiškinant suvirinimo deformacijos įtakos ritininės grandinės nuovargio tarnavimo laikui mechanizmą ir laipsnį bei pateikiant teorinį pagrindą suvirinimo proceso ir ritininės grandinės konstrukcinio projektavimo optimizavimui.
5. Priemonės suvirinimo deformacijai kontroliuoti ir ritininės grandinės nuovargio tarnavimo laikui pagerinti
Optimizuokite suvirinimo procesą:
Pasirinkite tinkamą suvirinimo metodą: skirtingi suvirinimo metodai pasižymi skirtingomis šilumos sąnaudomis ir šilumos įtakos charakteristikomis. Pavyzdžiui, palyginti su lankiniu suvirinimu, suvirinimas apsauginėse dujose turi mažo šilumos sąnaudų, didelio suvirinimo greičio ir mažos suvirinimo deformacijos pranašumus. Todėl, siekiant sumažinti suvirinimo deformaciją, ritininių grandinių suvirinimo metodams, tokiems kaip suvirinimas apsauginėse dujose, reikėtų teikti pirmenybę pažangiems suvirinimo metodams, tokiems kaip suvirinimas apsauginėse dujose.
Protingas suvirinimo parametrų reguliavimas: atsižvelgiant į ritininės grandinės medžiagą, dydį ir kitus veiksnius, tiksliai kontroliuojama suvirinimo srovė, įtampa, suvirinimo greitis ir kiti parametrai, siekiant išvengti suvirinimo deformacijos, kurią sukelia per dideli arba per maži suvirinimo parametrai. Pavyzdžiui, siekiant užtikrinti suvirinimo kokybę, galima tinkamai sumažinti suvirinimo srovę ir įtampą, kad sumažėtų suvirinimo šilumos tiekimas ir taip sumažėtų suvirinimo deformacija.
Naudokite tinkamą suvirinimo seką: ritininių grandinių konstrukcijoms su keliais suvirinimo etapais suvirinimo seka turėtų būti pagrįstai išdėstyta taip, kad suvirinimo įtempis būtų tolygiai paskirstytas ir sumažėtų vietinė įtempių koncentracija. Pavyzdžiui, simetrinio suvirinimo ir segmentinio atgalinio suvirinimo suvirinimo seka gali efektyviai kontroliuoti suvirinimo deformaciją.
Tvirtinimo elementų naudojimas: Tinkamų tvirtinimo elementų projektavimas ir naudojimas yra labai svarbus norint kontroliuoti ritininių grandinių suvirinimo deformaciją. Prieš suvirinimą suvirinimo elementas tvirtai pritvirtinamas tinkamoje padėtyje tvirtinimo elementais, kad būtų apribotas jo judėjimas ir deformacija suvirinimo metu. Pavyzdžiui, naudojant standųjį tvirtinimo metodą ir pritaikant tinkamą prispaudimo jėgą abiejuose išorinės grandinės plokštės galuose, galima veiksmingai išvengti lenkimo deformacijos suvirinimo metu. Tuo pačiu metu, po suvirinimo, tvirtinimo elementas taip pat gali būti naudojamas suvirinimo elementui koreguoti, kad būtų dar labiau sumažinta suvirinimo deformacija.
Terminis apdorojimas ir korekcija po suvirinimo: Terminis apdorojimas po suvirinimo gali pašalinti suvirinimo metu susidariusius liekamuosius įtempius ir pagerinti suvirinimo vietos medžiagos savybes. Pavyzdžiui, tinkamas ritininės grandinės atkaitinimas gali pagerinti medžiagos grūdelius suvirinimo vietoje, sumažinti medžiagos kietumą ir liekamuosius įtempius, pagerinti jos tvirtumą ir atsparumą nuovargiui. Be to, ritininėms grandinėms, kurios jau deformavosi suvirinimo metu, galima naudoti mechaninę korekciją arba liepsnos korekciją, kad būtų atkurta jų forma, artima projektinei, ir sumažintas geometrinės formos nuokrypio poveikis nuovargio trukmei.
6. Išvada
Suvirinimo deformacija daro didelę įtaką ritininių grandinių nuovargio trukmei. Dėl jos atsirandanti įtempių koncentracija, geometrinės formos nuokrypis ir atitikimo problemos bei medžiagų savybių pokyčiai pagreitina ritininių grandinių nuovargio pažeidimus ir sutrumpina jų tarnavimo laiką. Todėl ritininių grandinių gamybos procese reikia imtis veiksmingų priemonių suvirinimo deformacijai kontroliuoti, pavyzdžiui, optimizuoti suvirinimo technologiją, naudoti tvirtinimo detales, atlikti terminį apdorojimą ir korekciją po suvirinimo ir kt. Įgyvendinus šias priemones, galima gerokai pagerinti ritininių grandinių kokybę ir patikimumą, pailginti jų nuovargio trukmę, taip užtikrinant stabilų mechaninių transmisijų ir transportavimo sistemų veikimą bei suteikiant tvirtą paramą susijusių pramonės šakų gamybai ir plėtrai.
Įrašo laikas: 2025 m. birželio 4 d.