بلبرینگ‌های سنگ شکن فکی

مقدمه‌ای مفصل بر اجزای یاتاقان سنگ‌شکن‌های فکی

I. ترکیب و ساختار یاتاقان‌ها

1. حلقه داخلی
   قطعه‌ای حلقه‌ای شکل با انطباق تداخلی روی شفت خارج از مرکز. قطر داخلی حلقه داخلی، انطباق تلرانسی با شفت (معمولاً H7/k6) ایجاد می‌کند. سطح خارجی آن با یک شیار (کروی یا قوسی شکل) ماشینکاری شده است تا حرکت غلتک را هدایت کند. هر دو طرف حلقه داخلی دارای فلنج‌هایی برای محدود کردن جابجایی محوری غلتک‌ها هستند. ارتفاع فلنج با طول غلتک (معمولاً 1/3 تا 1/2 قطر غلتک) مطابقت دارد تا توزیع یکنواخت نیرو تضمین شود.
2. حلقه بیرونی
   قطعه‌ای حلقه‌ای شکل با یک جایگذاری انتقالی در محفظه یاتاقان فک چرخان یا سوراخ قاب. قطر خارجی حلقه بیرونی، یک جایگذاری تلرانسی با سوراخ محفظه یاتاقان (معمولاً J7/h6) تشکیل می‌دهد. سطح داخلی آن دارای یک شیار کروی مطابق با حلقه داخلی است که مرکز انحنای شیار بر محور یاتاقان منطبق است. این امر به حلقه داخلی اجازه می‌دهد تا نسبت به حلقه بیرونی به صورت زاویه‌ای ±2°-3° جابجا شود (و خطاهای نصب یا انحراف شفت را جبران کند).
3. عناصر غلتشی
   اجزای تحمل بار بین حلقه‌های داخلی و خارجی، که عمدتاً غلتک‌های بشکه‌ای شکل (کروی) هستند. تعداد آنها بسته به اندازه یاتاقان متفاوت است (۸ تا ۱۲ برای یاتاقان‌های کوچک/متوسط، ۱۵ تا ۲۰ برای یاتاقان‌های بزرگ). غلتک‌ها با دقت سنگ‌زنی شده‌اند (زبری سطح را ≤ ۰.۴ میکرومتر) و از فولاد یاتاقان کروم با استحکام بالا (GCr15SiMn) ساخته شده‌اند که سختی بالا (۶۰ تا ۶۵ اچ آر سی) و مقاومت در برابر سایش را برای تحمل بارهای ضربه‌ای شعاعی ارائه می‌دهند.
4. قفس
   چارچوبی که عناصر غلتشی را از هم جدا و هدایت می‌کند، ساخته شده از برنج (H62)، فولاد پرس شده (اس پی سی سی) یا نایلون تقویت شده (PA66+GF25). یاتاقان‌های بزرگ اغلب از قفس‌های برنجی توپر (برای استحکام بالا) استفاده می‌کنند، در حالی که یاتاقان‌های کوچک/متوسط از قفس‌های فولادی پرس شده (برای طراحی سبک) استفاده می‌کنند. این قفس‌ها دارای ساختارهای پنجره‌ای ددد یا موجی ددد هستند تا توزیع یکنواخت غلتک‌ها تضمین شده و از اصطکاک متقابل جلوگیری شود.
5. دستگاه آب بندی
   اجزای مقاوم در برابر آلودگی در هر دو انتهای یاتاقان، شامل حلقه‌های آب‌بندی (لاستیک نیتریل یا لاستیک فلوئور) و پوشش‌های گرد و غبار. حلقه‌های آب‌بندی با حلقه داخلی یک اتصال تداخلی ایجاد می‌کنند و لبه‌هایی در قسمت داخلی حلقه بیرونی قرار دارند تا از نشت روان‌کننده و ورود گرد و غبار/آب جلوگیری کنند (برای محیط‌های خردایش پرگرد و غبار، که نیاز به درجه حفاظت IP54 یا بالاتر دارند، بسیار مهم است).

دوم. فرآیند تولید یاتاقان‌ها

(1) ساخت حلقه داخلی و خارجی

1. آماده سازی مواد اولیه

• میلگردهای گرد نورد گرم شده از جنس فولاد کروم دار پرکربن (GCr15) انتخاب می‌شوند و قطر آنها بر اساس اندازه یاتاقان تعیین می‌شود (با احتساب ۵ تا ۱۰ میلی‌متر جای خالی برای ماشینکاری). آزمایش اولتراسونیک (دانشگاه یو تی) عدم وجود ترک یا آخال داخلی را تضمین می‌کند.

2. آهنگری

• میلگردهای گرد تا دمای ۸۵۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شوند و با آهنگری قالبی از طریق کوبیدن، پانچ و انبساط به شکل حلقه‌ای (حلقه داخلی) یا فنجانی (حلقه بیرونی) در می‌آیند. قطعات آهنگری شده با هوا خنک می‌شوند تا جریان پیوسته دانه‌ها حفظ شود (مقاومت در برابر خستگی افزایش یابد).

3. عملیات حرارتی (متوسط)

• آنیل کروی: حرارت دادن تا دمای ۷۸۰ تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد، نگه داشتن به مدت ۳ تا ۴ ساعت، سپس خنک کردن آهسته تا دمای ۶۰۰ درجه سانتیگراد برای خنک کردن در هوا. این کار باعث کروی شدن کاربیدها، کاهش سختی تا ۲۰۷ تا ۲۵۵ اچ بی دبلیو و بهبود قابلیت ماشینکاری می‌شود.

4. ماشینکاری خشن

• تراشکاری: دستگاه‌های تراش سی ان سی قطرهای داخلی/خارجی، سطوح انتهایی و لبه‌های حلقه‌های داخلی/خارجی را ماشین‌کاری می‌کنند و ۱ تا ۲ میلی‌متر جای خالی برای پرداخت نهایی باقی می‌گذارند. توازی سطوح انتهایی ≤ ۰.۱ میلی‌متر/۱۰۰ میلی‌متر و هم‌محوری قطر داخلی/خارجی ≤ ۰.۰۵ میلی‌متر است.

• سوراخکاری (حلقه بیرونی): سوراخ‌های روانکاری (با قطر ۳ تا ۵ میلی‌متر) در فلنج حلقه بیرونی، با تلرانس موقعیت ±۰.۵ میلی‌متر برای هم‌تراز شدن با مجاری روغن محفظه یاتاقان، حفر می‌شوند.

5. عملیات حرارتی (نهایی)

• کوئنچ کردن: حرارت دادن تا دمای ۸۳۰ تا ۸۶۰ درجه سانتیگراد، کوئنچ کردن در روغن (با سرعت خنک شدن ≥ ۵۰ درجه سانتیگراد بر ثانیه) برای رسیدن به ۶۱ تا ۶۵ راکول آرسی برای حلقه‌های داخلی/خارجی.

• تمپر کردن در دمای پایین: نگهداری در دمای ۱۵۰ تا ۱۸۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ تا ۳ ساعت برای کاهش تنش کوئنچ و تثبیت ریزساختار (آستنیت باقیمانده ≤ ۵٪).

6. ماشینکاری نهایی

• سنگ‌زنی: قطر خارجی ماشین سنگ‌زنی بدون مرکز، قطر داخلی ماشین سنگ‌زنی داخلی (تلورانس آی تی۵)، سطوح انتهایی ماشین سنگ‌زنی سطحی (موازی بودن ≤ 0.01 میلی‌متر/100 میلی‌متر)، و سنگ‌زنی شیارهای کروی ماشین سنگ‌زنی شیارهای کروی (زبری سطح را ≤ 0.1 میکرومتر، انحراف شعاع انحنا ≤ 0.005 میلی‌متر).

• پرداخت نهایی: شیارها (پیست مسابقه) با پرداخت نهایی (حذف 0.005 تا 0.01 میلی‌متر) صاف می‌شوند تا زبری به را ≤ 0.025 میکرومتر کاهش یابد و دقت تماس و مقاومت در برابر سایش بهبود یابد.

(2) تولید قطعات نورد

1. عنوان سرد

• سیم فولادی GCr15 برش داده شده و به صورت خام به شکل بشکه با تلرانس ابعادی ±0.1 میلی‌متر و سطوح بدون ترک، به روش سردکاری (سرد سر) شکل داده می‌شود.

2. عملیات حرارتی

• کوئنچ: کوئنچ در روغن با دمای ۸۳۰ تا ۸۶۰ درجه سانتیگراد تا ۶۲ تا ۶۶ راکول آر سی.

• تمپر کردن: ۱۵۰ تا ۱۸۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت برای کاهش تنش.

3. سنگ‌زنی و سوپرفینیشینگ

• سنگ‌های سنترلس قطر خارجی (با تلرانس ±0.002 میلی‌متر) را ماشین‌کاری می‌کنند. سنگ‌های کروی سطوح کروی (با انحراف شعاع انحنا ≤ 0.003 میلی‌متر) را ماشین‌کاری می‌کنند. پرداخت نهایی (سوپرفینیشینگ) به را ≤ 0.02 میکرومتر می‌رسد.

(3) ساخت قفس

1. قفس‌های برنجی: از شمش‌های برنجی با تراشکاری و فرزکاری به سازه‌های پنجره‌ای تبدیل شده است، با تلرانس ابعادی پنجره ±0.05 میلی‌متر برای اطمینان از فاصله 0.1 تا 0.2 میلی‌متر با غلتک‌ها.

2. قفس‌های فولادی مهر و موم شده: از ورق‌های اس پی سی سی با روش پرس‌کاری تشکیل شده، با لبه‌های پنجره‌ای پلیسه‌گیری شده و سطوح آبکاری شده با روی (ضخامت ۸ تا ۱۲ میکرومتر) برای مقاومت در برابر زنگ‌زدگی.

سوم. فرآیند کنترل کیفیت بلبرینگ‌ها

1. بازرسی مواد اولیه

• آنالیز شیمیایی: طیف‌سنجی ترکیب GCr15 را تأیید می‌کند (C: 0.95–1.05%، کروم: 1.3–1.65%، P ≤ 0.025%، S ≤ 0.025%).

• آزمایش آخال‌های غیرفلزی: درجه‌بندی ≤ ۲.۵ (به ازای گیگابایت/T 10561) برای جلوگیری از آخال‌های بزرگ که باعث خرابی زودرس می‌شوند.

2. بازرسی دقت ابعادی

• حلقه‌های داخلی/خارجی: دستگاه‌های اندازه‌گیری مختصات، قطرهای داخلی/خارجی و انحنای مسیر (انحراف ≤ 0.005 میلی‌متر) را تأیید می‌کنند. دستگاه‌های تست گردی، گردی (≤ 0.001 میلی‌متر) را بررسی می‌کنند.

• المان‌های غلتشی: قطرسنج‌های لیزری، قطر (با تلرانس ±0.002 میلی‌متر) و ثبات ابعادی (با انحراف ≤ 0.003 میلی‌متر) را تأیید می‌کنند.

3. تست خواص مکانیکی

• آزمایش سختی: دستگاه‌های آزمایش سختی راکول، سختی ۶۱-۶۵ اچ آر سی را برای حلقه‌ها و ۶۲-۶۶ اچ آر سی را برای غلتک‌ها با یکنواختی سختی ≤ ۳ اچ آر سی تأیید می‌کنند.

• چقرمگی ضربه: نمونه‌برداری برای آزمایش‌های ضربه در دمای -40 درجه سانتیگراد (انرژی ضربه ≥ 20 ژول) برای اطمینان از چقرمگی در دمای پایین.

4. بازرسی کیفیت سطح

• آزمایش ذرات مغناطیسی (تن): ترک‌های سطحی روی حلقه‌ها/غلتک‌ها (طول ≤ 0.5 میلی‌متر)، به استثنای چین‌خوردگی‌ها یا خراش‌ها را تشخیص می‌دهد.

• تست زبری: تداخل‌سنج‌های لیزری، زبری مسیر (را ≤ 0.1 میکرومتر) و را ≤ 0.025 میکرومتر را بررسی می‌کنند.

5. بازرسی کیفیت مونتاژ

• آزمایش فاصله کانونی: ابزارهای تخصصی فاصله کانونی شعاعی را اندازه‌گیری می‌کنند (طبق گیگابایت/T 4604، انحراف ±5 میکرومتر).

• دقت چرخشی: دستگاه‌های آزمایش یاتاقان، میزان انحراف شعاعی (≤ 0.01 میلی‌متر) و حرکت محوری (≤ 0.02 میلی‌متر) را در سرعت نامی بررسی می‌کنند.

6. تأیید حیات

• آزمایش‌های طول عمر تسریع‌شده: نمونه‌برداری تحت بار نامی ۱.۲ برابر بار نامی به مدت ۱۰۰۰ ساعت انجام می‌شود و نیازی به لرزش غیرعادی (دامنه ≤ ۰.۰۱ میلی‌متر) یا افزایش دمای بیش از حد (≤ ۴۰ درجه سانتیگراد) ندارد. جداسازی قطعات، عدم پوسته‌شدگی مسیر لوله یا سایش شدید را تأیید می‌کند.

یاتاقان بخش مهمی از سنگ شکن فکی است. عموماً از یاتاقان‌های غلتکی راکتی استفاده می‌شود. مدل خاص یاتاقان را می‌توان از سه جنبه اندازه یاتاقان، دقت یاتاقان و لقی داخلی یاتاقان تعیین کرد.

اندازه یاتاقان

اندازه شفت خارج از مرکز از نیروی خردایش محاسبه می‌شود. پس از اینکه ژورنال‌های شفت خارج از مرکز در یاتاقان قاب و یاتاقان فک متحرک در ابتدا تعیین شدند، مشخصات یاتاقان در ابتدا بر اساس این تعیین می‌شوند و مشخصات سری با عرض متوسط معمولاً تا حد امکان انتخاب می‌شوند تا عمر مفید تئوری یاتاقان مطابق با استانداردهای مربوطه بررسی شود.

دقت یاتاقان B

دقت یاتاقان شامل دو جنبه است: تلرانس ابعادی و دقت چرخش، چه تلرانس هندسی هر جزء یاتاقان باشد و چه خطاهای انحراف شعاعی و محوری در حین چرخش، زیرا سنگ شکن فکی با سرعت اسپیندل کمتر از 300r/میم حرکت می‌کند، بنابراین یاتاقان‌های دقیق معمولی می‌توانند الزامات را برآورده کنند.

C لقی داخلی یاتاقان

یاتاقان‌های غلتکی راکتی فقط دارای لقی شعاعی هستند. طبق استاندارد، لقی شعاعی به پنج گروه تقسیم می‌شود که قبل از خروج از کارخانه توسط سازنده انتخاب و تنظیم شده‌اند. در این زمان، لقی، لقی اولیه نامیده می‌شود. پس از مونتاژ یاتاقان، لقی اولیه آن کاهش می‌یابد. برای یاتاقان فک متحرک، شفت خارج از مرکز با استفاده از انطباق تداخلی به آن مونتاژ می‌شود. پس از گرم شدن یاتاقان فک متحرک، حلقه داخلی منبسط شده و روی شفت خارج از مرکز نصب می‌شود. انبساط حلقه داخلی، لقی اولیه یاتاقان را کاهش می‌دهد.

۲. سایش یاتاقان‌های سنگ‌شکن فکی

اگر شفت خیلی کم ساییده شود، می‌توان آن را روی دستگاه تراش چرخاند تا ژورنال به شکل هندسی صحیح درآید، فقط برای اینکه شکل هندسی آن را اصلاح کند. سپس قطر داخلی یاتاقان را به طور متناسب کاهش دهید. با این حال، اگر اندازه ژورنال پس از چندین بار عملیات مشابه، 5٪ نسبت به حالت اولیه کاهش یابد، تراشکاری مجاز نیست و باید شفت جدیدی جایگزین شود.

۳. نصب یاتاقان سنگ شکن فکی

الف. قبل از نصب، زنگ‌زدگی را بررسی کنید. می‌توانید آن را با گازوئیل یا نفت سفید تمیز کنید. سپس بررسی کنید که آیا لقی شعاعی یاتاقان، اندازه و دقت سوراخ داخلی و اندازه یاتاقان مجموعه شفت خارج از مرکز الزامات را برآورده می‌کند یا خیر.

ب. به دلیل مقدار زیاد اضافه ژورنال (تا حداکثر مقداری که می‌تواند در خود جای دهد یا تحمل کند) یاتاقان مجهز، معمولاً با روش تثبیت گرم نصب می‌شود. یاتاقان تا دمای حدود ۱۰۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود و سوراخ شفت بزرگتر از اندازه ژورنال می‌شود. پس از آن، مونتاژ می‌تواند انجام شود. روش بارگذاری گرم از حمام روغن برای گرم کردن استفاده می‌کند که می‌تواند تضمین کند که تمام قسمت‌های یاتاقان بدون تغییر شکل یا کاهش سختی آن به طور یکنواخت گرم می‌شوند.

ج. پس از مونتاژ یاتاقان، با استفاده از یک گیج، میزان لقی شعاعی یاتاقان را پس از خنک شدن کامل بررسی کنید. لطفاً در صورت کوچک بودن بیش از حد یا عدم وجود لقی، علت را به موقع پیدا کنید. در صورت عدم یافتن علت، باید یاتاقان را جدا کرده و دوباره مونتاژ کنید. در صورت مناسب بودن لقی، می‌توان گریس کاری کرد و سپس سایر قطعات را مونتاژ نمود.