شفت خارج از مرکز، یکی از اجزای اصلی سنگ شکن های فکی، حرکت چرخشی را از طریق ساختار خارج از مرکز خود، شامل گردنه های شفت اصلی/خارج از مرکز، بدنه شفت و فیله های انتقالی، به حرکت رفت و برگشتی فک نوسانی تبدیل می کند. این شفت که از آلیاژهای با استحکام بالا (به عنوان مثال، 40CrNiMo) ساخته شده است، برای استحکام (استحکام کششی ≥800 مگاپاسکال) تحت آهنگری (یا ریخته گری برای مدل های کوچک)، ماشینکاری دقیق (سنگ زنی تا تلرانس آی تی۶) و عملیات حرارتی (کوینچ/تمپر) قرار می گیرد.
کنترل کیفیت شامل بررسی ترکیب مواد، دانشگاه یو تی/تن برای عیوب داخلی/سطحی، و آزمایش تعادل دینامیکی (عدم تعادل باقیمانده ≤10 گرم بر سانتی‌متر مربع) است. با طول عمر 5 تا 8 سال، عملکرد پایدار سنگ‌شکن را تحت بارهای زیاد تضمین می‌کند.
مقدمه‌ای مفصل بر اجزای شفت خارج از مرکز سنگ شکن‌های فکی
شفت خارج از مرکز، قطعه‌ی دددحه ...
I. ترکیب و ساختار شفت خارج از مرکز
طراحی ساختاری شفت خارج از مرکز، راندمان انتقال نیرو و مقاومت در برابر خستگی را متعادل می‌کند. اجزای اصلی و ویژگی‌های ساختاری آن عبارتند از:
گردن شفت: به گردن شفت اصلی و گردن شفت خارج از مرکز تقسیم می‌شود. گردن شفت اصلی یک قطعه استوانه‌ای است که با محفظه یاتاقان قاب مطابقت دارد و به عنوان مرکز چرخش عمل می‌کند و نیاز به استوانه‌ای بودن بالا و دقت سطح دارد. گردن شفت خارج از مرکز به یاتاقان فک نوسانی متصل می‌شود و محور آن از محور گردن شفت اصلی به اندازه یک انحراف (معمولاً ۱/۴ تا ۱/۳ قطر شفت) خارج می‌شود. این انحراف، حرکت چرخشی را به نوسان فک متحرک تبدیل می‌کند.
بدنه شفت: بخش میانی که گردن شفت اصلی و گردن شفت خارج از مرکز را به هم متصل می‌کند، اغلب پله‌ای یا استوانه‌ای است. شفت‌های خارج از مرکز بزرگ ممکن است شیارهای کاهش وزن روی بدنه شفت داشته باشند (کاهش وزن بدون کاهش استحکام). برخی از بدنه‌های شفت دارای شیارهایی برای قرار دادن کلیدهای چرخ طیار یا قرقره هستند.
فیله‌های انتقالیاتصالات بین گردن اصلی شفت، گردن خارج از مرکز شفت و بدنه شفت از فیلت‌های انتقالی با شعاع بزرگ (معمولاً R ≥ 5 میلی‌متر) برای کاهش تمرکز تنش و جلوگیری از شکستگی ناشی از خستگی استفاده می‌کنند (اینها نواحی از نظر ساختاری ضعیف هستند).
چهره‌های پایانیهر دو سطح انتهایی شفت به صورت صاف ماشینکاری شده‌اند تا به عنوان مرجع موقعیت‌یابی برای چرخ طیار و قرقره عمل کنند. برخی از سطوح انتهایی دارای سوراخ‌های مرکزی هستند (برای موقعیت‌یابی انگشتانه در حین ماشینکاری).
شفت خارج از مرکز معمولاً از فولاد آلیاژی با استحکام بالا ساخته می‌شود. سنگ‌شکن‌های کوچک تا متوسط از فولاد ۴۵# (پس از کوئنچ و تمپر) استفاده می‌کنند، در حالی که دستگاه‌های متوسط تا بزرگ از فولادهای ۴۰CrNiMo، ۳۵CrMo یا سایر فولادهای آلیاژی (آهنگری و تمپر شده) استفاده می‌کنند که استحکام کششی ۸۰۰ مگاپاسکال، استحکام تسلیم ۶۰۰ مگاپاسکال و انرژی ضربه (۲۰- درجه سانتیگراد) ۴۰ ژول را تضمین می‌کند.
دوم. فرآیند ریخته‌گری شفت خارج از مرکز
شفت‌های خارج از مرکز عمدتاً از طریق آهنگری تولید می‌شوند (ریخته‌گری برای برآورده کردن الزامات استحکام بالا دشوار است)، اما ریخته‌گری برای برخی تجهیزات کوچک و ساده استفاده می‌شود. جزئیات فرآیند ریخته‌گری به شرح زیر است:
آماده سازی قالب
ریخته‌گری ماسه‌ای (ماسه رزینی) استفاده می‌شود. الگوهای چوبی یا فلزی بر اساس ساختار شفت ساخته می‌شوند و ۸ تا ۱۲ میلی‌متر فضای خالی برای آهنگری/ماشینکاری (با در نظر گرفتن انقباض ریخته‌گری و نیازهای پردازش بعدی) در نظر گرفته می‌شود.
حفره قالب مجهز به سیستم راهگاهی و بالابر مناسبی است تا از پر شدن کامل فلز مذاب اطمینان حاصل شود. شفت‌های بزرگ از ریختن مرحله‌ای برای جلوگیری از حفره‌های انقباضی و تخلخل استفاده می‌کنند.
ذوب و ریختن
آهن خام مرغوب و قراضه فولاد با محتوای فسفر و گوگرد کم در کوره‌ای با فرکانس متوسط ذوب می‌شوند و فولاد ریخته‌گری آلیاژی (مثلاً ZG35CrMo) با ترکیب شیمیایی کنترل‌شده (C: 0.32–0.40%، کروم: 0.8–1.1%، مو: 0.15–0.25%) تولید می‌کنند.
دمای ریختن در دمای ۱۵۲۰ تا ۱۵۶۰ درجه سانتیگراد کنترل می‌شود و برای اطمینان از پر شدن پایدار و جلوگیری از ورود گاز یا ناخالصی‌ها، از روش ریختن از کف استفاده می‌شود.
لرزش و عملیات حرارتی
قطعه ریخته‌گری شده پس از خنک شدن تا زیر ۳۰۰ درجه سانتیگراد، تکانده می‌شود. شیرهای حرارتی برداشته می‌شوند و عملیات آنیل (گرم کردن تا ۶۵۰ تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد، نگهداری به مدت ۴ تا ۶ ساعت و سپس خنک کردن آهسته) برای از بین بردن تنش ریخته‌گری انجام می‌شود.
پس از ماشینکاری خشن، کوئنچ و تمپر انجام می‌شود: حرارت دادن تا ۸۵۰ تا ۸۸۰ درجه سانتیگراد برای کوئنچ در روغن، و سپس تمپر کردن در دمای ۵۵۰ تا ۵۸۰ درجه سانتیگراد برای بدست آوردن ساختار سوربیت تمپر شده با سختی ۲۲۰ تا ۲۶۰ اچ بی دبلیو و استحکام کششی ≥ ۷۰۰ مگاپاسکال.
سوم. فرآیند تولید شفت خارج از مرکز (قطعات آهنگری شده)
فرآیند آهنگری
شمش‌های فولادی آلیاژی ساختمانی با کیفیت بالا (مثلاً 40CrNiMo) تا دمای 1100 تا 1200 درجه سانتیگراد گرم می‌شوند و تحت آهنگری آزاد قرار می‌گیرند، با استفاده از فرآیندهای کشش و براده‌برداری، شکل مورد نظر را ایجاد می‌کنند و چگالی داخلی و عدم ترک خوردگی در آهنگری را تضمین می‌کنند.
آنیل کروی (نگهداری در دمای ۷۸۰ تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد، سرد کردن آهسته) پس از آهنگری برای کاهش سختی و بهبود قابلیت ماشینکاری انجام می‌شود.
ماشینکاری خشن
گردن اصلی شفت، گردن غیر هم مرکز شفت و بدنه شفت توسط دستگاه تراش یا ماشین تراش سی ان سی تراش داده می‌شوند و ۳ تا ۵ میلی‌متر جای خالی در پرداخت نهایی باقی می‌گذارند و تلرانس قطر در محدوده ±۱ میلی‌متر کنترل می‌شود.
سوراخ‌های مرکزی در انتهای شفت به عنوان مرجع موقعیت‌یابی برای پردازش‌های بعدی حفر می‌شوند.
نیمه تمام
با استفاده از سوراخ‌های مرکزی برای موقعیت‌یابی، گردن‌های شفت اصلی و خارج از مرکز تا ابعاد نزدیک به طراحی (باقیمانده ۰.۵ تا ۱ میلی‌متر سنگ‌زنی) تراشکاری نهایی می‌شوند و استوانه‌ای بودن ≤ ۰.۱ میلی‌متر و انحراف خارج از مرکز ≤ ۰.۰۵ میلی‌متر تضمین می‌شود.
شیارهای آچار فرزکاری می‌شوند: روی بدنه یا انتهای شفت با تلرانس عرض ±0.05 میلی‌متر، تلرانس عمق ±0.1 میلی‌متر و زبری کف شیار را ≤ 6.3 میکرومتر ماشینکاری می‌شوند.
اتمام
سنگ‌زنی گردن‌های شفت اصلی و خارج از مرکز: ماشین‌های سنگ‌زنی استوانه‌ای خارجی برای دستیابی به تلرانس ابعادی آی تی۶، زبری سطح را ≤ 0.8 میکرومتر، گردی ≤ 0.005 میلی‌متر و راستی محور ≤ 0.01 میلی‌متر بر متر استفاده می‌شوند.
سنگ‌زنی دقیق سطوح انتهایی: اطمینان از عمود بودن بر محور ≤ 0.02 میلی‌متر/100 میلی‌متر.
چهارم. فرآیند کنترل کیفیت شفت خارج از مرکز
بازرسی مواد
آنالیز طیفی مواد اولیه قبل از آهنگری/ریخته‌گری انجام می‌شود تا انطباق ترکیب شیمیایی تأیید شود. آزمایش‌های کششی و ضربه‌ای روی نمونه‌ها انجام می‌شود تا از مطابقت خواص مکانیکی با استانداردها اطمینان حاصل شود (به عنوان مثال، 40CrNiMo پس از تمپر شدن به انرژی ضربه ≥ 60 ژول نیاز دارد).
تست کیفیت داخلی
آزمایش فراصوت (دانشگاه یو تی) صد در صد روی قطعات آهنگری انجام می‌شود و از بروز عیوب داخلی بزرگتر یا مساوی φ2 میلی‌متر جلوگیری می‌کند. آزمایش ذرات مغناطیسی (تن) روی نواحی تمرکز تنش مانند فیله‌های انتقالی گردن شفت انجام می‌شود تا از عدم وجود ترک‌های سطحی اطمینان حاصل شود.
بازرسی دقیق ماشینکاری
قطر گردن شفت با میکرومتر و گردی/استوانه ای بودن با شاخص های عقربه ای اندازه گیری می شوند. خروج از مرکز با گیج خروج از مرکز بررسی می شود و انحراف باید در محدوده ±0.03 میلی متر از مقدار طراحی باشد.
یک دستگاه اندازه‌گیری مختصات، دقت موقعیت شیار کلید را تأیید می‌کند و خطای تقارن با محور ≤ 0.05 میلی‌متر را تضمین می‌کند.
تأیید پیش از مونتاژ
آزمایش تعادل دینامیکی (سرعت دورانی ≥ ۱۵۰۰ دور در دقیقه) با عدم تعادل باقیمانده ≤ ۱۰ گرم بر سانتی‌متر انجام می‌شود. مونتاژ آزمایشی با یاتاقان‌ها و چرخ طیارها، فاصله مناسب نصب (H7/js6 برای گردن شفت اصلی و یاتاقان) را تضمین می‌کند.
از طریق کنترل دقیق فرآیند، شفت خارج از مرکز عملکرد پایداری را در عملیات طولانی مدت با بار زیاد حفظ می‌کند و عمر مفید آن 5 تا 8 سال (بسته به سختی مواد و دفعات نگهداری) است که آن را به یک جزء اصلی تبدیل می‌کند که عملکرد مداوم سنگ شکن‌های فکی را تضمین می‌کند.
