ثلاثة أنواع من عدم محاذاة الأعمدة وتأثيراتها على التروس الحلزونية
المثالي تروس حلزونية يعمل الزوج بحيث يكون محورا عموده متوازيين تمامًا، ومستويين (عند مسافة التصميم المركزية)، وبدون أي إزاحة محورية نسبية بين عرضي وجهي التروس. أي انحراف عن هذه الحالة المثالية يُحدث خللًا في المحاذاة يُشوه توزيع ضغط التلامس. يمكن أن تحدث ثلاثة أنواع متميزة من خلل المحاذاة بشكل مستقل أو مجتمعة:
محورا العمودين متوازيان، لكن المسافة بينهما تختلف عن المسافة التصميمية C. إذا كانت المسافة الفعلية أصغر من المسافة التصميمية، يقل الخلوص وقد يحدث تعشيق بين التروس. أما إذا كانت أكبر، فيزداد الخلوص ويتغير توزيع الحمل بين أزواج الأسنان. يؤدي خطأ في المسافة المركزية مقداره 0.1 مم في زوج تروس M5 إلى تغيير الخلوص بمقدار 0.07 مم تقريبًا، وهو ضمن هامش التفاوت المسموح به في معيار DIN 3967 من الفئة e/f.
لا تتوازى محاور العمود، بل تتقارب أو تتباعد عبر عرض السطح. يؤدي عدم المحاذاة الزاوية إلى تركيز منطقة التلامس عند أحد طرفي السن: الطرف الذي تكون فيه الفجوة أصغر ما يمكن يتحمل كامل الحمل المنقول، بينما يكون الطرف الآخر خاليًا من الحمل. يؤدي تحميل الحافة الناتج إلى رفع إجهاد التلامس إلى ما هو أعلى بكثير من القيمة التصميمية. يمكن أن يتسبب عدم محاذاة زاوية طفيفة تصل إلى 0.02 مم/100 مم في تحميل حافة قابل للكشف في أداة دقيقة من فئة DIN 5 تروس حلزونية.
يتم إزاحة أحد التروس محوريًا بالنسبة للترس المقابل له، بحيث لا يتطابق عرضا وجهي الترس تمامًا. يؤدي هذا التباين إلى تقليل عرض وجه الترس الفعال أثناء التعشيق، مما يزيد من إجهاد التلامس بنسبة عرض وجه الترس الكامل إلى عرض التعشيق الفعال. بالنسبة لترس بعرض وجه 100 مم وإزاحة محورية 5 مم، يكون عرض وجه الترس الفعال 95 مم، أي بانخفاض قدره 5% في قدرة تحمل الحمل. عند تجاوز 10% من عرض وجه الترس، يصبح التحميل الحافي من زاوية نهاية السن المكشوفة مصدرًا رئيسيًا لتركيز الإجهاد.
التفاوتات المسموح بها في عدم محاذاة التروس الحلزونية
الانحراف الزاوي المسموح به لـ تروس حلزونية يرتبط الزوج ارتباطًا مباشرًا بتفاوت انحراف خطوة الترس وفقًا لمعيار DIN (Fβ)، لأن عدم المحاذاة الزاوية يُنتج نفس تأثير التلامس الناتج عن انحراف الخطوة - وهو إزاحة منتظمة لمنطقة التلامس نحو أحد طرفي الوجه. يجب أن يبقى إجمالي هامش عدم المحاذاة ضمن نطاق التفاوت المسموح به بعد مراعاة كل من انحراف خطوة الترس أثناء التصنيع وعدم المحاذاة الناتج عن الغلاف.
| فئة دقة DIN | التفاوت النموذجي لـ Fβ (M5، b=100 مم) | الحد الأقصى المسموح به للانحراف الزاوي | أقصى انحراف في المسافة المركزية |
|---|---|---|---|
| الفئة DIN 5 (مطحونة، دقيقة) | 8 ميكرومتر | 0.008 مم / 100 مم (8 ميكرومتر / 100 مم) | ±0.03 مم من القيمة الاسمية C |
| الفئة DIN 6 (أرضي، قياسي) | 12 ميكرومتر | 0.012 مم / 100 مم | ±0.05 مم |
| الفئة DIN 7 (مُشَكَّل بدقة) | 18 ميكرومتر | 0.018 مم / 100 مم | ±0.08 مم |
| الفئة DIN 8 (مخروط قياسي) | 25 ميكرومتر | 0.025 مم / 100 مم | ±0.12 مم |
إجراء محاذاة عمود الليزر لمحركات التروس
التحقق من توازي تجاويف غلاف التروس — يحدد محاذاة تجاويف غلاف التروس مقدار عدم المحاذاة الزاوية الفعلي الذي يراه الجهاز تروس حلزونية يساهم كل من التصنيع الدقيق للهيكل والمحاذاة بالليزر أثناء التركيب في البقاء ضمن نطاق التفاوت المسموح به لـ Fβ.
تقوم أنظمة المحاذاة بالليزر (مثل PRÜFTECHNIK ROTALIGN أو ما شابهها) بقياس المواضع الفعلية للعمود في مستويين في وقت واحد، مما يوفر معلومات عن كل من الإزاحة المتوازية وعدم المحاذاة الزاوية في الاتجاهين الأفقي والرأسي. تروس حلزونية عند تركيب محرك الأقراص، تتبع عملية المحاذاة أربع خطوات:
فحص القدم الناعمة قبل المحاذاة
قبل إجراء أي قياس، تأكد من أن جميع قواعد الماكينة الأربع ملامسة للقاعدة بشكل كامل ومتساوٍ. يؤدي عدم ملامسة إحدى القواعد للقاعدة بشكل كامل إلى التواء الإطار عند شد البراغي، مما يُحدث خللاً متكرراً في المحاذاة يبدو أنه يتغير أثناء القياس. تأكد من أن جميع القواعد ملامسة للقاعدة باستخدام حشوات معدنية بسمك أقل من 0.05 مم - أي بدون وجود أي فجوة بين أي قاعدة وأخرى.
قم بقياس الحالة الحالية في البرد
قم بتركيب رؤوس الليزر على كلا المحورين؛ وقم بتدويرها إلى ثلاثة مواضع (الساعة 9، 12، و3)؛ ودع النظام يحسب الإزاحة المتوازية الحالية وعدم المحاذاة الزاوية. سجل حالة المحاذاة الباردة قبل أي تصحيح - فهذه هي الحالة الأساسية لحساب تصحيح التمدد الحراري.
تطبيق تصحيح النمو الحراري
أدخل قيمة تعويض التمدد الحراري المحسوبة (معامل مادة الغلاف × المسافة المركزية × ارتفاع درجة الحرارة) بحيث يستهدف النظام حالة محاذاة باردة تصبح صحيحة عند درجة حرارة التشغيل. بالنسبة لغلاف من الحديد الزهر بمسافة مركزية 200 مم وارتفاع درجة حرارة 50 درجة مئوية: التمدد الحراري الرأسي = 11 ميكرومتر/م × 0.2 م × 50 درجة مئوية = 0.11 مم — يجب تعويض هذا مسبقًا في المحاذاة الباردة.
صحّح وتحقق
قم بتطبيق تصحيحات الضبط وفقًا لما يشير إليه نظام الليزر. أعد القياس حتى يصبح كل من الإزاحة المتوازية وعدم المحاذاة الزاوية ضمن التفاوت المسموح به في الجدول أعلاه. تأكد من أن قيم المحاذاة النهائية على البارد تقع ضمن التفاوت المسموح به لفئة DIN المحددة. تروس حلزونية قم بتوثيق العملية والتوقيع عليها قبل التشغيل تحت الحمل.
التاج الرصاصي - التعويض الهندسي عن عدم المحاذاة المتبقية
حتى بعد محاذاة دقيقة باستخدام الليزر، يُحدث انحراف العمود تحت حمل التشغيل انحرافًا زاويًا متبقيًا لم يكن موجودًا أثناء قياس المحاذاة الباردة. بالنسبة لعمود تروس قطره d وطوله L (بين المحامل) ينقل قوة مماسية F_t، يكون الانحراف الزاوي تحت الحمل كما يلي:
θ_deflection ≈ F_t × L² / (3 × E × I) [radians, where I = π × d⁴ / 64]
يؤدي هذا الميل الزاوي الناتج عن الانحراف إلى إزاحة منطقة التلامس نحو أحد طرفي السن، وهو نفس تأثير عدم المحاذاة الزاوية الناتج عن التركيب غير الصحيح. ويُعوض تقويس السن (وهو منحنى مكافئ متعمد على سن السن، حيث يكون مركز السطح أعلى قليلاً من طرفي السطح بمقدار 5-20 ميكرومتر عادةً) هذا الانحراف مسبقًا: تحت حمل التشغيل، يضغط الانحراف السن المقوس إلى تلامس كامل السطح بدلاً من تلامس الحافة. ويساوي مقدار التقويس الأمثل أقصى إزاحة متوقعة للتلامس ناتجة عن الانحراف عند عزم الدوران المقنن، ويتم حسابها من هندسة العمود والحمل المنقول. وتقوم شركة إيفر-باور الكورية بطحن شكل التقويس المحدد على سن السن أثناء دورة طحن هوفلر، ويتم قياسه في مخطط مسار السن في محلل التروس على أنه انحراف مكافئ سلس عن السن المستقيم.
اختيار الوصلة ودورها في استيعاب عدم المحاذاة
الوصلة التي تربط المحرك بـ تروس حلزونية يلعب عمود الإدخال، والوصلة عند المخرج، دورًا حاسمًا في تحديد ما إذا كان عدم المحاذاة بين الآلة وعلبة التروس يُمتص بواسطة الوصلة (صحيح) أو ينتقل عبر العمود إلى تعشيق التروس (خطأ). أهم ثلاثة أنواع من الوصلات لـ تروس حلزونية محركات الأقراص:
| نوع الاقتران | سعة عدم المحاذاة الزاوية | الإزاحة المحورية | الأفضل لـ |
|---|---|---|---|
| وصلة قرصية صلبة | قريب من الصفر — ينقل عدم المحاذاة مباشرة إلى عمود التروس | شبه معدوم | محركات عالية السرعة عالية الدقة حيث يتم تأكيد محاذاة الأعمدة بواسطة الليزر ضمن حدود التفاوت المسموح به من الفئة DIN 5؛ لا تُستخدم أبدًا كوصلة للأغراض العامة. |
| وصلة فك مرنة / وصلة عنكبوتية | سعة زاوية من 1 إلى 2 درجة | مرونة محورية معتدلة | معيار صناعي تروس حلزونية محركات يُتوقع فيها انحراف طفيف؛ سهولة استبدال العنكبوت المطاطي |
| وصلة تروس (أسنان مقوسة) | 0.5–1.5 درجة لكل عنصر | بعضها محوري؛ يتم التحكم فيه بواسطة تاج السن | محركات الرافعات والصناعات الثقيلة ذات عزم الدوران العالي، حيث لا تستطيع وصلات التروس المرنة نقل عزم الدوران المقنن؛ بينما تستوعب وصلات التروس عدم المحاذاة المعتدلة دون نقل عزوم الانحناء إلى تروس حلزونية رمح |
| المفصل العالمي (الكاردان) | إزاحة زاوية كبيرة (5-30 درجة) | يتم استيعابها بواسطة وصلة انزلاقية | محركات ذات إزاحة كبيرة متعمدة للمحور (محركات رئيسية في مصانع الدرفلة، ومحاور نقل الحركة في المركبات)؛ عند الزوايا الكبيرة، تُحدث تغيرًا دوريًا في السرعة بتردد ضعف تردد المحور. |
كوريا إيفر باور - مواصفات المحاذاة وتركيب الرصاص
تحدد شركة إيفر-باور الكورية التفاوتات المطلوبة في محاذاة التركيب (الزاوية والمتوازية) لكل تروس القطع الحلزونية يتم تحديد الترتيب بناءً على فئة دقة DIN للترس وعرض وجهه. بالنسبة للتطبيقات التي يكون فيها انحراف العمود تحت الحمل كبيرًا، تقوم شركة Korea Ever-Power بحساب مقدار تقوس السن الأمثل وطحنه في سن السن كقدرة قياسية على معدات الطحن من HÖFLER. مصنع التروس الحلزونية، تتضمن وثائق الهندسة الخاصة بشركة Korea Ever-Power لكل طلب تروس تفاوت محاذاة التركيب، ومواصفات تقوس الرصاص، ونطاق درجة حرارة التشغيل المقبول - مما يمنح فريق التركيب المعلومات اللازمة قبل تركيب التروس بدلاً من بعد حدوث فشل في التحميل الحافي.
الأسئلة الشائعة
عدم محاذاة العمود الزاوي في تروس حلزونية يُعادل تأثير التلامس الناتج عن عملية النقل خطأ انحراف منهجيّ في سنّ الترس. فمع هندسة تروس مثالية، ولكن مع انحراف زاويّ مقداره 0.02 مم/100 مم من عرض الوجه، تنتقل منطقة التلامس إلى حافة أحد وجهي الترس، تمامًا كما هو الحال في ترس ذي تفاوت Fβ = 20 ميكرومتر. ويتراكم هذان التأثيران: فترس من فئة DIN 7 (تفاوت Fβ = 18 ميكرومتر) مُركّب بانحراف 0.015 مم/100 مم، يكون له خطأ فعّال في التقدّم يبلغ حوالي 33 ميكرومتر، متجاوزًا بذلك فئة DIN 8. ويبدو التآكل الناتج مطابقًا للتآكل الناتج عن تحميل الحواف أثناء التصنيع؛ ولا يكشف السبب الحقيقي إلا من خلال سجلات المحاذاة.
نعم، ضمن حدود. يؤدي تقوس الرصاص الأكبر إلى تركيز التلامس في عرض أصغر عند مركز السطح، مما يقلل من طول التلامس الفعال وبالتالي يزيد من إجهاد التلامس. بالنسبة لعدم محاذاة بمقدار 0.02 مم/100 مم لا يمكن تصحيحه بإعادة المحاذاة (مثل انحناء الهيكل تحت الحمل)، فإن تحديد تقوس رصاص يتراوح بين 15 و20 ميكرومتر يعوض بشكل كافٍ عن عدم المحاذاة دون زيادة مفرطة في إجهاد التلامس. عند تجاوز تقوس 30-40 ميكرومتر لترس M5، يؤدي انخفاض عرض التلامس إلى زيادة إجهاد التلامس بما يكفي لتعويض فائدة توزيع الرصاص - الحل الأمثل عند هذا المستوى من عدم المحاذاة هو تقليل عدم المحاذاة بدلاً من زيادة التقوس.
في علبة التروس الأرضية القياسية، تكون أعمدة التروس أفقية. يحدث التمدد الحراري للهيكل وقواعد المحرك على المحاور الثلاثة، لكن التمدد الرأسي هو الأكثر أهمية للمحاذاة: فالجاذبية تؤثر لأسفل، وبالتالي يتركز وزن الآلة على قواعد التثبيت الأرضية. يمتص التمدد الحراري الأفقي بفضل قدرة الآلة على الانزلاق على إطارها الأساسي دون توليد قوى استعادة. أما التمدد الحراري الرأسي فيرفع عمود المحرك بالنسبة لعمود علبة التروس إذا لم يكن تمددهما متساوياً، مما يُحدث انحرافاً زاوياً رأسياً. تختلف تأثيرات التمدد الحراري في تكوينات المحركات العلوية، وتتطلب تحليلاً خاصاً.
لـ تروس حلزونية مع فئة الخلوص القياسية (DIN 3967 الفئة e/f)، يُسمح بالإزاحة المحورية بين التروس المتزاوجة حتى 3-5% تقريبًا من عرض وجه الترس - عند b = 100 مم، يكون هذا أقصى إزاحة محورية من 3 إلى 5 مم قبل أن تتسبب زاوية حافة السن المكشوفة في تركيز إجهاد كبير. عمليًا، يجب امتصاص الدفع المحوري بواسطة محامل الدفع حتى لا تحدث أي إزاحة محورية عند التعشيق. أزواج التروس الحرة (بدون محمل دفع) مقبولة فقط للتروس الحلزونية المزدوجة (متعرجة) حيث يتمركز زوج التروس ذاتيًا محوريًا.
وثائق تفاوتات المحاذاة مع كل طلبية تروس حلزونية
توفر شركة Korea Ever-Power معلومات عن تفاوتات محاذاة التركيب، ومواصفات تقوس الرصاص، وإرشادات النمو الحراري مع كل طلبية تروس حلزونية دقيقة - مما يمنح فريق التركيب المعلومات التي يحتاجونها قبل تركيب التروس، وليس بعد حدوث عطل.
تفاوت المحاذاة · تقوس الرصاص · حساب الإزاحة الحرارية · توصية بالوصلة · مُضمنة مع كل طلب
المحرر: Cxm
