Herhangi bir maden sahasına veya çimento fabrikasına gittiğinizde, yüzlerce ton ağırlığında, günde 24 saat çalışan ve dönmeye devam etmesi için tek bir büyük dişliye bağlı olan bir döner ekipman parçası bulacaksınız. Bu dişli, çevre dişlisi - olarak da adlandırılan halka dişlidir - ve ağır sanayinin adı duyulmamış iş gücüdür. Biri arızalandığında tüm hat durur ve kesintinin maliyeti saatte onbinlerce dolara ulaşabilir.
Bir Halka Dişlisinin Gerçekte Yaptığı Şey
Halka dişli, dönen bir tamburun veya fırın kabuğunun çevresine cıvatalanmış-büyük çaplı bir dişlidir. Bir dişli kutusu aracılığıyla bir elektrik motoru tarafından tahrik edilen bir veya iki küçük pinyonla birbirine geçer. Motor pinyonu döndürür, pinyon ayna dişlisini döndürür ve ayna dişlisi de tüm kovanı - tipik olarak 1 ila 20 devir/dakika arasındaki hızlarda döndürür.
Tasarım basit ama acımasızca etkilidir. Dişliyi tamburun etrafına sararak, bu boyutlarda pratik olmayan büyük bir merkezi şaft ve yatak ihtiyacını ortadan kaldırırsınız. Halka dişlisi, tahrik kuvvetini tüm çevre boyunca dağıtır; bu, cevher ve çelik bilyalarla dolu 500 tonluk bir bilyalı değirmeni döndürürken çok önemlidir.
Halka dişliler çok büyüktür. Tipik modüllerin sayısı 20 ila 50 arasında değişir ve en büyük öğütme değirmenlerinde çaplar 14 metreyi aşabilir. Taşıma ve kurulum için tek parça halinde dökülür veya iki veya daha fazla parçaya bölünürler. Malzeme neredeyse her zaman yüzey sertliği ve çekirdek tokluğu arasında doğru dengeyi elde etmek için ısıl işlem uygulanmış dökme çelik - ZG45, 42CrMo veya benzer alaşımlar - olur.
Madencilik: Her Türlü Öğütme Değirmenleri
Madencilikte, halka dişlinin birincil işi öğütme değirmenlerini -, cevheri mineral geri kazanımı için gereken ince parçacık boyutlarına kadar kıran makineler döndürmektir.
Bilyalı değirmenler en yaygın uygulamadır. Kısmen çelik bilyalarla doldurulmuş yatay bir çelik silindir, kendi ekseni üzerinde dönerek cevheri yuvarlıyor ve darbe ve aşınma yoluyla öğütüyor. Boyutları küçük operasyonlar için birkaç metreden büyük bakır ve altın madenleri için 8 metrenin üzerine kadar değişmektedir. Büyük bir bilyalı değirmendeki halka dişlinin ağırlığı tek başına 30 ton veya daha fazla olabilir.
SAG değirmenleri (Yarı-Otojen Öğütme) ve AG değirmenleri (Otojen Öğütme) bunu bir adım daha ileriye taşıyor. SAG değirmenleri öğütme ortamı olarak cevherin kendisini ve küçük miktarda çelik bilyaları kullanırken, AG değirmenleri tamamen cevhere güveniyor. Bu değirmenler bilyalı değirmenlerden bile daha büyüktür - çapları 10 ila 12 metre arasında yaygındır ve bunları tahrik eden halka dişliler de buna uygun olarak büyüktür. Buradaki yükler aşırıdır: Tam yüklü bir SAG değirmeninin ağırlığı 1.000 tonun üzerinde olabilir ve çember dişlinin, dişlere şok yüklemesi olmadan bu kütleyi sorunsuz bir şekilde başlatıp durdurması gerekir.
Çubuk değirmenler, çakıl değirmenleri ve kule değirmenler madencilik uygulamalarını tamamlıyor. Boyut ve yük profili farklı olmasına rağmen her biri bir halka dişli tahriki kullanır. Hepsinin paylaştığı şey, zorlu bir çalışma ortamıdır - sürekli toz, titreşim ve her şeyin içine giren aşındırıcı cevher parçacıkları. Madencilikteki halka dişliler, aşındırıcı aşınmaya direnmek için yüksek yüzey sertliğine ve tekrarlanan yüklemelerden kaynaklanan yorgunluğun üstesinden gelmek için sağlam diş köklerine ihtiyaç duyar.
Çimento: Fırınlar, Değirmenler ve Kurutucular
Çimento endüstrisi halka dişlilerin diğer yoğun kullanıcısıdır ve buradaki talepler farklıdır ancak daha az şiddetli değildir.
Döner fırınlar bir çimento fabrikasının kalbidir. Uzun, hafif eğimli bir çelik silindir -, tipik olarak 4 ila 6 metre çapında ve 60 ila 100 metre uzunluğunda -, 1 ila 4 RPM'de dönerken, alt uçtaki bir alev, malzemeyi 1.400 derecenin üzerine ısıtır. Kireçtaşı ve kil üst kısımdan beslenir ve çimento klinkeri alt kısımdan çıkar. Genellikle boşaltma ucunun yakınına monte edilen halka dişlinin, fırın kabuğu termal olarak birkaç santimetre genişlese bile pinyonla hassas bir şekilde birbirine geçmesi gerekir. Bu termal genleşme, çimento fırını halka dişlilerindeki en büyük tasarım zorluklarından biridir - dişlinin çoğu makineyi çarpıtacak bir sıcaklık aralığında hizalı kalması gerekir.
Çimento bilyeli değirmenleri, madencilik bilyeli değirmenleriyle aynı prensiple çalışır; klinkeri çimento haline gelen ince toza kadar öğütür. Bu değirmenler genellikle ayırıcılarla kapalı devrede çalışır ve çevre dişli tahrikinin minimum hız değişimiyle sürekli çalışmayı sağlaması gerekir. Çimento değirmenleri genellikle en büyük madencilik SAG değirmenlerinden daha küçüktür, ancak yıllarca durmadan çalışırlar, bu nedenle güvenilirlik ve aşınma direnci çok önemlidir.
Döner kurutucular ve soğutucular üçüncü büyük çimento uygulamasıdır. Kurutucular fırına girmeden önce ham maddelerdeki nemi uzaklaştırırken, soğutucular sıcak klinkeri fırından çıktıktan sonra kullanım sıcaklığına indirir. Yükler ve sıcaklıklar daha düşük olmasına rağmen her ikisi de fırınlara benzer halka dişli tahrikler kullanır. Burada önemli olan tutarlılıktır - düzensiz dönüş, eşit olmayan kuruma veya soğumaya neden olur ve bu da ürün kalitesini etkiler.
Tasarım ve Malzeme Hususları
20 yıl dayanan bir halka dişli ile 5 yılda arızalanan bir dişli arasındaki fark tasarım, malzeme ve üretim kalitesine bağlıdır.
Diş profili önemlidir. Çoğu modern halka dişli, düz düz dişler yerine helisel dişler kullanır. Helis açısı, yükü aynı anda birden fazla dişe yayar, bu da şoku azaltır, gürültüyü azaltır ve dişlinin megawatt-sınıfı torku düşük devir/dakikada çekiçleme olmadan iletmesine olanak tanır. Helisel dişliler, frezenin destek silindirleri tarafından absorbe edilmesi gereken eksenel itme kuvveti üretir, ancak ağır-iş uygulamaları için bu ödün vermeye değer.
Malzeme seçimi uygulamaya bağlıdır. Isı ve termal çevrimin ana konu olduğu çimento fırınları için 42CrMo veya AISI 4140 gibi alaşımlar yüksek sıcaklıklarda mukavemetini korur. Aşındırıcı aşınmanın hakim olduğu madencilik değirmenleri için, yüzey sertleştirmeli (genellikle indüksiyon veya alevle sertleştirme yoluyla) daha yüksek-karbonlu çelik dökümler daha uzun diş ömrü sağlar. Isıl işlem süreci kritiktir - çok serttir ve şok altında dişler çatlar; çok yumuşaktır ve birkaç yıl içinde aşınırlar.
Üretim hassasiyeti son parçadır. Dişler tam profile göre kesilmeli, dişli mükemmel şekilde yuvarlak olmalı ve cıvata delikleri tambur flanşıyla tam olarak hizalanmalıdır. Herhangi bir salgı veya yanlış hizalama, eşit olmayan diş yüklemesine neden olur, bu da aşınmayı hızlandırır ve feci diş kırılmasına yol açabilir. Kaliteli üreticiler, dökümlere ultrasonik test uygular, koordinat ölçüm makineleriyle diş profilini kontrol eder ve nakliyeden önce pinyonla tam bir mesh testi yapar.
Bakım ve Hizmet Ömrü
İyi-tasarlanmış, iyi-monte edilmiş bir halka dişlisi, değiştirilmesi gerekmeden 15 ila 25 yıl kadar çalışabilir. Önemli olan yağlama ve izlemedir.
Çoğu halka dişli, otomatik püskürtme sistemleri tarafından veya operatörler tarafından manuel olarak uygulanan ağır gres veya asfalt-bazlı bir bileşik olan açık-dişli yağlamasını - kullanır. Yağlayıcının merkezkaç kuvveti altında dişlerin üzerinde kalması, su ve tozdan arınmaya karşı dayanıklı olması ve aşırı basınca dayanması gerekir. Tipik bir uygulama oranı, pinyon dönerken üzerine püskürtülen dakikada birkaç gramdır. Yetersiz yağlama, çember dişli arızasının bir numaralı nedenidir - yağlayıcı film bozulduğunda dişler hızla aşınır, aşınır ve aşınır.
Düzenli denetim, sorunları arızaya dönüşmeden önce yakalar. Bakım ekipleri diş aşınma şekillerini kontrol eder, diş yüzeylerinde çukurlaşma veya dökülme olup olmadığına bakar, boşluğu ölçer ve olağandışı gürültüleri dinler. Dişlerin bir tarafında yoğunlaşan bir aşınma modeli genellikle yanlış hizalamayı gösterir - ya pinyon merkezden uzaktadır- ya da dişli tambur üzerinde kaymıştır. Bunu erken yakalamak ve yeniden-hizalamak, dişlinin ömrüne yıllar katabilir.
Bir halka dişlisi kullanım ömrünün sonuna ulaştığında, değiştirilmesi büyük bir işlemdir. Değirmen veya fırının durdurulması, eski dişlinin cıvatalarının sökülmesi ve kesilmesi (çoğunlukla sökülmek üzere bölümler halinde) ve yeni dişlinin takılıp hizalanması gerekir. Bu, günlerce hatta haftalarca planlı aksama süresi gerektirebilir, bu nedenle çoğu fabrika rafta yedek bir halka dişlisi bulundurur ve değiştirmeyi yıllar öncesinden planlar.
çözüm
Halka dişliler herhangi bir endüstriyel operasyondaki en büyük ve en ağır yüklü mekanik bileşenler arasındadır. Madencilikte, cevheri geri kazanılabilir boyuta indiren öğütme değirmenlerini, - bilyalı değirmenleri, SAG değirmenlerini, AG değirmenlerini ve çubuk değirmenlerini çalıştırırlar; çapı genellikle 10 metreyi aşar ve 1.000 tonun üzerindeki yükleri taşırlar. Çimentoda 1.400 derecede klinker üreten döner fırınları, onu toz haline getiren bilyalı değirmenleri, prosesi destekleyen kurutucu ve soğutucuları çalıştırırlar.
Çalışma koşulları bundan daha farklı olamazdı - madencilik aşınma ve şok yüklemeyle ilgilidir, çimento ise ısı ve termal genleşmeyle ilgilidir - ancak gereksinimler aynı noktada birleşir: hassas bir şekilde üretilmiş, uygun şekilde yağlanmış, dikkatlice hizalanmış ve minimum düzeyde dikkat ile onlarca yıl çalışabilen bir çember dişli. Bunu doğru yaptığınızda arka planda kaybolur ve işini güvenilir bir şekilde yapar. Yanlış anladığınızda sitedeki en pahalı kağıt ağırlığı haline gelir.
