بلوک یاتاقان، یک جزء کلیدی در سنگ شکن های فکی، از طریق یاتاقان ها از شفت خارج از مرکز پشتیبانی می کند و بارهای شعاعی/محوری را تحمل می کند. این بلوک که از کیوتی۵۰۰-7/HT350/ZG35SiMn ساخته شده است، شامل یک بدنه یاتاقان با قطر داخلی دقیق (تلرانس H7)، فلنج نصب، شیارهای آب بندی و دنده های شعاعی است.
تولید شامل ریخته‌گری چدن داکتیل (ریخته‌گری در دمای ۱۳۵۰ تا ۱۴۲۰ درجه سانتیگراد) با کروی‌سازی و به دنبال آن ماشینکاری دقیق (را سوراخ ≤۱.۶ میکرومتر) و عملیات سطحی است. کنترل کیفیت شامل بررسی کروی‌سازی (≥۸۰٪)، بازرسی ابعادی (هم‌محوری ≤۰.۰۵ میلی‌متر) و آزمایش بارگذاری (۱.۵ برابر بار نامی، تغییر شکل ≤۰.۰۵ میلی‌متر) است.
این قطعه که برای عملکرد پایدار شفت خارج از مرکز بسیار مهم است، با روانکاری مناسب، 3 تا 5 سال کارکرد را تضمین می‌کند و از عمر یاتاقان و راندمان سنگ شکن محافظت می‌کند.
مقدمه‌ای مفصل بر اجزای بلوک یاتاقان سنگ شکن‌های فکی
بلوک یاتاقان یک جزء اصلی در سنگ شکن های فکی است که از شفت خارج از مرکز پشتیبانی می کند. این بلوک که در سوراخ های بلوک یاتاقان صفحات جانبی نصب شده است، حرکت چرخشی شفت خارج از مرکز را از طریق یاتاقان ها به حرکت نوسانی فک نوسانی تبدیل می کند، در حالی که بارهای شعاعی و محوری ایجاد شده در طول خردایش را تحمل می کند. دقت ساختاری و ظرفیت تحمل بار آن مستقیماً بر پایداری عملیاتی شفت خارج از مرکز، عمر مفید یاتاقان و سطح کلی ارتعاش/صدای سنگ شکن تأثیر می گذارد و آن را به یک جزء پشتیبانی انتقال حیاتی برای عملکرد کارآمد تجهیزات تبدیل می کند.
I. ترکیب و ساختار بلوک یاتاقان
بلوک‌های یاتاقان برای تطبیق با انواع مختلف یاتاقان (عمدتاً یاتاقان‌های غلتکی کروی) و مشخصات سنگ‌شکن (50 تا 200 کیلوگرم برای واحدهای کوچک/متوسط، بیش از 500 کیلوگرم برای واحدهای بزرگ) طراحی شده‌اند. اجزای اصلی و ویژگی‌های ساختاری آنها به شرح زیر است:
بدنه یاتاقان ساختار تحمل بار هسته، استوانه‌ای یا بلوکی شکل، ساخته شده از چدن خاکستری با مقاومت بالا (HT350)، چدن داکتیل (کیوتی۵۰۰-7) یا فولاد ریخته‌گری (ZG35SiMn). بدنه‌های چدنی میرایی ارتعاش خوبی دارند (مناسب برای سنگ‌شکن‌های کوچک/متوسط)، در حالی که بدنه‌های فولادی ریخته‌گری استحکام بالاتری دارند (مناسب برای سنگ‌شکن‌های بزرگ). بدنه دارای یک سوراخ دقیق برای نصب یاتاقان، با فلنج‌های نصب خارجی و دنده‌های تقویت‌کننده است. ساختار کلی باید در برابر تغییر شکل پلاستیک تحت بار نامی ۱.۵ برابر مقاومت کند.
بلبرینگ سوراخ دار یک سوراخ دقیق در مرکز بدنه برای نصب حلقه بیرونی یاتاقان، با تلرانس H7 (تداخل در انطباق) بر اساس الزامات یاتاقان. زبری سطح داخلی را ≤1.6 میکرومتر است (برای کاهش سایش حلقه بیرونی یاتاقان). پله‌هایی (با عرض 10 تا 20 میلی‌متر) در دو انتهای سوراخ، یاتاقان و پوشش آب‌بندی را قرار می‌دهند، به طوری که عمود بودن سطوح پله بر محور سوراخ ≤0.02 میلی‌متر/100 میلی‌متر باشد تا توزیع یکنواخت نیرو پس از نصب یاتاقان تضمین شود.
فلنج نصب یک سازه فلنج‌دار در یک یا هر دو انتهای بدنه، 10 تا 20 میلی‌متر ضخیم‌تر از بدنه، برای اتصال پیچی به صفحات جانبی. سطح فلنج دارای 4 تا 8 سوراخ پیچ محیطی (M16-M36) با تلرانس موقعیتی ±0.2 میلی‌متر است. صافی سطح اتصال با صفحه جانبی ≤0.1 میلی‌متر/100 میلی‌متر است تا از بارگذاری خارج از مرکز پس از نصب جلوگیری شود.
ساختار آب‌بندی (شیار آب‌بندی) شیارهای آب‌بندی (به عرض ۸ تا ۱۵ میلی‌متر، عمق ۳ تا ۵ میلی‌متر) در دو انتهای محفظه یاتاقان، محل قرارگیری آب‌بندهای روغن یا آب‌بندهای لابیرنتی، که از نشت روان‌کننده و ورود گرد و غبار جلوگیری می‌کند. هم‌محوری شیار آب‌بندی با محفظه یاتاقان ≤۰.۰۵ میلی‌متر است تا از سایش آب‌بند به دلیل خروج از مرکز جلوگیری شود.
سازه‌های تقویتی و کمکی
دنده‌های شعاعیشیارهای شعاعی با ضخامت ۱۵ تا ۳۰ میلی‌متر در قسمت بیرونی بدنه، تکیه‌گاه‌های مثلثی را با فلنج نصب تشکیل می‌دهند و مقاومت در برابر بار شعاعی (انحراف ≤۰.۱ میلی‌متر بر متر) را افزایش می‌دهند.
سوراخ پر کردن روغنیک سوراخ رزوه‌دار M10-M16 در سمت بدنه به یک گریس‌خور یا لوله روغن‌کاری برای روغن‌کاری یاتاقان متصل می‌شود. کانال با قطر 3 تا 5 میلی‌متر به سوراخ یاتاقان متصل می‌شود تا روغن‌کاری کافی تضمین شود.
پیدا کردن رئیس (اختیاری)یک برآمدگی حلقوی (به ارتفاع ۳ تا ۵ میلی‌متر) در برخی از سطوح فلنج با یک شیار در صفحه کناری جفت می‌شود و انحراف موقعیت را برای بهبود دقت نصب به ≤۰.۰۵ میلی‌متر محدود می‌کند.
بلوک‌های یاتاقان چدن داکتیل به دلیل تعادل بین استحکام و میرایی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. فرآیند ریخته‌گری، سرعت کروی شدن و کیفیت داخلی را تضمین می‌کند:
آماده سازی قالب و ماسه
قالب‌های ماسه‌ای رزینی با الگوهای چوبی یا فلزی بر اساس مدل‌های سه‌بعدی استفاده می‌شوند. انقباض مجاز ۱.۰٪ تا ۱.۵٪ (انقباض خطی چدن داکتیل) در نظر گرفته شده است. سوراخ یاتاقان با هسته‌های ماسه‌ای پوشیده شده با رنگ گرافیتی (ضخامت ۰.۵ تا ۱ میلی‌متر) برای بهبود دقت سطح تشکیل می‌شود.
ترازبندی هسته ماسه‌ای، انحراف عمود بر قطر داخلی یاتاقان را تا ≤0.1 میلی‌متر بر متر تضمین می‌کند تا از خروج از مرکز در قطعات ریخته‌گری جلوگیری شود.
ذوب و کروی شدن
چدن کم گوگرد (S ≤0.03%)، فولاد قراضه و مواد برگشتی در کوره القایی تا دمای 1450 تا 1480 درجه سانتیگراد ذوب می‌شوند. ترکیب شیمیایی تنظیم می‌شود (C 3.6%-3.8%، سی 2.5%-2.8%، منگنز ≤0.5%).
کروی‌سازی: با استفاده از 冲入法، عامل کروی‌سازی (آلیاژ منیزیم خاکی کمیاب، ۱.۲٪ تا ۱.۵٪) و ماده تلقیحی (۷۵٪ فروسیلیکون، ۰.۸٪ تا ۱.۰٪) به پاتیل اضافه می‌شوند. دمای مذاب پس از عملیات ۱۳۸۰ تا ۱۴۲۰ درجه سانتیگراد است و نرخ کروی‌سازی ≥۸۰٪ (درجه ≥۳) است.
ریختن و خنک کردن
سیستم ریختن از کف، از مرکز کف بدنه در دمای ۱۳۵۰ تا ۱۳۸۰ درجه سانتیگراد پر می‌شود. زمان ریختن ۳ تا ۱۰ دقیقه (با وزن ۵۰ تا ۵۰۰ کیلوگرم) است تا پر شدن یکنواخت و بدون گیر کردن سرباره تضمین شود.
قطعات ریخته‌گری شده در قالب تا دمای زیر ۳۰۰ درجه سانتیگراد خنک می‌شوند تا از ترک خوردن ناشی از خنک شدن سریع جلوگیری شود.
عملیات حرارتی
آنیل کردن: قطعات ریخته‌گری شده تا دمای ۵۵۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شوند، به مدت ۳ تا ۴ ساعت در این دما نگه داشته می‌شوند، سپس در کوره تا دمای ۲۰۰ درجه سانتیگراد خنک می‌شوند تا تنش پسماند (≤۸۰ مگاپاسکال) از بین برود و از تغییر شکل ناشی از ماشینکاری جلوگیری شود. قطعات فولادی ریخته‌گری شده برای ساختار یکنواخت، تحت عملیات نرماله کردن (۸۵۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت، خنک شده در هوا) قرار می‌گیرند.
سوم. فرآیند ماشینکاری بلوک‌های یاتاقان
ماشینکاری خشن
با استفاده از سطح فلنج به عنوان مبنا، سوراخ یاتاقان با دستگاه تراش یا مرکز ماشینکاری عمودی، تراشکاری/فرزکاری خشن (با 2 تا 3 میلی‌متر پرداخت اضافی) می‌شود. سطح فلنج با فرزکاری خشن (با 1 تا 2 میلی‌متر پرداخت اضافی) تراش داده می‌شود تا از عمود بودن ≤0.3 میلی‌متر/100 میلی‌متر بین محور سوراخ و سطح فلنج اطمینان حاصل شود.
سوراخ‌های پیچ و پر کردن روغن با مته (با فاصله ۱ میلی‌متر) ایجاد می‌شوند و شیارهای آب‌بندی با تراشکاری خشن‌کاری می‌شوند (با فاصله ۰.۵ میلی‌متر در عرض/عمق).
درمان پیری
پس از خشن‌کاری، پیرسازی مصنوعی (۲۰۰ تا ۲۵۰ درجه سانتیگراد به مدت ۴ ساعت برای چدن؛ ۳۰۰ تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد به مدت ۶ ساعت برای فولاد ریخته‌گری) انجام می‌شود تا تنش ماشینکاری بیشتر کاهش یابد و ابعاد تثبیت شوند.
ماشینکاری نهایی
سوراخ‌کاری یاتاقان: سوراخ‌کاری نهایی روی دستگاه تراش سی ان سی یا ماشین بورینگ با ابزار الماسه (چدن) یا ابزار کاربیدی (فولاد ریخته‌گری) با تلرانس H7، را ≤1.6 میکرومتر و استوانه‌ای بودن ≤0.005 میلی‌متر/100 میلی‌متر.
سطح فلنج: فرزکاری نهایی تا مسطح بودن ≤0.1 میلی‌متر/100 میلی‌متر، عمود بودن بر محور سوراخ ≤0.01 میلی‌متر/100 میلی‌متر و را ≤3.2 میکرومتر.
شیارها و رزوه‌های آب‌بندی: شیارهای آب‌بندی تراش‌خورده (با تلرانس ±0.1 میلی‌متر) و سوراخ‌های روغن‌کاری شده (رزوه 6H) آب‌بندی و اتصال مطمئن بست را تضمین می‌کنند.
درمان سطحی
سطوح ماشینکاری نشده، پولیش شده و با پوشش ضد زنگ (فسفاته شده برای چدن) رنگ‌آمیزی می‌شوند. سطوح ماشینکاری شده روغن ضد زنگ دریافت می‌کنند. سوراخ‌های یاتاقان برای واحدهای بزرگ ممکن است برای مقاومت در برابر سایش، فسفاته یا با کروم (5 تا 10 میکرومتر) آبکاری شوند.
چهارم. فرآیند کنترل کیفیت
کیفیت ریخته‌گری
بازرسی بصری: بدون ترک، انقباض یا سوراخ شن. سطح سوراخ یاتاقان باید عاری از منافذ یا ناخالصی‌هایی با قطر ≥1 میلی‌متر باشد.
کیفیت داخلی: چدن داکتیل از نظر میزان کروی شدن (≥80%) و مورفولوژی گرافیت (عمدتاً کروی) بررسی می‌شود. فولاد ریخته‌گری شده تحت آزمایش اولتراسونیک (دانشگاه یو تی) قرار می‌گیرد و هیچ نقصی با ابعاد ≥φ2 میلی‌متر در فاصله 20 میلی‌متری از سوراخ یاتاقان مشاهده نمی‌شود.
خواص مکانیکی: نمونه‌برداری برای سختی (کیوتی۵۰۰-7: 170-230 اچ بی دبلیو؛ ZG35SiMn: 220-260 اچ بی دبلیو) و استحکام کششی (کیوتی۵۰۰-7: ≥500 مگاپاسکال).
دقت ابعادی
دستگاه‌های اندازه‌گیری مختصات، قطر سوراخ یاتاقان (H7)، استوانه‌ای بودن، عمود بودن بر فلنج و موقعیت سوراخ پیچ را با انحرافات کلیدی کمتر یا مساوی 50٪ از تلرانس‌های طراحی، تأیید می‌کنند.
یک گیج عقربه‌ای، صافی فلنج (≤0.1 میلی‌متر/100 میلی‌متر) و هم‌محوری شیار آب‌بندی (≤0.05 میلی‌متر) را بررسی می‌کند.
تست مونتاژ
تناسب بلبرینگ: یک حلقه بیرونی بلبرینگ استاندارد به داخل سوراخ فشار داده می‌شود تا تداخل (0.01-0.03 میلی‌متر) بررسی شود و از عدم شل بودن یا سفتی بیش از حد اطمینان حاصل شود.
آزمایش آب‌بندی: آب‌بندی‌ها برای آزمایش فشار 0.3 مگاپاسکال (30 دقیقه) بدون نشت روان‌کننده نصب می‌شوند.
تست بار
بارگذاری استاتیکی با بار شعاعی نامی ۱.۵ برابر به مدت ۱ ساعت، تغییر شکل ≤۰.۰۵ میلی‌متر را بدون هیچ تغییر شکل باقیمانده پس از باربرداری نشان می‌دهد.
با طول عمر مفید ۳ تا ۵ سال (بسته به روانکاری و شرایط عملیاتی)، بلوک‌های یاتاقان برای عملکرد خود به کنترل دقیق فرآیند متکی هستند. نگهداری معمول شامل بررسی آب‌بندی‌ها و سفتی پیچ‌ها برای جلوگیری از خرابی زودرس ناشی از بارگذاری خارج از مرکز یا روانکاری ضعیف است.
