این مقاله به جزئیات غلاف شفت اصلی سنگ‌شکن‌های مخروطی، یک جزء حیاتی که بین شفت اصلی و مجموعه خارج از مرکز قرار دارد، می‌پردازد. این غلاف عمدتاً در پشتیبانی شعاعی، کاهش اصطکاک، توزیع بار و حفظ روانکاری عمل می‌کند. این جزء شامل بدنه غلاف، سوراخ داخلی، سطح خارجی، کانال‌های روانکاری، فلنج (در برخی طرح‌ها) و شیارهای نشانگر سایش است که هر کدام ویژگی‌های ساختاری خاصی دارند. فرآیند ریخته‌گری برای بدنه غلاف برنزی، شامل یون ماده (فسفر برنز)، ساخت الگو، قالب‌گیری، ذوب، ریختن، عملیات حرارتی و بازرسی، به تفصیل شرح داده شده است. فرآیند ماشینکاری و تولید نیز شرح داده شده است که شامل ماشینکاری خشن/پرداخت، عملیات سطحی و آماده‌سازی مونتاژ می‌شود. علاوه بر این، اقدامات کنترل کیفیت مانند اعتبارسنجی مواد، بررسی دقت ابعادی، بازرسی کیفیت سطح، آزمایش عملکردی و آزمایش مقاومت در برابر سایش مشخص شده است. این فرآیندها تضمین می‌کنند که غلاف شفت اصلی پشتیبانی قابل اعتماد و کاهش اصطکاک را فراهم می‌کند و باعث افزایش کارایی و عمر مفید سنگ‌شکن مخروطی تحت بارهای سنگین می‌شود.
مقدمه‌ای مفصل بر قطعه غلاف اصلی شفت سنگ‌شکن مخروطی
۱. عملکرد و نقش غلاف اصلی شفت
غلاف شفت اصلی (که بوش شفت اصلی نیز نامیده می‌شود) یک قطعه حیاتی در سنگ‌شکن‌های مخروطی است که بین شفت اصلی و مجموعه خارج از مرکز قرار می‌گیرد. وظایف اصلی آن عبارتند از:
پشتیبانی شعاعیتثبیت شفت اصلی در حین چرخش با سرعت بالا، تضمین هم‌ترازی متحدالمرکز با غلاف خارج از مرکز برای جلوگیری از لرزش.
کاهش اصطکاک: به عنوان یک رابط مقاوم در برابر سایش بین شفت اصلی چرخان و اجزای ثابت یا نیمه ثابت عمل می‌کند و تماس فلز با فلز را به حداقل می‌رساند.
توزیع بارجذب نیروهای شعاعی ایجاد شده در هنگام خرد شدن، محافظت از شفت اصلی در برابر تنش بیش از حد و خرابی زودرس.
احتباس روغن کاری: حاوی روان‌کننده‌ها در فضای بین غلاف و شفت، که یک لایه روغن هیدرودینامیکی را برای عملکرد روان حفظ می‌کند.
۲. ترکیب و ساختار غلاف اصلی شفت
غلاف اصلی شفت معمولاً یک قطعه توخالی استوانه‌ای یا مخروطی با ابعاد داخلی و خارجی دقیق است که شامل موارد زیر است:
بدنه آستینساختار استوانه‌ای هسته، معمولاً از برنز ریخته‌گری شده با استحکام بالا (مثلاً CuSn10Pb1) یا فولاد آلیاژی (42CrMo) با سطح مقاوم در برابر سایش ساخته شده است. طول و ضخامت آن بسته به مدل سنگ‌شکن متفاوت است و با قطر شفت اصلی و الزامات بار مطابقت دارد.
سوراخ داخلیسوراخ مرکزی ماشینکاری شده با دقت که با فاصله کنترل شده (0.1 تا 0.3 میلی‌متر) روی شفت اصلی قرار می‌گیرد و امکان چرخش را در حین حفظ لایه روانکار فراهم می‌کند. این سوراخ ممکن است دارای شیارهای مارپیچی یا محفظه‌های روغن برای افزایش توزیع روانکار باشد.
سطح بیرونیماشین‌کاری شده تا محکم در غلاف یا قاب خارج از مرکز قرار گیرد، اغلب با پروفیل مخروطی (۱:۱۰ یا ۱:۲۰) برای انطباق تداخلی، از حرکت نسبی زیر بار جلوگیری می‌کند.
کانال‌های روانکاریسوراخ‌های محوری یا شعاعی که در غلاف ایجاد می‌شوند تا روغن را از سیستم روانکاری اصلی به دهانه داخلی منتقل کنند و روانکاری مداوم را در سطح مشترک شفت-غلاف تضمین کنند.
فلنج یا یقه (در برخی طرح‌ها): یک برآمدگی شعاعی در یک انتها برای قرار دادن محوری غلاف، که از جابجایی محوری در حین کار جلوگیری می‌کند.
شیارهای نشانگر سایششیارهای محیطی کم‌عمق روی لوله داخلی برای نشان دادن بصری میزان سایش - وقتی شیارها ساییده می‌شوند، غلاف نیاز به تعویض دارد.
۳. فرآیند ریخته‌گری برای بدنه غلاف
برای غلاف‌های برنزی (که به دلیل خواص ضد اصطکاک عالی رایج‌تر هستند)، فرآیند ریخته‌گری به شرح زیر است:
انتخاب موادبرنز فسفر (CuSn10Pb1) به دلیل مقاومت بالا در برابر سایش، رسانایی حرارتی خوب و سازگاری با شفت‌های فولادی ترجیح داده می‌شود. این آلیاژ حاوی 10٪ قلع (اس ان)، 1٪ سرب (سرب) و مس (مس) متعادل برای ماشینکاری بهینه است.
الگوسازییک الگوی فلزی یا مومی برای تکرار هندسه غلاف، شامل سوراخ داخلی، سطح خارجی و کانال‌های روانکاری، ایجاد می‌شود. برای ریخته‌گری دقیق (که برای طرح‌های پیچیده استفاده می‌شود)، الگوهای مومی روی یک اسپرو مونتاژ می‌شوند.
قالب‌گیری:
برای ریخته‌گری ماسه‌ای: قالب‌های ماسه‌ای رزینی در اطراف الگو ساخته می‌شوند و یک هسته برای شکل دادن به سوراخ داخلی وجود دارد.
برای ریخته‌گری دقیق: الگوهای مومی با دوغاب سرامیکی پوشانده می‌شوند، خشک می‌شوند تا به شکل پوسته درآیند، سپس ذوب می‌شوند تا یک قالب سرامیکی توخالی باقی بماند.
ذوب و ریختنبرنز در کوره القایی در دمای 1080 تا 1120 درجه سانتیگراد ذوب می‌شود. فلز مذاب تحت نیروی جاذبه یا فشار به داخل قالب ریخته می‌شود و پر شدن کامل مقاطع نازک (مثلاً لبه‌های فلنج) را تضمین می‌کند.
خنک‌سازی و تخلیهقطعه ریخته‌گری شده تا دمای اتاق خنک می‌شود، سپس از قالب خارج می‌شود. ریخته‌گری‌های ماسه‌ای تحت عملیات شات بلاست قرار می‌گیرند تا ماسه باقیمانده از بین برود؛ در ریخته‌گری‌های دقیق، پوسته‌های سرامیکی از طریق ارتعاش یا جت آب برداشته می‌شوند.
عملیات حرارتیغلاف‌های برنزی به مدت ۱ تا ۲ ساعت در دمای ۶۰۰ تا ۶۵۰ درجه سانتیگراد آنیل می‌شوند، سپس برای کاهش تنش داخلی و بهبود قابلیت ماشینکاری، در هوا خنک می‌شوند.
بازرسی ریخته گریبررسی‌های بصری برای عیوب سطحی (تخلخل، ترک یا پر شدن ناقص). آزمایش اولتراسونیک (دانشگاه یو تی) عیوب داخلی را تشخیص می‌دهد و تضمین می‌کند که هیچ عیوبی بزرگتر از φ1 میلی‌متر در نواحی حساس تحت بار وجود ندارد.
۴. فرآیند ماشینکاری و تولید
ماشینکاری خشن:
سطح بیرونی و فلنج (در صورت وجود) برای حذف مواد اضافی چرخانده می‌شوند و 0.5 تا 1 میلی‌متر فضای اضافی برای پرداخت باقی می‌ماند.
سوراخ داخلی به صورت خشن سوراخ شده و به اندازه تقریبی تراشیده می‌شود و ماشینکاری اولیه سوراخ‌های کانال روانکاری انجام می‌شود.
ماشینکاری نهایی:
سوراخ داخلی: با دقت برای رسیدن به تلرانس آی تی۶، با زبری سطح را0.4-0.8 میکرومتر برای کاهش اصطکاک، تیز شده است. شیارهای مارپیچی (در صورت نیاز) با استفاده از دستگاه تراش سی ان سی با ابزار شیارزنی، با عمق و گام کنترل شده تا ±0.02 میلی‌متر، بریده می‌شوند.
سطح بیرونی: با تلرانس آی تی۷ به یک پروفیل مخروطی یا استوانه‌ای (بسته به طراحی) سنگ‌زنی شده و از تطابق محکم آن با غلاف خارج از مرکز اطمینان حاصل شود. سطوح مخروطی با استفاده از گیج مخروطی تأیید می‌شوند.
کانال‌های روغن‌کاری: برای اتصال به سیستم روغن‌کاری سنگ‌شکن، سوراخ‌کاری و شیارزنی شده‌اند و لبه‌های آنها پلیسه‌گیری شده تا از انسداد جریان روغن جلوگیری شود.
درمان سطحی:
سوراخ داخلی ممکن است با یک روان‌کننده جامد (مثلاً دی‌سولفید مولیبدن) پوشانده شود یا برای افزایش مقاومت در برابر سایش، با کروم سخت (با ضخامت ۵ تا ۱۰ میکرومتر) آبکاری الکتریکی شود.
سطح بیرونی صیقل داده می‌شود تا پلیسه‌ها از بین بروند و تداخل مناسب با اجزای جفت شونده تضمین شود.
آماده سازی مونتاژ:
غلاف (200 تا 300 درجه سانتیگراد) گرم می‌شود تا قطر خارجی آن برای قرار گرفتن در غلاف خارج از مرکز (انقباض انقباضی) منبسط شود.
پس از خنک شدن، فاصله داخلی لوله با شفت اصلی با استفاده از گیج‌های فیلر اندازه‌گیری می‌شود تا از مطابقت آن با مشخصات (0.1-0.3 میلی‌متر) اطمینان حاصل شود.
۵. فرآیندهای کنترل کیفیت
اعتبارسنجی موادآنالیز طیف‌سنجی، ترکیب برنز (مس: ۸۸-۹۰٪، قلع: ۹-۱۱٪، سرب: ۰.۵-۱.۵٪) را تأیید می‌کند. آزمایش سختی (۸۰-۱۰۰ اچ بی دبلیو) تضمین می‌کند که خواص مواد مطابق با استانداردها باشد.
بررسی دقت ابعادی:
دستگاه اندازه‌گیری مختصات (سی ام ام) قطر داخلی سوراخ، قطر خارجی، زاویه مخروطی و ابعاد شیار را تأیید می‌کند.
میزان گردی سوراخ داخلی با دستگاه تست گردی اندازه‌گیری می‌شود و انحراف مورد نیاز ≤0.005 میلی‌متر است.
بازرسی کیفیت سطح:
زبری سطح داخلی سوراخ با یک پروفیل‌متر بررسی می‌شود و را ≤0.8 میکرومتر تضمین می‌شود.
آزمایش چشمی و رنگ نافذ (دی پی تی) ترک‌ها یا خراش‌های روی سطوح بحرانی را تشخیص می‌دهد.
تست عملکردی:
تأیید لقی: غلاف به صورت آزمایشی بر روی یک شفت آزمایشی نصب می‌شود تا لقی شعاعی در محدوده طراحی تأیید شود.
آزمایش جریان روانکاری: روغن از طریق کانال‌هایی پمپ می‌شود تا از جریان بدون مانع به شیارهای داخلی سیلندر اطمینان حاصل شود.
آزمایش مقاومت در برابر سایش:
یک غلاف نمونه تحت آزمایش سایش تسریع‌شده تحت شرایط بار و سرعت شبیه‌سازی‌شده قرار می‌گیرد و نرخ سایش ≤0.01 میلی‌متر در 100 ساعت تأیید می‌شود.
ساخت دقیق غلاف شفت اصلی و کنترل کیفیت دقیق، پشتیبانی قابل اعتماد و کاهش اصطکاک را تضمین می‌کند و به طور مستقیم به کارایی و عمر مفید سنگ شکن مخروطی تحت بارهای سنگین خردایش کمک می‌کند.
