کوپلینگ شفت آسیاب گلوله‌ای

مقدمه‌ای مفصل بر کوپلینگ‌های آسیاب گلوله‌ای

I. عملکردها و ویژگی‌های کوپلینگ‌های آسیاب گلوله‌ای

• استحکام بالا: قادر به تحمل گشتاور از هزاران تا ده‌ها هزار نیوتن متر؛

• مقاومت در برابر سایش و خوردگی: سازگار با محیط‌های گرد و غبار و مرطوب؛

• عملکرد ضربه گیری: کاهش ضربات سخت بین موتور و سیلندر؛

• نگهداری آسان: نصب، جداسازی قطعات و تعویض قطعات آسیب‌پذیر به راحتی انجام می‌شود.

دوم. انواع متداول کوپلینگ‌های آسیاب گلوله‌ای

1. کوپلینگ پین الاستیک

• ساختار: از دو نیم‌کوپلینگ، پین‌های الاستیک (لاستیکی یا نایلونی) و بافل‌ها تشکیل شده است.

• ویژگی‌ها: ساختار ساده، هزینه کم، قابلیت جبران جابجایی‌های جزئی شعاعی و زاویه‌ای، با عملکرد ضربه‌گیری متوسط. مناسب برای آسیاب‌های گلوله‌ای کوچک و متوسط.

2. کوپلینگ دنده ای

• ساختار: از دو نیم‌کوپلینگ با دندانه‌های خارجی و یک غلاف خارجی با دندانه‌های داخلی تشکیل شده است. پروفیل دندانه معمولاً گستراننده است و معمولاً از روانکاری گریس استفاده می‌شود.

• ویژگی‌ها: ظرفیت تحمل بار بالا (گشتاور تا 10⁶ نیوتن متر یا بیشتر)، قادر به جبران جابجایی‌های بزرگ شعاعی، محوری و زاویه‌ای. مناسب برای آسیاب‌های گلوله‌ای بزرگ اما نیازمند دقت نصب بالا و روانکاری منظم.

3. کوپلینگ دیافراگمی

• ساختار: دو نیم کوپلینگ را از طریق دیافراگم‌های فلزی (مثلاً فولاد ضد زنگ) با پیچ و مهره به هم متصل می‌کند. جابجایی‌ها از طریق تغییر شکل الاستیک دیافراگم‌ها جبران می‌شوند.

• ویژگی‌ها: بدون لقی، بدون نیاز به روانکاری، مقاوم در برابر دماهای بالا و پایین. مناسب برای مواردی که نیاز به دقت انتقال بالا دارند (مانند آسیاب‌های گلوله‌ای سرامیکی)، اما با هزینه بالاتر و ظرفیت تحمل بار کمی کمتر از کوپلینگ‌های دنده‌ای.

4. کوپلینگ یونیورسال

• ساختار: از دو مفصل چنگالی شکل، یک شفت متقاطع و یاتاقان‌ها تشکیل شده است که قادر به انتقال گشتاور در زوایای بزرگ (≤35°) هستند.

• ویژگی‌ها: مناسب برای شرایط کاری با انحراف محور زیاد، اغلب در سیستم‌های کمکی انتقال قدرت آسیاب‌های گلوله‌ای (مثلاً مکانیزم‌های تنظیم ورودی خوراک) استفاده می‌شود.

سوم. فرآیند تولید کوپلینگ‌های آسیاب گلوله‌ای

۱. انتخاب مواد اولیه و آماده‌سازی اولیه

• موادنیم‌کوپلینگ‌ها و غلاف‌های بیرونی معمولاً از فولاد آلیاژی سازه‌ای با استحکام بالا (مثلاً 42CrMo، 35CrNiMo) ساخته می‌شوند که به استحکام کششی ≥800MPa و چقرمگی ضربه ≥60J/سانتی‌متر² نیاز دارند. سطوح دندانه چرخ‌دنده می‌توانند از 20CrMnTi (کربن‌دهی و کوئنچ شده) برای بهبود مقاومت در برابر سایش استفاده کنند.

• پیش تصفیه:

• بازرسی مواد اولیه: آنالیز طیفی (برای اطمینان از ترکیب واجد شرایط) و تشخیص عیب (آزمایش اولتراسونیک برای ترک‌های داخلی)؛

• آهنگری: گرم کردن شمش فولادی (1100-1200℃) و آهنگری (آهنگری قالب باز یا آهنگری قالب) برای از بین بردن تخلخل داخلی و اصلاح دانه‌ها؛

• آنیل/نرمالایزینگ: آنیل پس از آهنگری (650-700 درجه سانتیگراد به مدت 4-6 ساعت، خنک شدن آهسته) برای کاهش سختی (≤250HBW) برای پردازش بعدی.

۲. پردازش خام (با در نظر گرفتن نیم‌کوپلینگ‌ها به عنوان مثال)

• ماشینکاری خشن:

• تراشکاری: چرخاندن دایره بیرونی، سوراخ داخلی و سطح انتهایی روی دستگاه تراش، با در نظر گرفتن فاصله ماشینکاری ۲ تا ۵ میلی‌متر؛

• سوراخ‌کاری: سوراخ‌کاری پیچ‌ها (برای اتصال دیافراگم‌ها یا چرخ‌دنده‌ها) با فاصله ۱-۲ میلی‌متر.

• عملیات حرارتی:

• کوئنچ و تمپر کردن: 42CrMo و مواد مشابه تحت کوئنچ (کوئنچ روغنی 850-880 درجه سانتیگراد) + تمپر کردن در دمای بالا (550-600 درجه سانتیگراد) قرار می‌گیرند تا به سختی 280-320HBW برسند و استحکام ماتریس را تضمین کنند.

• تقویت سطح دندانه (برای کوپلینگ‌های دنده‌ای): دندانه‌های خارجی 20CrMnTi تحت عملیات کربن‌دهی (900-930 درجه سانتیگراد، عمق لایه کربن‌دهی 1.5-3 میلی‌متر) + کوئنچ (کوئنچ روغنی 850 درجه سانتیگراد) + تمپر کردن در دمای پایین (180-200 درجه سانتیگراد) قرار می‌گیرند که منجر به سختی سطح دندانه 58-62HRC و سختی هسته 25-35HRC می‌شود.

۳. ماشینکاری نهایی

• چرخشتراش دقیق ژورنال، سطح انتهایی و سوراخ منطبق نیم کوپلینگ برای اطمینان از دقت ابعادی (مثلاً تلرانس ژورنال آی تی۷-آی تی۸، زبری سطح را≤1.6μm)؛

• ماشینکاری پروفیل دندانه:

• سنبه‌کاری: ماشینکاری خشن پروفیل دندانه برای اطمینان از دقت گام (گیگابایت 10095 درجه 7)؛

• تراشیدن/صاف کردن: ماشینکاری نهایی سطح دندان برای کاهش زبری سطح (را≤0.8μm)؛

• برای مواد کربن‌دهی شده مانند 20CrMnTi، سنگ‌زنی چرخ‌دنده پس از کربن‌دهی برای اصلاح تغییر شکل عملیات حرارتی و اطمینان از دقت پروفیل دندانه (گیگابایت 10095 درجه 6) ضروری است.

• حفاری و قلاویزکاریماشینکاری سوراخ پیچ‌های اتصال (مثلاً M20-M48) با دقت رزوه تا 6H.

۴. عملیات سطحی

• سطوح غیر دندانه: پس از سندبلاست برای زنگ‌زدایی، برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی، یک آستر (مثلاً رنگ اپوکسی زینک ریچ) و یک پوشش رویه (مثلاً رنگ پلی اورتان) با ضخامت کل ≥80 میکرومتر اعمال کنید.

• غلاف‌های دندانه داخلی کوپلینگ‌های چرخ‌دنده: سطح دندانه داخلی را با گریس ضد زنگ (مثلاً گریس پایه لیتیوم) چرب کنید و برای جلوگیری از نشت گریس، آب‌بندهایی (مثلاً اورینگ) نصب کنید.

۵. مونتاژ

• برای کوپلینگ‌های چرخ‌دنده: دو نیم‌کوپلینگ دندانه خارجی را از طریق اتصالات کلیدی (کلیدهای تخت یا هزارخار) به شفت موتور و شفت کاهنده (یا شفت اصلی سیلندر) وصل کنید و از فاصله مناسب H7/k6 اطمینان حاصل کنید.

• غلاف بیرونی دندانه داخلی را نصب کنید، میزان لقی دندانه (0.1-0.3 میلی‌متر) را بررسی کنید و گریس‌خورها را نصب کنید.

• برای کوپلینگ‌های الاستیک: پین‌های الاستیک با تناسب انتقالی (H7/m6) را بین پین‌ها و سوراخ‌ها نصب کنید تا از شل شدن آنها جلوگیری شود.

چهارم. فرآیند بازرسی کوپلینگ‌های آسیاب گلوله‌ای

۱. بازرسی مواد اولیه

• تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی: از یک طیف‌سنج خوانش مستقیم برای تشخیص عناصری مانند C، سی، منگنز، کروم و مو که مطابق با استانداردهای مواد هستند استفاده کنید (به عنوان مثال، 42CrMo نیاز به C: 0.38-0.45٪، کروم: 0.90-1.20٪ دارد)؛

• آزمایش خواص مکانیکی: آزمایش کشش (برای استحکام کششی و استحکام تسلیم)، آزمایش ضربه (انرژی ضربه -20℃ ≥40J) و آزمایش سختی (≤250HBW پس از آنیل کردن)؛

• تشخیص عیب: آزمایش اولتراسونیک قطعات آهنگری (گیگابایت/T 6402) برای اطمینان از عدم وجود عیوب داخلی ≥φ3mm؛ آزمایش ذرات مغناطیسی (گیگابایت/T 15822) برای بررسی ترک‌های سطحی.

۲. بازرسی در حین فرآیند

• بازرسی دقت ابعادی:

• قطر ژورنال و سوراخ داخلی: با میکرومتر یا گیج عقربه‌ای داخلی، با تلرانس‌های آی تی۷-آی تی۸ اندازه‌گیری می‌شود.

• عمود بودن سطح انتهایی: با یک گیج عقربه‌ای روی میز دوار، با خطای ≤0.02 میلی‌متر/100 میلی‌متر اندازه‌گیری می‌شود.

• بازرسی پروفیل دندانه:

• از یک دستگاه تست انحراف چرخ‌دنده برای اندازه‌گیری انحراف شعاعی حلقه چرخ‌دنده (≤0.05 میلی‌متر) و انحراف سطح انتهایی (≤0.04 میلی‌متر) استفاده کنید.

• از یک مرکز اندازه‌گیری چرخ‌دنده برای تشخیص خطای گام تجمعی (≤0.1mm/100mm) و خطای پروفیل دندانه (≤0.015mm) استفاده کنید.

• زبری سطح: با پروفیلومتر، با سطوح غیر جفت شونده را≤12.5μm، سطوح جفت شونده را≤3.2μm و سطوح دندان را≤0.8μm اندازه‌گیری شد.

۳. بازرسی عملیات حرارتی

• آزمایش سختی: از دستگاه سختی‌سنج راکول برای اندازه‌گیری سختی سطح دندانه استفاده کنید (لایه کاربوریزه شده کوپلینگ‌های دنده‌ای ≥58HRC، هسته 25-35HRC)؛

• عمق لایه کربنی شده: برای اطمینان از عمق مؤثر پوسته (1.5-3 میلی‌متر)، با میکروسکوپ متالوگرافی مشاهده می‌شود.

• ساختار متالوگرافی: درجه مارتنزیت سطح دندانه (≤درجه 3) را بررسی کنید، بدون اینکه کاربیدهای شبکه‌ای مجاز باشند.

۴. بازرسی محصول نهایی

• بازرسی ابعاد مونتاژ:

• طول کل کوپلینگ: با نوار فولادی اندازه‌گیری شده، با خطای ≤±1 میلی‌متر؛

• هم‌محوری دو شفت: پس از مونتاژ، از یک گیج عقربه‌ای برای تشخیص میزان انحراف دایره‌ای شعاعی (≤0.1 میلی‌متر بر متر) و حرکت محوری (≤0.2 میلی‌متر) استفاده کنید.

• آزمایش تعادل دینامیکی: برای کوپلینگ‌هایی با سرعت ≥1000r/دقیقه، آزمایش‌های تعادل دینامیکی (گیگابایت/T 9239) را با عدم تعادل ≤50g·میلی‌متر/کیلوگرم انجام دهید.

• آزمایش تحمل بار: برای کوپلینگ‌های دنده‌ای بزرگ، آزمایش‌های گشتاور استاتیک انجام دهید (بارگذاری تا ۱.۵ برابر گشتاور نامی، نگه داشتن به مدت ۱۰ دقیقه بدون تغییر شکل پلاستیک)؛

• عملکرد آب‌بندی: برای کوپلینگ‌های دنده‌ای، پس از تزریق گریس، آزمایش فشار (0.2MPa) انجام دهید، بدون اینکه ظرف 30 دقیقه نشتی مشاهده شود.

۵. گزارش بازرسی کارخانه

• صدور گواهینامه مواد اولیه و گزارش‌های تشخیص نقص؛

• سوابق اندازه‌گیری‌های ابعاد کلیدی و گزارش‌های بازرسی پروفیل دندانه؛

• گزارش‌هایی در مورد سختی عملیات حرارتی و عمق لایه کربن‌دهی شده؛

• نتایج آزمایش‌های تعادل دینامیکی و گشتاور استاتیک محصول نهایی.