کاهنده دنده آسیاب گلوله‌ای

مقدمه‌ای مفصل بر گیربکس‌های آسیاب گلوله‌ای و فرآیندهای ساخت و بازرسی آنها

I. مقدمه‌ای مفصل بر گیربکس‌های آسیاب گلوله‌ای

• ظرفیت تحمل بار بالا: قادر به تحمل وزن کل سیلندر، محیط آسیاب و مواد (از ده‌ها تا صدها تن) و مقاومت در برابر بارهای ضربه‌ای (مثلاً اضافه بارهای گذرا به دلیل تغذیه ناهموار).

• راندمان انتقال بالا: عموماً برای به حداقل رساندن اتلاف انرژی به راندمان ≥90٪ نیاز است.

• قابلیت اطمینان بالاطراحی شده برای کارکرد مداوم و طولانی مدت، با قطعات آسیب‌پذیر (مانند چرخ‌دنده‌ها، یاتاقان‌ها) که طول عمری معادل با آسیاب گلوله‌ای دارند (معمولاً ≥10000 ساعت بدون تعمیرات اساسی).

• محفظه (ریخته‌گری یا جوش داده شده، پشتیبانی از قطعات داخلی)؛

• مجموعه چرخ‌دنده‌ها (شامل چرخ‌دنده شفت ورودی، چرخ‌دنده شفت میانی، چرخ‌دنده شفت خروجی، عمدتاً چرخ‌دنده‌های استوانه‌ای یا مخروطی با سطح سخت، با مراحلی که توسط نسبت انتقال قدرت تعیین می‌شوند)؛

• شفت (شفت ورودی، شفت میانی، شفت خروجی، معمولاً از جنس 40Cr یا 42CrMo)؛

• یاتاقان‌ها (عمدتاً یاتاقان‌های غلتکی کروی یا یاتاقان‌های غلتکی مخروطی، که بارهای شعاعی و محوری را تحمل می‌کنند)؛

• آب‌بندها (آب‌بندهای روغن چارچوب، حلقه‌های O و غیره، که از نشت روان‌کننده و ورود گرد و غبار جلوگیری می‌کنند)؛

• سیستم روغن‌کاری (روغن‌کاری کارتر یا روغن‌کاری اجباری؛ گیربکس‌های بزرگ ممکن است شامل پمپ‌های روغن و خنک‌کننده‌ها باشند).

دوم. فرآیند ساخت گیربکس‌های آسیاب گلوله‌ای

(الف) فرآیند تولید مسکن

(ب) فرآیند پردازش چرخ‌دنده (چرخ‌دنده‌های استوانه‌ای با سطح سخت، به عنوان مثال 20CrMnTi)

1. آماده سازی خالی:

• آهنگری: آهنگری قالبی (فاصله آهنگری ۵-۸ میلی‌متر)، و سپس نرمال‌سازی (۸۶۰-۸۸۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت، خنک‌سازی با هوا) برای از بین بردن تنش آهنگری، با سختی کنترل‌شده در ۱۸۰-۲۲۰HBW.

• بازرسی: دانشگاه یو تی برای عیوب داخلی (بدون ترک، حفره‌های انقباضی)، تن برای عیوب سطحی.

2. ماشینکاری خشن:

• تراشکاری: ماشینکاری قطر خارجی، سطوح انتهایی و سوراخ‌های داخلی با تراش سی ان سی (با در نظر گرفتن ۲-۳ میلی‌متر جای خالی در پرداخت نهایی)، و حصول اطمینان از عمود بودن مبنا ≤۰.۰۲ میلی‌متر/۱۰۰ میلی‌متر.

3. پردازش خالی دندان:

• سنبه‌کاری: سنبه‌کاری چرخ‌دنده برای ماشینکاری پروفیل‌های دندانه (با باقی گذاشتن 0.3-0.5 میلی‌متر جای سنگ‌زنی)، با خطای گام تجمعی ≤0.1 میلی‌متر و خطای مارپیچ ≤0.05 میلی‌متر/100 میلی‌متر.

• پخ زدن: برداشتن خارهای انتهای دندانه برای جلوگیری از ترک خوردن در حین عملیات حرارتی.

4. عملیات حرارتی:

• کربن‌دهی و کوئنچ: کربن‌دهی در دمای ۹۲۰-۹۴۰ درجه سانتیگراد (عمق پوسته ۱.۲-۲.۰ میلی‌متر، تنظیم‌شده توسط ماژول)، کوئنچ در دمای ۸۵۰ درجه سانتیگراد (خنک‌کاری با روغن) و تمپر کردن در دمای پایین در دمای ۲۰۰-۲۲۰ درجه سانتیگراد. سختی سطحی ۵۸-۶۲ راکول، سختی مغزی ۳۰-۴۵ راکول.

• صاف کردن: صاف کردن با فشار برای تغییر شکل بیش از حد مجاز (میزان انحراف شعاعی ههههه0.1mm)، جلوگیری از ضربه.

5. ماشینکاری نهایی:

• سنگ‌زنی داخلی/خارجی: سنگ‌زنی سوراخ‌های داخلی یا دایره‌های خارجی با استفاده از سطوح دندانه به عنوان مبنا (یا سنبه‌های اختصاصی)، با گردی ≤0.005 میلی‌متر و استوانه‌ای بودن ≤0.01 میلی‌متر/100 میلی‌متر.

• سنگ زنی چرخ دنده: سنگ زنی فرم سی ان سی یا سنگ زنی کرمی برای دستیابی به دقت پروفیل دندانه گیگابایت/T 10095.1-2008 درجه 6، دقت مارپیچ درجه 6 و زبری سطح را≤0.8μm.

• هونینگ (اختیاری): برای چرخ‌دنده‌های پرسرعت، هونینگ برای کاهش زبری سطح تا را≤0.4μm و به حداقل رساندن نویز ناشی از درگیری انجام می‌شود.

(ج) فرآیند پردازش شفت (شفت خروجی، به عنوان مثال 42CrMo)

1. آماده سازی خالی:

• آهنگری: آهنگری قالب باز یا آهنگری قالب (برای نسبت طول به قطر ههههه5)، و سپس نرماله کردن (850-870 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت، خنک کننده در هوا) برای کنترل سختی در 180-220HBW.

• بازرسی: دانشگاه یو تی برای عیوب داخلی، تن برای عیوب سطحی.

2. ماشینکاری خشن:

• تراشکاری: ماشینکاری پله‌ها، سطوح انتهایی و سوراخ‌های مرکزی با تراش سی ان سی (با در نظر گرفتن ۲-۳ میلی‌متر جای خالی در پرداخت نهایی).

3. کوئنچینگ و تمپرینگ:

• کوئنچ در دمای ۸۴۰-۸۶۰ درجه سانتیگراد (خنک‌سازی با روغن) و تمپر در دمای ۶۰۰-۶۲۰ درجه سانتیگراد (خنک‌سازی با هوا)، با سختی ۲۸۰-۳۲۰ هکتار بر کیلوگرم. خواص مکانیکی: استحکام کششی ≥۹۰۰ مگاپاسکال، چقرمگی ضربه ≥۶۰ ژول بر سانتی‌متر مربع.

4. ماشینکاری نیمه تمام:

• تراشکاری: مراحل تراشکاری (با جای سنگ‌زنی ۰.۵ تا ۱ میلی‌متر) و رزوه‌کاری (با جای سنگ‌زنی ۰.۱ تا ۰.۲ میلی‌متر) را تمام کنید.

• فرزکاری: فرزکاری سی ان سی شیارهای کلید (تقارن ≤0.05 میلی‌متر، تلرانس عمق ±0.05 میلی‌متر).

5. ماشینکاری نهایی:

• سنگ‌زنی: سنگ‌زنی استوانه‌ای سطوح اتصال یاتاقان و چرخ‌دنده (گرد بودن ≤0.003 میلی‌متر، استوانه‌ای بودن ≤0.005 میلی‌متر/100 میلی‌متر، زبری سطح را≤0.8μm)؛

• سنگ‌زنی رزوه (برای رزوه‌های با دقت بالا): تضمین دقت رزوه ۶g و زبری سطح را≤1.6μm.

(د) فرآیند مونتاژ

1. تمیز کردن و پیش تصفیه قطعات:

• تمام قطعات با نفت سفید تمیز می‌شوند (روغن و مواد زائد از بین می‌روند)؛ یاتاقان‌ها و آب‌بندها با مواد مخصوص تمیز، خشک و با روغن ضد زنگ پوشانده می‌شوند؛

• بررسی تناسب قطعات (مثلاً تناسب تداخلی H7/k6 برای یاتاقان‌ها و شفت‌ها، تناسب لقی H7/g6).

2. مونتاژ شفت:

• یاتاقان‌های پرس‌کاری: یاتاقان‌ها را برای پرس‌کاری روی یاتاقان‌های ژورنال تا دمای 80 تا 100 درجه سانتیگراد گرم کنید و از چکش‌کاری اجتناب کنید.

• مجموعه چرخ‌دنده-محور: برای اتصالات تداخلی از اتصالات گرم (چرخ‌دنده‌ها تا دمای ۱۲۰ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شوند) یا اتصالات سرد (محورها با نیتروژن مایع خنک می‌شوند) استفاده می‌شود. بررسی هم‌محوری پس از مونتاژ (میزان لنگی شعاعی ≤۰.۰۲ میلی‌متر).

3. مونتاژ داخل واحد:

• نصب اجزای شفت: نصب مجموعه شفت‌های ورودی، میانی و خروجی در محفظه پایینی. تنظیم موقعیت نشیمنگاه یاتاقان با استفاده از نشانگرهای عقربه‌ای برای اطمینان از موازی بودن شفت‌ها (≤0.03 میلی‌متر/1000 میلی‌متر)؛

• تنظیم درگیری چرخ‌دنده‌ها: بررسی میزان لقی (۰.۱۵ تا ۰.۳ میلی‌متر برای چرخ‌دنده‌های درجه ۶) با گیج‌های فیلر یا پرس سربی، و الگوهای تماس (≥۶۰٪ در امتداد ارتفاع دندانه، ≥۷۰٪ در امتداد طول دندانه) با خمیر علامت‌گذاری. بهینه‌سازی درگیری با تنظیم ضخامت شیم.

4. بسته شدن و چفت شدن محفظه:

• استفاده از درزگیر (مثلاً لوکیت 510) روی سطح اتصال محفظه پایینی، سپس بستن محفظه بالایی. سفت کردن پیچ‌ها به طور یکنواخت (به ترتیب مورب، ۲-۳ مرحله) تا گشتاور مشخص (مثلاً ۳۵۰-۴۰۰ نیوتن متر برای پیچ‌های M20)؛

• بررسی تناسب محفظه (سنجشگر 0.05 میلی‌متری نباید نفوذ کند).

5. نصب لوازم جانبی:

• نصب آب‌بندها (لبه‌های آب‌بند روغن چارچوب رو به داخل، با تداخل ۰.۱ تا ۰.۲ میلی‌متری با شفت‌ها)؛

• نصب سیستم‌های روانکاری (سنجش سطح روغن، هواکش، درپوش تخلیه). گیربکس‌های بزرگ پمپ‌های روغن، فیلترها و خنک‌کننده‌ها را اضافه می‌کنند.

6. اجرای آزمایشی بدون بار:

• پر کردن با روغن دنده (به عنوان مثال، روغن دنده صنعتی فشار قوی L-بیماری مزمن کلیه (CKD) 220) تا خط وسط گیج سطح روغن. کارکرد بدون بار به مدت ۲ ساعت با سرعت عملیاتی ۱.۲ برابر؛

• نظارت: بدون نویز غیرعادی (≤۸۵dB)، افزایش دمای یاتاقان ≤۴۰℃ (دمای محیط +۴۰℃)، بدون نشتی.

سوم. فرآیند بازرسی گیربکس

(الف) بازرسی مواد اولیه

• صدور گواهینامه موادتأیید گواهی‌های کارخانه (ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی)، به عنوان مثال، 20CrMnTi که نیاز به کروم 1.0-1.3٪، منگنز 0.8-1.1٪ دارد؛

• آزمایش‌های فیزیکی و شیمیایینمونه‌برداری برای آنالیز شیمیایی (طیف‌سنج خوانش مستقیم) و آزمایش‌های خواص مکانیکی (دستگاه‌های تست کشش و ضربه)؛

• بازرسی: ۱۰۰٪ دانشگاه یو تی برای قطعات آهنگری (جی بی/T 5000.15-2007 کلاس دوم) و تن برای سطوح ریخته‌گری بحرانی (بدون ترک یا منافذ).

(ب) بازرسی در حین فرآیند (گره‌های کلیدی)

1. بازرسی مسکن:

• محفظه‌های ریخته‌گری شده: بررسی‌های ابعادی (سی ام ام، تلرانس موقعیتی بحرانی سوراخ ≤0.05 میلی‌متر)، کیفیت سطح (بدون سوراخ شنی یا انقباض) و آزمایش فشار (0.3MPa به مدت 30 دقیقه، بدون نشتی)؛

• محفظه‌های جوش داده شده: دانشگاه یو تی/تن برای جوش‌ها (جی بی/T 5000.3-2007 کلاس دوم) و تغییر شکل پس از جوشکاری (صاف بودن ≤0.05mm/100mm).

2. بازرسی چرخ دنده:

• عملیات حرارتی پس از سانحه: سختی سطح (۵۸-۶۲HRC، تستر راکول)، عمق پوسته (۱.۲-۲.۰ میلی‌متر، روش متالوگرافی)، سختی هسته (۳۰-۴۵HRC)؛

• پس از پرداخت: دقت پروفیل دندانه (مرکز اندازه‌گیری دنده، درجه ۶)، دقت مارپیچ (درجه ۶)، خطای گام تجمعی (≤۰.۰۵ میلی‌متر) و زبری سطح (را≤۰.۸μm، پروفیل‌متر).

3. بازرسی شفت:

• عملیات حرارتی پس از ذوب: سختی (280-320HBW، تستر برینل) و یکنواختی لایه کوئنچ-تمپر شده؛

• پس از اتمام کار: میزان گردی ژورنال (≤0.003 میلی‌متر، دستگاه اندازه‌گیری گردی)، استوانه‌ای بودن (≤0.005 میلی‌متر/100 میلی‌متر) و تقارن شیار کلید (≤0.03 میلی‌متر، نشانگر عقربه‌ای + بلوک V شکل).

(ج) بازرسی نهایی محصول

1. ظاهر و ابعاد:

• کیفیت رنگ (بدون ریزش یا پوسته شدن، ضخامت ۶۰-۸۰ میکرومتر، ضخامت سنج پوشش) و علائم واضح (مدل، نسبت، وزن)؛

• ابعاد نصب (ارتفاع مرکز شفت ورودی/خروجی، قطر توپی فلنج، آزمایش شده توسط سی ام ام، تلرانس ±0.1 میلی‌متر).

2. تست عملکرد:

• راندمان: محاسبه شده از طریق سنسورهای گشتاور (≥90%)؛

• لرزش: سرعت لرزش ≤1.1 میلی‌متر بر ثانیه (گیگابایت/T 6404.2-2005، لرزش‌سنج)؛

• آزمون بدون بار: به مدت ۲ ساعت کار، نظارت بر دمای یاتاقان (≤۸۰℃، دماسنج مادون قرمز)، نویز (≤۸۵dB، دستگاه سنجش سطح صدا) و نشتی؛

• تست باربارگذاری پله‌ای با ۲۵٪، ۵۰٪، ۷۵٪، ۱۰۰٪ توان نامی (۱ ساعت در هر پله)، با بار ۱۰۰٪ به مدت ۴ ساعت؛

• تست اضافه بار: ۱۲۵٪ بار نامی به مدت ۱ دقیقه، بررسی تغییر شکل پلاستیک در چرخ‌دنده‌ها و یاتاقان‌ها.

3. بازرسی نهایی قبل از بسته بندی:

• تمیز کردن باقیمانده‌های روغن، پر کردن با روغن ضد زنگ، تأیید لوازم جانبی (دفترچه‌های راهنما، گواهینامه‌ها، لیست قطعات یدکی) و اطمینان از بسته‌بندی مقاوم در برابر آب و هوا/ضربه.