تُفصّل هذه المقالة وظائف وهيكل علب تروس مطاحن الكرات، التي تتطلب قدرة تحمل عالية وكفاءة نقل وموثوقية عالية. كما تُغطي عمليات تصنيع الأغلفة والتروس والأعمدة، وإجراءات التجميع، والفحص الشامل للعملية من المواد الخام إلى المنتجات النهائية، وذلك لتلبية متطلبات التشغيل المستمر والحمل الثقيل لمطاحن الكرات.
مقدمة تفصيلية لعلب تروس مطحنة الكرات وعمليات تصنيعها وفحصها
1. مقدمة تفصيلية لعلب تروس مطحنة الكرات
صندوق تروس مطحنة الكرات هو أحد المكونات الأساسية لنظام نقل مطحنة الكرات، والذي تتمثل وظيفته الأساسية في تحويل السرعة العالية للمحرك إلى السرعة المنخفضة المطلوبة بواسطة أسطوانة مطحنة الكرات (عادةً 15-30 دورة في الدقيقة) مع تضخيم عزم الدورانلضمان دوران مستقر للأسطوانة لطحن المواد. ونظرًا لأن مطاحن الكرات تعمل في بيئات كثيفة الأحمال ومغبرة وذات تشغيل مستمر (غالبًا على مدار الساعة)، يجب أن تستوفي علب تروسها المتطلبات التالية:
قدرة تحمل عالية:قادرة على تحمل الوزن الإجمالي للأسطوانة ووسائط الطحن والمواد (تتراوح من عشرات إلى مئات الأطنان) ومقاومة أحمال التأثير (على سبيل المثال، الأحمال الزائدة العابرة بسبب التغذية غير المتساوية).
كفاءة نقل عالية:تتطلب عمومًا كفاءة ≥90% لتقليل فقدان الطاقة.
موثوقية عالية:مصممة للعمل المستمر على المدى الطويل، مع أجزاء حساسة (مثل التروس والمحامل) لها عمر خدمة يطابق عمر مطحنة الكرات (عادة ≥ 10000 ساعة بدون إصلاحات كبيرة).
المكونات الهيكلية النموذجية:
الإسكان (مصبوب أو ملحوم، يدعم الأجزاء الداخلية)؛
مجموعة التروس (بما في ذلك تروس عمود الإدخال، وتروس عمود الوسيط، وتروس عمود الإخراج، ومعظمها تروس أسطوانية أو مخروطية ذات سطح صلب، مع مراحل يتم تحديدها من خلال نسبة النقل)؛
العمود (عمود الإدخال، عمود الوسيط، عمود الإخراج، مصنوع عادة من 40Cr أو 42CrMo)؛
الأختام (أختام زيت الإطار، حلقات O، وما إلى ذلك، لمنع تسرب مواد التشحيم ودخول الغبار)؛
نظام التزييت (تزييت حوض الزيت أو التزييت القسري؛ قد تتضمن علب التروس الكبيرة مضخات الزيت والمبردات).
الثاني. عملية تصنيع علب تروس مطحنة الكرات
تتضمن عملية التصنيع، المصممة خصيصًا لتلائم التعقيد الهيكلي ومتطلبات المواد ومؤشرات الأداء، أربع مراحل أساسية: تصنيع الإسكان، ومعالجة التروس، ومعالجة الأعمدة، والتجميع.
(أ) عملية تصنيع المساكن
يتطلب هيكل علبة التروس، وهو هيكل علبة التروس، صلابة عالية ودقة أبعاد. المواد الشائعة هي الحديد الزهر الرمادي (اتش تي 300) (لعلب التروس الصغيرة والمتوسطة) أو الفولاذ الهيكلي الملحوم (Q355B) (لعلب التروس الكبيرة، الوزن ≥5 طن).
(ب) عملية معالجة التروس (التروس الأسطوانية ذات السطح الصلب، 20CrMnTi كمثال)
تتطلب التروس، وهي مكونات ناقل الحركة الأساسية، ملفات تعريف أسنان عالية الدقة ومقاومة للتآكل:
تحضير فارغ:
التشكيل: التشكيل بالقالب (بدل التشكيل 5-8 مم)، يليه التطبيع (860-880 درجة مئوية لمدة ساعتين، تبريد الهواء) لإزالة إجهاد التشكيل، مع التحكم في الصلابة عند 180-220HBW.
التفتيش: جامعة تكساس للعيوب الداخلية (لا يوجد شقوق، تجاويف الانكماش)، إم تي للعيوب السطحية.
التشغيل الخشن:
الخراطة: تشغيل مخرطة التحكم الرقمي بالكمبيوتر للقطر الخارجي والواجهات النهائية والثقوب الداخلية (مع ترك بدل تشطيب 2-3 مم)، مع ضمان عمودية البيانات ≤0.02 مم / 100 مم.
معالجة الأسنان الفارغة:
النقش: نقش التروس على مقاطع أسنان الماكينة (مع ترك بدل طحن 0.3-0.5 مم)، مع خطأ تراكمي في الملعب ≤0.1 مم وخطأ حلزوني ≤0.05 مم/100 مم.
التشذيب: إزالة نتوءات نهاية الأسنان لمنع التشقق أثناء المعالجة الحرارية.
المعالجة الحرارية:
التكرير والتبريد: التكرير عند درجة حرارة 920-940 درجة مئوية (عمق العلبة 1.2-2.0 مم، قابل للتعديل حسب الوحدة)، والتبريد عند درجة حرارة 850 درجة مئوية (تبريد بالزيت)، والتلطيف عند درجة حرارة منخفضة عند درجة حرارة 200-220 درجة مئوية. صلابة السطح 58-62HRC، وصلابة اللب 30-45HRC.
التقويم: تقويم الضغط للتشوه الذي يتجاوز التسامح (الانحراف الشعاعي سسسسسس0.1mm)، وتجنب التأثير.
الانتهاء من التصنيع:
الطحن الداخلي/الخارجي: طحن الثقوب الداخلية أو الدوائر الخارجية باستخدام أسطح الأسنان كمرجعات (أو محاور مخصصة)، مع استدارة ≤0.005 مم وأسطوانية ≤0.01 مم/100 مم.
طحن التروس: طحن القالب باستخدام الحاسب الآلي أو طحن الدودة لتحقيق دقة ملف تعريف الأسنان بريطانيا العظمى/T 10095.1-2008 الدرجة 6، ودقة الحلزون الدرجة 6، وخشونة السطح را≤0.8μm.
الشحذ (اختياري): بالنسبة للتروس عالية السرعة، يتم الشحذ لتقليل خشونة السطح إلى را≤0.4μm وتقليل ضوضاء التداخل.
(ج) عملية معالجة العمود (عمود الإخراج، 42CrMo كمثال)
تتحمل الأعمدة عزم الدوران والأحمال الشعاعية من التروس:
تحضير فارغ:
التشكيل: التشكيل بالقالب المفتوح أو التشكيل بالقالب (بالنسبة إلى الطول إلى القطر سسسسس5)، يليه التطبيع (850-870 درجة مئوية لمدة ساعتين، تبريد الهواء) للتحكم في الصلابة عند 180-220HBW.
التفتيش: جامعة تكساس للعيوب الداخلية، إم تي للعيوب السطحية.
التشغيل الخشن:
الخراطة: تشغيل الخطوات والأوجه النهائية والثقوب المركزية باستخدام مخرطة التحكم الرقمي بالكمبيوتر (مع ترك بدل تشطيب 2-3 مم).
التبريد والتهدئة:
التبريد عند درجة حرارة 840-860 درجة مئوية (تبريد بالزيت) والمعالجة الحرارية عند درجة حرارة 600-620 درجة مئوية (تبريد بالهواء)، مع صلابة تتراوح بين 280 و320HBW. الخصائص الميكانيكية: قوة شد ≥ 900 ميجا باسكال، ومتانة صدمات ≥ 60 جول/سم².
طحن الخيوط (للخيوط عالية الدقة): ضمان دقة الخيط 6 جرام وخشونة السطح را ≤ 1.6 ميكرومتر.
(د) عملية التجميع
يضمن التجميع دقة الموضع واستقرار الإرسال:
تنظيف الأجزاء والمعالجة المسبقة:
يتم تنظيف جميع الأجزاء بالكيروسين (إزالة الزيت والحطام)؛ ويتم تنظيف المحامل والأختام بعوامل مخصصة، وتجفيفها، وطلائها بزيت مضاد للصدأ؛
التحقق من ملاءمة الأجزاء (على سبيل المثال، ملاءمة التداخل H7/k6 للمحامل والأعمدة، وملاءمة الخلوص H7/g6).
مجموعة العمود:
محامل التثبيت بالضغط: تسخين المحامل إلى 80-100 درجة مئوية للتثبيت بالضغط على المحاور، وتجنب الطرق؛
تجميع عمود التروس: يُستخدم تركيب التداخلات في التركيب الساخن (تروس مُسخّنة إلى درجة حرارة تتراوح بين ١٢٠ و١٥٠ درجة مئوية) أو التركيب البارد (أعمدة مُبرّدة بالنيتروجين السائل). فحص المحورية بعد التجميع (الانحراف الشعاعي ≤ ٠٫٠٢ مم).
التجميع الداخلي:
تركيب مكونات العمود: تركيب مجموعات أعمدة الإدخال والوسط والإخراج في الهيكل السفلي. ضبط مواضع مقعد المحمل باستخدام مؤشرات القرص لضمان توازي العمود (≤0.03 مم/1000 مم).
ضبط تشابك التروس: فحص رد الفعل العكسي (0.15-0.3 مم لتروس الدرجة السادسة) باستخدام مقاييس تحسس أو كبس الرصاص، وأنماط التلامس (≥60% على طول ارتفاع السن، ≥70% على طول السن) باستخدام معجون تحديد. تحسين التشابك بضبط سمك الحشوة.
إغلاق وربط الغلاف:
وضع مادة مانعة للتسرب (مثل لوك تايت 510) على سطح وصلة الغلاف السفلي، ثم إغلاق الغلاف العلوي. شد البراغي بالتساوي (بتسلسل قطري، مرحلتين أو ثلاث مراحل) وفقًا لعزم الدوران المحدد (مثلًا، 350-400 نيوتن متر لمسامير M20).
التحقق من ملاءمة السكن (لا ينبغي أن يخترق مقياس القياس 0.05 مم).
تركيب الملحقات:
تركيب الأختام (شفاه ختم زيت الإطار متجهة إلى الداخل، مع تداخل 0.1-0.2 مم مع الأعمدة)؛
تركيب أنظمة التزييت (مقاييس مستوى الزيت، فتحات التهوية، سدادات التصريف). تُضاف مضخات الزيت، والمرشحات، والمبردات إلى علب التروس الكبيرة.
تشغيل اختبار عدم التحميل:
ملء زيت التروس (مثل زيت التروس الصناعي عالي الضغط L-مرض الكلى المزمن 220) حتى منتصف مقياس مستوى الزيت. تشغيل بدون تحميل لمدة ساعتين بسرعة تشغيل 1.2x؛
المراقبة: لا يوجد ضوضاء غير طبيعية (≤85 ديسيبل)، ارتفاع درجة حرارة المحمل ≤40 درجة مئوية (المحيط +40 درجة مئوية)، لا يوجد تسرب.
ثالثًا: عملية فحص علبة التروس
أغطية التفتيش فحص المواد الخام، والفحص أثناء العملية، وفحص المنتج النهائي:
(أ) فحص المواد الخام
شهادة المواد:التحقق من شهادات المطاحن (التركيب الكيميائي، والخصائص الميكانيكية)، على سبيل المثال، 20CrMnTi يتطلب كر 1.0-1.3٪، من 0.8-1.1٪؛
الاختبارات الفيزيائية والكيميائية: أخذ العينات للتحليل الكيميائي (مطياف القراءة المباشرة) واختبارات الخصائص الميكانيكية (آلات اختبار الشد والصدمة)؛
تقتيش:100% جامعة تكساس للمطروقات (جيه بي/T 5000.15-2007 الفئة الثانية) وMT لأسطح الصب الحرجة (بدون شقوق أو مسام).
(ب) التفتيش أثناء العملية (العقد الرئيسية)
فحص المساكن:
العلب المصبوبة: فحوصات الأبعاد (آلة قياس الإحداثيات، التسامح في موضع الثقب الحرج ≤0.05 مم)، جودة السطح (لا توجد ثقوب رملية أو انكماش)، واختبار الضغط (0.3 ميجا باسكال لمدة 30 دقيقة، لا يوجد تسرب)؛
العلب الملحومة: جامعة تكساس/إم تي لعمليات اللحام (جيه بي/T 5000.3-2007 الفئة الثانية) والتشوه بعد اللحام (التسطيح ≤0.05 مم/100 مم).
فحص التروس:
المعالجة الحرارية اللاحقة: صلابة السطح (58-62HRC، جهاز اختبار روكويل)، عمق العلبة (1.2-2.0 مم، الطريقة المعدنية)، صلابة القلب (30-45HRC)؛
ما بعد التشطيب: دقة ملف تعريف الأسنان (مركز قياس الترس، الدرجة 6)، ودقة الحلزون (الدرجة 6)، وخطأ الملعب التراكمي (≤0.05 مم)، وخشونة السطح (را≤0.8 ميكرومتر، مقياس الملف).
فحص العمود:
المعالجة الحرارية اللاحقة: الصلابة (280-320HBW، اختبار برينيل) وتوحيد الطبقة المخففة.
ما بعد التشطيب: استدارة المحور (≤0.003 مم، مقياس الاستدارة)، والأسطوانية (≤0.005 مم/100 مم)، وتناسق فتحة المفتاح (≤0.03 مم، مؤشر الاتصال + كتلة V).
(ج) فحص المنتج النهائي
المظهر والأبعاد:
جودة الطلاء (لا يوجد تشققات أو تقشير، سمك 60-80 ميكرومتر، مقياس سمك الطلاء) وعلامات واضحة (الطراز، النسبة، الوزن)؛
أبعاد التركيب (ارتفاع مركز عمود الإدخال/الإخراج، قطر طرف الشفة، تم اختباره بواسطة آلة قياس ثلاثية الأبعاد، التسامح ±0.1 مم).
اختبار الأداء:
الكفاءة: يتم حسابها من خلال أجهزة استشعار عزم الدوران (≥90٪)؛
الاهتزاز: سرعة الاهتزاز ≤1.1 مم/ثانية (بريطانيا العظمى/T 6404.2-2005، مقياس الاهتزاز)؛
اختبار عدم التحميل:التشغيل لمدة ساعتين، ومراقبة درجة حرارة المحمل (≤80 درجة مئوية، ومقياس حرارة الأشعة تحت الحمراء)، والضوضاء (≤85 ديسيبل، ومقياس مستوى الصوت)، والتسرب؛
اختبار التحميل:تحميل متدرج بنسبة 25%، 50%، 75%، 100% من الطاقة المقدرة (ساعة واحدة لكل خطوة)، مع تشغيل 100% من الحمل لمدة 4 ساعات؛
اختبار التحميل الزائد:125% من الحمل المقدر لمدة دقيقة واحدة، للتحقق من التشوه البلاستيكي في التروس والمحامل.
التفتيش النهائي قبل التعبئة والتغليف:
تنظيف بقايا الزيت، وملء الزيت المضاد للصدأ، والتحقق من الملحقات (الكتيبات، والشهادات، وقوائم قطع الغيار)، وضمان التعبئة المقاومة للعوامل الجوية/الصدمات.