كيفية اختيار المحمل المناسب لمخفض التروس

ل حدد المحمل المناسب لـ أ مخفض التروس ، يجب عليك مطابقة نوع المحمل وحجمه مع الأحمال الشعاعية والمحورية المحددة، وسرعات التشغيل، وعمر الكلال المطلوب L10، والقيود الهندسية للعمود والإسكان، مع ضمان التوافق أيضًا مع بيئة التشحيم والحرارة داخل علبة التروس. تبدأ العملية بتحليل شامل للحمل لكل عمود - المدخلات والوسيطة والمخرجات - لأن التروس الحلزونية أو المحفزة أو المخروطية تولد قوى رد فعل تترجم مباشرة إلى أحمال شعاعية وأحمال دفع. وفقًا لمعيار جمعية مصنعي التروس الأمريكية (AGMA) رقم 6011 لمحركات التروس المغلقة، يجب اختيار المحامل لتحقيق عمر L10 على الأقل 25.000 ساعة للخدمات الصناعية العامة وحتى 100000 ساعة لتطبيقات العملية المستمرة الهامة . فهم كيفية اختيار المحمل المناسب لمخفض التروس هي مهمة هندسية متعددة الخطوات تدمج حسابات الحمل الميكانيكي، ومعادلات عمر التحمل من ISO 281، وتحليل سمك طبقة التشحيم، والاعتبارات العملية للتركيب والتخليص والختم.

1. تحليل قوى التروس لتحديد أحمال التحمل

الخطوة الأولى في اختيار المحمل الصحيح هي حساب قوى التفاعل الشعاعي والمحوري عند كل موضع محمل، والتي يتم إنتاجها بواسطة المكونات العرضية والفصلية والدفعية لقوى شبكة التروس. في مخفض التروس الحلزوني، يولد ملامس سن التروس قوة عرضية تنقل عزم الدوران، وقوة فصل شعاعية تدفع التروس بعيدًا، وقوة دفع محورية على طول العمود بسبب الزاوية الحلزونية. يعتمد حجم هذه القوى على الطاقة المرسلة وهندسة الترس. بالنسبة للتروس المحفزة، لا يوجد دفع محوري، ولكن تروس حلزونية بزاوية حلزونية قدرها 15 إلى 30 درجة إنتاج حمولة محورية يمكن أن تساوي 25% إلى 50% من القوة العرضية . باستخدام قطر العمود، ودائرة ميل التروس، ومسافات امتداد المحمل، يتم تحويل قوى الشبكة هذه إلى قوى رد فعل شعاعية ومحورية في كل موقع محمل من خلال معادلات التوازن الساكنة. بالنسبة لعلبة تروس حلزونية أحادية التخفيض نموذجية مع ترس معلق على عمود الإدخال، تواجه محامل عمود الإدخال كلاً من الحمل الشعاعي العالي من قوى التروس وحملًا محوريًا كبيرًا يجب أن يحمله محمل قادر على التعامل مع التحميل المشترك. على عمود الإخراج، غالبًا ما يهيمن الحزام الخارجي أو سحب الوصلة على الأحمال، مما يضيف حملًا شعاعيًا زائدًا يجب أن يدعمه المحمل. تصبح الأحمال المحسوبة الناتجة - معبرًا عنها بالنيوتن أو قوة الجنيه - هي المدخلات الأساسية لعملية اختيار المحامل. عندما حدد المحمل المناسب لـ أ gear reducer ، يجب أن تأخذ قيم التحميل هذه في الاعتبار أي صدمة أو أحمال زائدة مؤقتة من خلال تطبيق عامل الخدمة عادةً 1.2 إلى 2.0 اعتمادًا على خصائص الآلة المدفوعة كما هو محدد في AGMA 6011.

2. اختر نوع المحمل المناسب بناءً على اتجاه الحمل وسرعته

يجب أن يتطابق نوع المحمل مع حالة التحميل المحددة في كل موضع عمود: المحامل الكروية ذات الأخدود العميق مناسبة للأحمال الشعاعية والمحورية الخفيفة المعتدلة، والمحامل الأسطوانية تتعامل مع الأحمال الشعاعية الثقيلة بدون دفع محوري، والمحامل الأسطوانية المستدقة أو المحامل الكروية ذات الاتصال الزاوي مطلوبة عند وجود أحمال شعاعية ومحورية مجمعة كبيرة. في مخفض التروس، يدور عمود الإدخال غالبًا بأعلى سرعة — عادةً 1750 أو 3500 دورة في الدقيقة عند القيادة بواسطة محرك كهربائي - لذلك يجب تصنيف المحمل لهذه السرعة دون توليد حرارة زائدة. تتمتع المحامل الكروية عمومًا بقدرة سرعة أعلى من المحامل الأسطوانية من نفس حجم التجويف. على عمود الإخراج، تكون السرعات أقل ولكن عزم الدوران والأحمال الشعاعية أعلى، مما يفضل المحامل الأسطوانية. يلخص الجدول أدناه أنواع المحامل الأكثر استخدامًا في مخفضات التروس ومعايير اختيارها.

3. احسب معدل الحمل الديناميكي المطلوب وعمر التعب L10

بمجرد معرفة أحمال المحمل، فإن الخطوة التالية هي حساب تصنيف الحمل الديناميكي الأساسي المطلوب باستخدام معادلة عمر ISO 281، مما يضمن بقاء المحمل على قيد الحياة للعدد المطلوب من ساعات التشغيل قبل ظهور العلامات الأولى لتعب المواد تحت السطح. الحياة L10، التي يتم التعبير عنها بملايين الثورات أو الساعات، هي الحياة التي 90٪ من السكان لديهم محامل متطابقة سوف يجتمع أو يتجاوز تحت حمولة وسرعة معينة. صيغة ISO 281 للمحامل الكروية هي L10 = (C/P)³، وبالنسبة للمحامل الأسطوانية هي L10 = (C/P)^(10/3)، حيث C هو تصنيف الحمل الديناميكي الأساسي للمحمل وP هو حمل المحمل الديناميكي المكافئ. يتم حساب P من الأحمال الشعاعية والمحورية باستخدام العوامل X و Y التي تعتمد على نوع المحمل ونسبة الحمل المحوري إلى الشعاعي. ل حدد المحمل المناسب لـ أ gear reducer ، عليك أولاً حساب تصنيف الحمل الديناميكي الأساسي المطلوب C_req = P × (L10_req)^(1/p) حيث p هو 3 للكرة و10/3 للبكرة. ثم اختر محملًا من الكتالوج بتصنيف حمل ديناميكي C يساوي أو أكبر من C_req. بالنسبة لمخفض التروس الذي يعمل عند 1750 دورة في الدقيقة ويتطلب عمر L10 يبلغ 25000 ساعة، فإن L10 بملايين الثورات هو 1750 × 60 × 25000 / 1000000 = 2.625 مليون دورة . وتكون نسبة C/P المطلوبة إذن (2,625)^(1/3) = تقريبًا 13.8 لمحمل الكرة. إذا كان الحمل المكافئ المحسوب P هو 2000 N، فإن تصنيف الحمل الديناميكي المطلوب هو 2000 × 13.8 = 27,600 ن . يجب أن يحتوي المحمل المحدد على قيمة C في الكتالوج تتجاوز هذا الرقم. وفقًا للبيانات الهندسية الخاصة بمصنعي المحامل، فإن المحامل الكروية ذات الأخدود العميق القياسية في سلسلة 62 و63 توفر عادةً تصنيفات حمل ديناميكية من 10,000 إلى 100,000 ن ، تغطي مجموعة واسعة من تطبيقات مخفضات التروس الصناعية.

4. التحقق من سعة التحميل الثابتة وعامل الأمان

يجب أيضًا فحص المحمل للتأكد من سعة التحميل الثابتة للتأكد من أن الحد الأقصى للحمل - مثل أثناء بدء التشغيل، أو الازدحام المؤقت، أو حمل الصدمة - لا يسبب تشوهًا دائمًا للعناصر المتداول أو المجاري المائية. يتم تعريف تصنيف الحمل الثابت الأساسي C0 في ISO 76 على أنه الحمل الذي ينتج ضغط اتصال محسوبًا قدره 4200 ميجا باسكال للمحامل الكروية و 4000 ميجا باسكال للمحامل الدوارة عند ملامسة العناصر المتداول الأكثر تحميلًا. يجب أن يكون عامل الأمان الثابت S0 = C0 / P0، حيث P0 هو حمل المحمل الثابت المكافئ، على الأقل 2 للتشغيل السلس و3 أو أكثر للتطبيقات المحملة بالصدمات . في مخفض التروس الذي يقود الكسارة أو الناقل ذو الحمولة الثقيلة، يمكن أن يصل عزم الدوران الأقصى أثناء الانحشار إلى عدة أضعاف عزم الدوران الاسمي. بدون سعة ثابتة كافية، يمكن أن تتعرض مجاري المحامل للإجهاد تحت حدث حمل زائد واحد، مما يؤدي إلى حدوث ضوضاء واهتزاز يؤدي إلى فشل الكلال السريع. عندما حدد المحمل المناسب لـ أ gear reducer ، فإن الفحص الثابت لا يقل أهمية عن حساب الكلال، خاصة بالنسبة لمحامل عمود الخرج التي تعاني من عزم دوران مرتفع وأحمال زائدة محتملة.

5. النظر في التشحيم، والختم، والتمدد الحراري

يجب أن يأخذ اختيار المحمل في الاعتبار طريقة التشحيم داخل مخفض التروس - سواء كان مشحمًا بالرذاذ بزيت التروس أو معبأ بالشحم في غرفة محكمة الغلق - ويجب التأكد من أن معدل سرعة المحمل مناسب لزوجة مادة التشحيم عند درجة حرارة التشغيل. في علبة التروس المشحمة بالرش، يكون زيت التروس عادةً عبارة عن زيت معدني ISO VG 150 إلى VG 460 مع إضافات شديدة الضغط. يجب تخفيض السرعة المحددة للمحمل، المدرجة في كتالوج تزييت الزيوت والشحوم، إذا كانت لزوجة الزيت الفعلية أعلى من اللزوجة المرجعية. يمكن أن تصل درجة حرارة التشغيل داخل مخفض التروس 80 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية (176 درجة فهرنهايت إلى 212 درجة فهرنهايت) مما يقلل من لزوجة الزيت وسمك طبقة التشحيم. يجب أن تكون نسبة كابا - نسبة اللزوجة الفعلية لمادة التشحيم إلى الحد الأدنى من اللزوجة المطلوبة لتكوين فيلم مناسب - على الأقل 2 إلى 4 لعملية موثوقة. إذا كان kappa المحسوب أقل من 1، فإن ظروف التشحيم الحدية موجودة ويجب تخفيض عمر المحمل باستخدام العامل a23 من ISO 281، والذي يمكن أن يقلل من عمر L10 المحسوب بنسبة 50% أو أكثر. يجب اختيار أختام المحمل، سواء كانت أختام شفة مطاطية متكاملة أو أختام متاهة خارجية، للاحتفاظ بزيت التروس داخل الهيكل واستبعاد الملوثات. يعتبر المحمل المزود بأختام تلامس متكاملة مناسبًا لعمود إدخال علبة التروس حيث يخترق العمود الهيكل، مما يمنع تسرب الزيت في هذه الواجهة المهمة.

6. تحديد الخلوص الداخلي للمحمل وترتيب التركيب

يجب تحديد الخلوص الشعاعي الداخلي للمحمل بناءً على ملاءمة الحلقة الداخلية على العمود والحلقة الخارجية في المبيت، وفرق درجة الحرارة بين الحلقات الداخلية والخارجية أثناء التشغيل، والحاجة إلى استيعاب التمدد الحراري المحوري للعمود. في مخفض التروس، يعمل العمود عادةً بشكل أكثر سخونة من الهيكل لأن الحرارة تنتقل من التروس على طول العمود. اختلاف في درجة الحرارة 10 درجة مئوية إلى 20 درجة مئوية بين الحلقات الداخلية والخارجية يقلل من الخلوص الداخلي بعدة ميكرونات. إذا كانت الخلوص الأولي صغيرًا جدًا، فسوف يصبح المحمل محملاً مسبقًا ويسخن بشكل زائد. فئات التخليص القياسية هي C2 (أصغر من المعتاد)، CN (عادي)، C3 (أكبر من المعتاد)، وC4. بالنسبة لتطبيقات مخفض التروس، يتم تحديد خلوص C3 بشكل شائع لأنه يلائم ضغط الحلقة الداخلية على العمود والتمدد الحراري. يجب أيضًا مراعاة ترتيب التثبيت: يجب أن يكون أحد المحمل على كل عمود هو محمل تحديد الموقع الذي يثبت العمود محوريًا، بينما يجب أن يكون الآخر محملًا غير محدد موقعًا يسمح للعمود بالتمدد والتقلص بحرية. محمل كروي ذو أخدود عميق مع أخدود حلقة المفاجئة أو محمل أسطواني مع حلقة داخلية قابلة للفصل يمكن أن يكون بمثابة محمل غير محدد الموقع. توفر المحامل الأسطوانية المدببة المثبتة في ترتيب متعاكس بشكل طبيعي كلا من الموقع الشعاعي والمحوري مع خلوص قابل للتعديل أو تحميل مسبق، وهو أمر مفيد لدقة شبكة التروس ولكنه يتطلب إعدادًا دقيقًا للتشغيل النهائي أثناء التجميع.

الأسئلة المتداولة حول اختيار محامل مخفض التروس

كيف يمكنني حساب الحمل الديناميكي المكافئ للمحمل الشعاعي والمحوري المدمج؟

يتم حساب الحمل الديناميكي المكافئ P باستخدام P = XFr YFa، حيث Fr هو الحمل الشعاعي، وFa هو الحمل المحوري، وX وY هما العاملان الواردان في كتالوج الشركة المصنعة للمحمل لكل نوع محمل. بالنسبة للمحامل الكروية ذات الأخدود العميق، تعتمد قيم X وY على نسبة Fa/Fr وفئة الخلوص الشعاعي. عندما يتجاوز Fa/Fr عتبة تسمى e، يصبح الحمل المحوري كبيرًا ويزداد Y. للحصول على نتائج دقيقة، استخدم دائمًا قيم X وY المحددة للمحمل المحدد من ورقة البيانات الخاصة به عندما حدد المحمل المناسب لـ أ gear reducer .

ما الفرق بين C3 والتخليص القياسي، ولماذا يكون C3 شائعًا في علب التروس؟

يوفر الخلوص C3 خلوصًا داخليًا شعاعيًا أكبر من الخلوص العادي CN. إنه مخصص لمحامل مخفض التروس لأن الحلقة الداخلية المثبتة بتداخل مناسب على العمود تتوسع وتقلل من الخلوص. بالإضافة إلى ذلك، فإن الحلقة الداخلية تعمل بشكل أكثر سخونة من الحلقة الخارجية بسبب التوصيل الحراري من التروس، مما يقلل من الخلوص. يعوض الخلوص C3 هذه التخفيضات ويمنع المحمل من العمل تحت التحميل المسبق المفرط، مما قد يؤدي إلى زيادة الاحتكاك وتقليل العمر.

هل يمكنني استخدام محامل محكمة الغلق في علبة تروس مشحمة بحمام الزيت؟

لا يُنصح عمومًا بالمحامل المختومة ذات الأختام المطاطية المتكاملة لتزييت حمام الزيت لأن الأختام ستمنع زيت التروس من الدخول وتشحيم المحمل. وبدلاً من ذلك، يتم استخدام محامل مفتوحة أو محامل محمية، مما يسمح لزيت الرش بالتدفق عبر المحامل. ومع ذلك، تعتبر المحامل المختومة مناسبة لامتداد عمود الإدخال حيث يخرج العمود من الهيكل، لمنع تسرب الزيت على طول العمود. في هذا الموقع، يكون المحمل المختوم معبأ بالشحم مدى الحياة ومعزولًا عن الزيت الداخلي.

إتقان كيفية اختيار المحمل المناسب لمخفض التروس هي عملية منهجية تجمع بين تحليل الحمل وحسابات العمر والاعتبارات العملية للتشحيم والتخليص والتركيب. من خلال اتباع خطوات حساب قوى التروس، واختيار نوع المحمل الصحيح، وحجم المحمل لعمر L10 المطلوب، والتحقق من السعة الثابتة، والتأكد من ظروف التشحيم، يضمن المهندس أن مخفض التروس سيعمل بشكل موثوق وهادئ طوال فترة الخدمة المقصودة دون فشل المحمل المبكر.