Gia công mặt bích cho các bộ phận kết cấu lớn

Để giải quyết những khó khăn khi gia công bề mặt mặt bích cho các bộ phận kết cấu lớn, việc cắt quay và cắt hướng tâm của dụng cụ trục chính đã đạt được thông qua chức năng quay cánh tay đòn và chuyển động của hộp trục chính của máy khoan cánh tay đòn. Các bề mặt mặt bích đã được gia công thành công, mang lại những ý tưởng mới cho việc gia công bề mặt mặt bích của các bộ phận kết cấu lớn tương tự.

0. Giới thiệu

Cần cẩu ngoài khơi QJ200-50 được lắp đặt trên tàu với tải trọng nâng an toàn định mức là 200 tấn đối với móc chính và 50 tấn đối với móc phụ. Nhịp tối đa của móc chính là 56m, chiều dài của móc chính và phụ là 105m. Cột cầu trục là một trụ thép hàn có mặt bích làm bằng tấm thép hàn vào xi lanh thép. Mặt bích được trang bị ổ trục xoay để hỗ trợ bệ cần cẩu, phòng máy trên bệ, động cơ, các loại tời, giá đỡ ba chân, khung cần cẩu và tải trọng nâng. Bề mặt đỡ có lực đỡ lớn và chịu mô men lật lớn. Theo yêu cầu của giá đỡ xoay, độ phẳng của bề mặt lắp đặt của nó là ≤ 0.30mm và bề mặt mặt bích nối với bệ cầu trục phía trên giá đỡ xoay cũng có các yêu cầu tương tự.

1. Cấu trúc phôi và yêu cầu thiết bị xử lý

Đường kính ngoài của mặt bích là 5930mm và chiều cao tổng thể (chiều dài) của phôi là 12000mm (xem Hình 1). Các vật liệu mặt bích là thép Q345B, có độ dày 140mm. Mặt bích được lắp ráp và hàn từ các tấm thép, và gia công thô được thực hiện sau khi phát hiện và ủ lỗ hổng xử lý nhiệt. Gia công thô tương đối dễ dàng và có thể được thực hiện trên máy tiện đứng. Sau khi gia công thô, nó được hàn vào xi lanh và sau đó được gia công chính xác. Giả sử mặt bích không được gia công lại sau khi hàn vào trụ. Trong trường hợp đó, dung sai hình học không thể đáp ứng yêu cầu và không thể loại bỏ biến dạng do hàn gây ra. Vì vậy, việc gia công chính xác phải được thực hiện sau khi hàn. Mặt bích được hình thành sau khi hàn, và những phôi lớn như vậy không thể được xử lý bằng thiết bị cơ khí thông thường và chỉ một số máy công cụ trong nước mới có thể xử lý những phôi như vậy. Trong ngành công nghiệp cần cẩu, một số chuyên gia sử dụng các thiết bị xử lý chuyên dụng để thay mặt khách hàng xử lý tại chỗ nhưng chi phí rất đắt. Ví dụ, chi phí xử lý một cặp mặt bích cao tới 185000 nhân dân tệ và chất lượng xử lý có thể ổn định hơn. Thời gian xử lý bị hạn chế, ảnh hưởng đến thời gian giao hàng. Để đạt được mục đích này, dựa trên các điều kiện và thiết bị hiện có, hãy thiết kế thiết bị xử lý và xử lý bề mặt phẳng của xi lanh thép.

Hình.1 Kích thước của kết cấu ống thép

2. Xác định sơ đồ quy trình trụ (cột) thép

• (1) Quá trình xử lý thân xi lanh như sau: nguyên liệu thô → xử lý bắn → sơn lót → cắt (rãnh) → tạo hình (hàn tấm cán) → hàn lắp ráp.
• (2) Quy trình gia công mặt bích như sau: nguyên liệu thô → cắt (rãnh) → hàn lắp ráp → ủ → gia công thô (tiện).
• (3) Quá trình xử lý tổng thể của phôi bao gồm hàn mặt bích vào thân xi lanh và các bộ phận khác → ủ giảm ứng suất → xử lý mặt phẳng mặt bích → khoan và xử lý khác, → hàn vào thân tàu (không quy định kiểm tra).

3. Quy trình xử lý của mặt phẳng mặt bích

Quy trình gia công của mặt phẳng mặt bích như sau: đặt phôi (xi lanh thép được hàn với mặt bích) trên bệ ngang → lắp đặt và gỡ lỗi máy khoan hướng tâm → phay mặt phẳng → đánh bóng các dấu dụng cụ → mài mặt phẳng → đánh bóng tiêu chuẩn mặt phẳng để sửa chữa → tháo rời thiết bị gia công (không quy định kiểm tra).

4. Vị trí của thân xi lanh

Nâng thân trụ ban đầu được đặt nằm ngang dọc theo trục theo hướng thẳng đứng của trục, sau đó đặt nó lên bề mặt đỡ ngang đã được điều chỉnh trước để kiểm tra lại độ thẳng đứng của nó. Nếu độ thẳng đứng vượt quá dung sai, hãy thêm một miếng đệm giữa bề mặt đỡ ngang và phôi và hàn chắc chắn vào phôi. Hãy đợi cho đến khi nó được hàn vào thân tàu để đảm bảo độ thẳng đứng nằm trong phạm vi yêu cầu.

5. Sửa đổi và lắp đặt máy khoan

Việc lắp đặt máy khoan vào phôi được thể hiện trong Hình 2.

1) Tháo đế ban đầu của máy khoan bập bênh Z30110 và lắp vào tấm lắp sẵn 2, sau đó kẹp bằng vít. Tấm kết nối chuyển tiếp 1 được cố định trước vào tấm trụ thép (hàn), tấm đế lắp đặt và tấm kết nối chuyển tiếp được định tâm trước và khoan các lỗ lắp đặt, đồng thời đặt các miếng chêm lắp đặt. Bàn ủi lắp đặt là tiêu chuẩn và hai bề mặt khớp nối là các sườn dốc bằng bu lông. Vị trí tương đối của hai tấm có thể được điều chỉnh để tăng hoặc giảm khoảng cách giữa mặt trên và mặt dưới, đạt được mục đích điều chỉnh độ cao.

2) Nhấc máy khoan cánh tay rocker (được kết nối với tấm đế lắp đặt) và đặt nó lên bàn ủi lắp đặt, căn chỉnh các lỗ lắp đặt trên tấm đế lắp đặt và tấm kết nối chuyển tiếp.

3) Điều chỉnh máy công cụ. Đặt hình ảnh quang học cấp 4 trên bề mặt rãnh nằm ngang phía trên cánh tay đòn của máy khoan hướng tâm. Điều chỉnh độ cao của bàn ủi lắp đặt theo mức độ hình ảnh quang học. Xoay cánh tay rocker 360 ° để điều chỉnh bàn ủi lắp đặt sao cho góc quay 360 ° của cánh tay rocker đều nằm trong cùng một mặt phẳng ngang. Sau đó siết chặt tấm đáy của máy khoan và tấm kết nối chuyển tiếp, xoay cánh tay rocker 360 ° một lần nữa và tinh chỉnh lại nếu có bất kỳ sai lệch nào cho đến khi tấm đáy và tấm kết nối chuyển tiếp được kẹp và cố định. Cánh tay rocker quay và hộp trục chính di chuyển đến cùng một mặt phẳng nằm ngang, có nghĩa là sai số tối đa của toàn bộ mặt phẳng mặt bích được điều chỉnh trong phạm vi <0.06mm.

4) Lắp đồng hồ đo trên trục chính của máy khoan và sử dụng nó làm chuẩn để kiểm tra trạng thái mặt phẳng cao nhất, thấp nhất và gần đúng của toàn bộ mặt bích được gia công. Đánh dấu các khu vực trên chiều cao trung bình bằng màu sắc, biểu thị các bộ phận có dung sai gia công lớn hơn.

5) Thay mâm cặp khoan bằng dao phay kẹp. Xử lý phần màu trước để đảm bảo rằng lượng gia công trong quy trình cuối cùng tương đối đồng đều. Trong quá trình phay, chuyển động cấp liệu là chuyển động lên xuống của trục chính, là hướng của dụng cụ trong quá trình khoan. Chuyển động cắt là chuyển động xuyên tâm của trục dao phay dọc theo mặt bích, di chuyển từ đường kính trong của mặt bích đến đường kính ngoài của mặt bích. Sau khi hoàn thành một lần cắt, nó quay trở lại và cánh tay đòn quay một góc rồi lại di chuyển theo độ sâu cắt ban đầu. Góc quay làm cho hai đường cắt cắt nhau. Cắt tuần tự chu vi mặt bích bằng phương pháp này, như trong Hình 3.

Trong quá trình cắt, cần khóa cánh tay đòn và cột của máy khoan, bao gồm cả việc sử dụng ống khóa tự chế để khóa phần trên và phần dưới của trục chính.

Để nâng cao chất lượng gia công bề mặt và giảm cường độ lao động của người vận hành, một vòng bánh răng được lắp đặt trên tay quay di động của hộp trục chính. Nó được điều khiển bởi một động cơ servo (hộp giảm tốc) nhỏ bánh, và tốc độ được điều chỉnh thành tốc độ cắt thích hợp để cắt tự động bằng động cơ.

Hình 2 Lắp đặt máy khoan vào phôi

1-Tấm nối chuyển tiếp; 2-Lắp tấm đáy; Máy khoan 3-rocker; 4-Mức độ hình ảnh quang học; 5-Phôi; 6-Lắp đặt tấm đệm

Hình.3 Phay

6) Đối phó. Do số lượng dao đi qua toàn bộ vòng tròn lớn nên không thể tránh khỏi việc để lại dấu vết của các đường dao và mối nối dao. Vì vậy, người ta sử dụng máy chà nhám để đánh bóng, đánh bóng các mối nối dao.

7) Mài mịn. Lắp mâm cặp khoan vào bánh xe gạt cát được đánh bóng và thực hiện mài mịn trên bề mặt phay để cải thiện chất lượng bề mặt.

8) Mài. Chuẩn bị trước một tấm phẳng có chiều dài 1500mm, chiều rộng và hình vòng cung tương đương với mặt phẳng được xử lý (xem Hình 4) và thực hiện mài chính xác trên bề mặt mặt phẳng sau khi xử lý dập tắt. Khi mài, bề mặt gia công được phủ một lớp bột màu, bề mặt nhẵn của tấm phẳng đúc sẵn được mài dựa vào bề mặt gia công. Chức năng của nó là: (1) kiểm tra tình trạng tiếp xúc của mặt phẳng. (2) Mài những điểm nổi bật của vùng tiếp xúc. Sử dụng máy đánh bóng cầm tay có trang bị bánh xe cát để đánh bóng những điểm sáng. Hình 5 cho thấy mặt phẳng trong quá trình mài và sửa chữa.

Hình.4 Tấm mài trên phôi

Hình 5 Bề mặt phẳng trong quá trình mài và sửa chữa

6. Sự kiểm tra

Dụng cụ đo độ phẳng bằng laser được sử dụng để kiểm tra và kết quả phát hiện cho thấy độ phẳng 0.25mm, đáp ứng yêu cầu.

7. Những điểm chính trong quá trình xử lý

Có một số điểm chính trong quá trình xử lý:

• 1) Khi phay các bề mặt phẳng, sử dụng phương pháp cắt xuyên tâm, với hành trình cắt ngắn và nhiều đường cắt, điều này có thể dễ dàng gây ra sự gia tăng dấu dao và người vận hành thường xuyên phải thao tác. Nếu sử dụng vòng quay cánh tay đòn để cắt, thì mỗi lần cắt sẽ thực hiện một vòng tròn và có rất ít dấu vết cắt. Tuy nhiên, do khoảng cách giữa cột và cánh tay rocker ngày càng lớn, độ cứng của hệ thống giảm, độ rung tăng cường, chất lượng bề mặt kém và tuổi thọ của dụng cụ cũng bị ảnh hưởng. Vì vậy, phương pháp này không được khuyến khích.
• 2) Quá trình mài được thực hiện bằng cách sử dụng các tấm phẳng để mài và bánh xe bằng giấy nhám để mài thay vì cạo bằng dụng cụ cạo. Điều này là do bề mặt là bề mặt hỗ trợ cần chịu được lực lớn mà không có chuyển động tương đối và không cần bôi trơn. Điều này về cơ bản khác với các yêu cầu chuyển động của ray dẫn hướng máy công cụ. Việc sử dụng bánh mài có tốc độ mài nhanh và cường độ lao động thấp.
• 3) Trong quá trình gia công, cố gắng giữ cánh tay đòn ở vị trí thấp nhất để tăng độ cứng của hệ thống.
• 4) Tốc độ cắt và tốc độ tiến dao không thể được sao chép một cách mù quáng từ dữ liệu thủ công cắt. Chúng cần được xác định dựa trên đặc tính của máy phay và máy khoan, kết hợp với kinh nghiệm cắt thử trong điều kiện làm việc thực tế. Ví dụ, đối với máy phay, công suất cắt chính của máy khoan cánh tay rocker tương đối nhỏ, ống khoan (trục) kéo dài tương đối dài và độ cứng kém. Đường kính dao phay và tốc độ phay sẽ bị hạn chế.

8. Kết luận

Thông qua việc thực hiện kế hoạch xử lý này và sử dụng thiết bị, mặt bích thùng và mặt bích nền tương ứng đã được xử lý thành công, với dung sai hình học đáp ứng các yêu cầu quy định. Họ cũng đã vượt qua cuộc kiểm tra và công nhận của CCS (Hiệp hội phân loại Trung Quốc) và đạt được chứng chỉ kiểm định tàu. Thực tiễn đã chứng minh rằng mặc dù hoạt động thủ công của thiết bị đòi hỏi cường độ lao động tương đối cao nhưng mặt bích được xử lý đáp ứng yêu cầu thiết kế và đặc biệt phù hợp cho sản xuất hàng loạt nhỏ, giải quyết các vấn đề gia công cơ khí không thể giải quyết được trong điều kiện thông thường và đạt được lợi ích kinh tế đáng kể. Chi phí của toàn bộ thiết bị xử lý (hai mặt phẳng bao gồm dụng cụ cắt, nhân công, v.v.) chưa đến 20000 nhân dân tệ, tiết kiệm 165000 nhân dân tệ. Ngoại trừ hai tấm thép có thể sử dụng vào mục đích khác thì không hề lãng phí linh kiện, vật liệu chuyên dụng.

Tác giả: Đinh Bang Kiến, Khương Quốc Hoa