Technologia zapobiegająca poluzowaniu dla zrównoważonych maszyn? 

Słyszysz zabezpieczenie przed poluzowaniem i od razu myślisz o nakrętkach zabezpieczających lub środku do zabezpieczania gwintów, prawda? To najczęstsza pułapka. Prawdziwa rozmowa nie polega tylko na zatrzymaniu obrotu śruby; chodzi o zarządzanie spadkiem obciążenia zacisku w wibrującym środowisku podlegającym cyklicznym zmianom termicznym w ciągu 15-letniego okresu eksploatacji maszyny. Zrównoważony rozwój nie jest tutaj modnym hasłem — chodzi o zapobieganie przedwczesnym awariom, unikanie marnowania energii i materiałów w wyniku ciągłego dokręcania lub wymian i, szczerze mówiąc, zatrzymanie kaskady przestojów. W większości dyskusji pomija się fakt, że łącznik jest tylko jedną częścią systemu połączeń. Jeśli projekt lub instalacja są wadliwe, nawet najbardziej wymyślna technologia ich nie uratuje.

Podstawowy problem: nie chodzi o szczelność, ale o spójność

Na początku mojej pracy przy konserwacji ciężkich maszyn szukaliśmy poluzowania wywołanego wibracjami, po prostu mocniej dokręcając śruby. Klasyczny błąd. Nadmierne dokręcenie powoduje rozciąganie śruby, potencjalnie powodując pękanie korozyjne naprężeniowe lub po prostu pozbawiając ją elastyczności – zdolności do działania jak sprężyna i utrzymywania siły zacisku. Celem jest stałe, niezawodne obciążenie zacisku, które zapobiega samoluzowaniu. Pamiętam ramę napędu przenośnika, która rozpadała się co sześć miesięcy. Wypróbowaliśmy ząbkowane nakrętki kołnierzowe, które działały… przez około osiem miesięcy. Problemem były pomalowane, nierówne powierzchnie współpracujące, powodujące nierówny rozkład ciśnienia. Nakrętka nie zawiodła; wspólny projekt to zrobił.

Tutaj zaczyna się prawdziwa praca. Należy zwrócić uwagę na całe połączenie: klasę właściwości łącznika, płaskość kołnierza, sztywność łączonych materiałów. Hartowana podkładka pod standardową nakrętką na miękkiej aluminiowej obudowie aż prosi się o osadzenie i utratę obciążenia. Nauczyliśmy się określać diagramy połączeń, obliczając krzywą obciążenie-odkształcenie. Brzmi to akademicko, ale na tym polega różnica między stawem, który przetrwa, a stawem, który powoduje chroniczny ból głowy.

Tutaj wyróżniają się producenci, którzy preferują podejście systemowe. Szukałem dostawców, którzy mogliby porozmawiać o czymś więcej niż tylko normach DIN, i trafiłem Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd.. Ich lokalizacja w Yongnian, tej ogromnej bazie produkcyjnej, oznacza, że ​​widzieli już wszystko. Przydatny był nie tylko katalog, ale także uwagi inżynieryjne dotyczące scenariuszy zastosowań. Sprzedać to jedno dominująca nakrętka momentu obrotowego; innym jest sugerowanie, kiedy zastosować wkładkę nylonową, a kiedy odkształcony gwint ze stopu metalu, w oparciu o zakres temperatur i potrzeby ponownego użycia. Ten praktyczny, oparty na doświadczeniu wkład jest złotem.

Poza chemią: Blokowanie mechaniczne w trudnych warunkach

Środki do zabezpieczania gwintów mają swoje miejsce w zamkniętych środowiskach o niskim i średnim obciążeniu. Ale na koparce górniczej lub kołnierzu wieży przybrzeżnej turbiny wiatrowej? Zapomnij o tym. UV, ekstremalne temperatury, paliwo i zwykłe wibracje powodują uszkodzenie kleju. Jeśli chodzi o zrównoważony rozwój, potrzebujesz rozwiązania mechanicznego wielokrotnego użytku. Przetestowaliśmy różne opcje agregatów prądotwórczych z silnikiem wysokoprężnym.

Górne nakrętki zabezpieczające ze zdeformowaną sekcją gwintu dobrze sprawdzały się w dostępnych miejscach, ale były uciążliwe w ciasnych przestrzeniach. Lepsze wyniki długoterminowe osiągnęliśmy z systemy podkładek klinowych. Zasada jest prosta: ustawione pod kątem krzywki na podkładkach wbijają się, tworząc siłę przeciwną do obrotu. Kluczem jest jednak właściwy montaż – działają tylko w zamierzonej orientacji. Widziałem, jak załogi klepały je od tyłu, czyniąc je bezużytecznymi. Szkolenie jest częścią technologii.

Następnie jest duży pistolet: śruba regulująca napięcie (śruba TC) z hartowanymi podkładkami. Świetnie sprawdzają się w przypadku dużych połączeń kołnierzowych, np. w przypadku stali konstrukcyjnej lub piast turbin wiatrowych. Używasz klucza ścinanego, który odłamuje końcówkę wielowypustu przy precyzyjnym napięciu. Daje wizualny dowód prawidłowej instalacji. Kąt trwałości jest jasny: prawidłowo obciążone złącze wykazuje minimalny ruch względny, drastycznie zmniejszając zużycie cierne i zmęczenie. Wadą? Specjalistyczne oprzyrządowanie i wyższy koszt jednostkowy. Należy to uzasadnić kosztami w cyklu życia, a nie tylko wydatkami początkowymi.

Krótka notatka na temat problemów związanych ze swobodnym obracaniem

Czy kiedykolwiek miałeś nakrętkę, która obraca się swobodnie, ale tak naprawdę nigdy się nie dokręca? Często jest odrzucany jako zły wątek. Czasami tak jest. Często jednak jest to odkształcenie skoku gwintu śruby spowodowane wcześniejszym nadmiernym dokręceniem lub zanieczyszczenia zgromadzone w elemencie blokującym nakrętki. To mały, frustrujący szczegół, który wstrzymuje całą linię montażową. Poprawka to nie tylko nowa nakrętka; polega to na sprawdzeniu gwintu zewnętrznego za pomocą miernika i oczyszczeniu współpracujących powierzchni. Oczywiste, ale rutynowo pomijane w pośpiechu, aby wszystko działało.

Taniec materiału i powłoki

Zrównoważony rozwój oznacza także walkę z korozją, która zjada materiał i zwiększa tarcie, zmieniając stosunek momentu obrotowego do napięcia. Złącze skorodowane galwanicznie powoduje zatarcie lub utratę obciążenia zacisku. Standaryzowaliśmy na cynkowaniu ogniowym lub pokryty Dacrometem elementy złączne do zastosowań zewnętrznych, w których występuje duża wilgotność. Ale tu jest haczyk: powłoki dodają grubości. Jeśli nie uwzględnisz tego w specyfikacji momentu obrotowego, oznacza to, że dokręcasz zbyt słabo. 15-mikronowa powłoka płatkowa cynku może znacząco zmienić współczynnik tarcia. Nauczyliśmy się prosić dostawców o dane dotyczące momentu obrotowego i naprężenia dla ich konkretnych produktów powlekanych, a nie tylko materiału podstawowego. Niektórzy, jak Zitai, chętnie udostępniają te wykresy, co pokazuje, że rozumieją zastosowanie, a nie tylko produkcję.

Wybór materiału to kolejna dźwignia. Przejście ze standardowego gatunku 8,8 na 10,9 lub nawet 12,9 umożliwia zastosowanie śruby o mniejszej średnicy dla tego samego obciążenia, co pozwala zaoszczędzić na wadze i materiale. Ale wyższa klasa oznacza większą podatność na kruchość wodorową, jeśli nie jest prawidłowo przetwarzana. Zamieniasz jedno ryzyko na drugie. Mieliśmy partię wysokiej jakości śrub, które uległy katastrofalnej awarii podczas pasowania na wcisk — okazało się, że w procesie galwanizacji wprowadzono wodór i nie zostały one odpowiednio wypalone w celu odgazowania. Dostawca obwiniał nasz moment montażowy. To była niechlujna lekcja sprawdzania kontroli procesu w całym łańcuchu dostaw.

Instalacja: Gdzie ginie najlepsza technologia

To wielki kanion pomiędzy teorią a praktyką. Możesz wybrać idealny zestaw podkładek Nord-Lock lub wyrafinowany łącznik polimerowy. Jeśli facet z kluczem udarowym nie zna procedury, jest to bezwartościowe. Kalibrowane klucze dynamometryczne są koniecznością, ale jak często są sprawdzane? Wdrożyliśmy system, w którym krytyczne połączenia (np. mocowania skrzyni biegów, połączenia konstrukcyjne) wymagały podpisanego dziennika momentu obrotowego z identyfikatorem narzędzia. Wydawało się to biurokratyczne, ale zmniejszyło liczbę powiązanych niepowodzeń o może 70%.

Kolejność również ma znaczenie, szczególnie w przypadku kołnierzy wielośrubowych. Klasyczny wzór gwiazdy jest nauczany nie bez powodu — zapewnia równomierne dociśnięcie uszczelki lub powierzchni. Widziałem, jak doświadczeni mechanicy ignorują ten problem w przypadku kolektora hydraulicznego, co prowadzi do trwałego wycieku, którego szukali tygodniami, wielokrotnie dokręcając jedną śrubę. Wypaczyli kołnierz. Czasami najbardziej zrównoważoną technologią zapobiegającą poluzowaniu jest kartka papieru: jasna, ilustrowana instrukcja pracy.

Istnieje również czynnik ludzki, czyli odczucie. Doświadczony monter może czasami wykryć gwint poprzeczny lub uginającą się śrubę na podstawie zmiany oporu podczas dokręcania, co jest czymś, przez co po prostu przebija się głuchy klucz dynamometryczny. Ta dotykowa informacja zwrotna jest niezastąpioną warstwą kontroli jakości. Zaczęliśmy łączyć nowych pracowników z weteranami specjalnie do wykonywania kluczowych zadań związanych z łączeniem śrub, zdobywając tę ​​ukrytą wiedzę.

Patrząc w przyszłość: inteligentne połączenie?

Mówi się o inteligentnych elementach złącznych z wbudowanymi czujnikami monitorującymi napięcie wstępne. Jestem sceptyczny co do powszechnego stosowania. Koszt, złożoność i trwałość w trudnych warunkach przemysłowych stanowią ogromne przeszkody. Na razie bardziej praktycznym, inteligentnym podejściem jest ultradźwiękowy pomiar wydłużenia śrub w przypadku krytycznych, jednorazowych instalacji, takich jak fundamenty dużych turbin. Umożliwia bezpośredni pomiar obciążenia z pominięciem wszystkich zmiennych tarcia. Jest to kosztowne i powolne, ale w przypadku jointa, którego nigdy nie chcesz zawieść, jest to ostateczna kontrola.

Moim zdaniem prawdziwą granicę stanowi projekt pod kątem demontażu i konserwacji. Zrównoważone maszyny wymagają serwisowania. Technologia zapobiegająca luzowaniu, która mocno zatrzymuje się po pięciu latach (patrzę na ciebie, jakieś chemiczne środki do zabezpieczania gwintów), jest przeciwieństwem zrównoważonego rozwoju. Idealnym rozwiązaniem jest połączenie, które pozostaje na swoim miejscu podczas pracy, ale można je zdemontować przy użyciu standardowych narzędzi podczas remontu. Dlatego skłaniam się ku mechanicznym elementom zamykającym wielokrotnego użytku. Mogą wymagać wymiany po kilku cyklach, ale jest to lepsze niż wycinanie lub wiercenie śruby i niszczenie materiału macierzystego.

W końcu jest to gra systemowa. Nie można po prostu skupiać się na zrównoważonym rozwoju. Zaczyna się od dobrze zaprojektowanego złącza, wybiera odpowiednią, trwałą technologię blokowania dla środowiska, wykonuje z precyzją i planuje cały cykl życia. Firmy dostarczające części fizyczne I mądrość aplikacji, podobnie jak zespół at Zitai Flenerzy z tej głównej bazy produkcyjnej Handan, stańcie się partnerami, a nie tylko dostawcami. Ponieważ najbardziej zrównoważony łącznik to ten, który zainstalujesz poprawnie raz, a potem zapomnisz o nim na całe życie maszyny.