Nguyên tắc ứng dụng và kế hoạch thiết kế sửa đổi của máy cán trục khuỷu

Là thành phần cốt lõi của động cơ, tay quaythân cây đang phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng về độ an toàn và độ tin cậy với sự phát triển của động cơ theo hướng siêu nạp, công suất lớn và độ tin cậy cao. Phân tích nguyên lý của tay quaythân cây lăn có thể cải thiện hiệu quả khả năng chống mỏi của tay quaythân cây

Sức mạnh và tuổi thọ sử dụng, làm rõ ứng dụng của thiết bị được sử dụng trong quá trình cán – máy cán trục khuỷu, nghiên cứu và phát triển độc lập đưa ra phương án thiết kế cho việc chuyển đổi máy cán trục khuỷu và xây dựng nguyên lý cấu tạo của máy cán chi tiết máy công cụ và các thành phần chính của nó, Đặc điểm chức năng và các biện pháp đảm bảo chất lượng để giải quyết các vấn đề hư hỏng của máy cán trục khuỷu nhập khẩu trong quá trình cán trục khuỷu, giảm chi phí bảo dưỡng máy công cụ cán trục khuỷu, thực hiện mục tiêu thay thế hàng nhập khẩu , và đảm bảo cho máy công cụ cán trục khuỷu Sự ổn định làm việc nâng cao chất lượng cán trục khuỷu.

Trục khuỷu là một trục dài quay tốc độ cao trong động cơ ô tô. Nó là một trong những bộ phận chính trong động cơ. Trong XNUMX bộ phận chính của động cơ, đây là bộ phận khó đảm bảo chất lượng gia công nhất. Điều kiện làm việc của trục khuỷu không tốt. Trong mỗi chu kỳ làm việc của động cơ, có các phụ tải xoay chiều tác dụng lên trục khuỷu. 

Các tải trọng xen kẽ này tác động lên trục khuỷu làm cho nó bị cong, vênh,… từ đó làm cho trục khuỷu làm việc không hiệu quả. Các chế độ hư hỏng thường là mòn tạp chí và gãy do mỏi. Trong số đó, các vết nứt do mỏi và các vết nứt do ứng suất xen kẽ gây ra thường phá hoại và liên quan đến an toàn.

Các bản tin về lĩnh vực này đã thu hút được sự quan tâm lớn của dư luận. Quá trình tăng cường cán phi lê trục khuỷu là một trong những phương tiện hiệu quả nhất để cải thiện độ bền mỏi của trục khuỷu. Hầu hết tất cả các trục khuỷu của động cơ ô tô nước ngoài đều sử dụng quy trình cán phi lê.

1. Nguyên lý của quá trình cán trục khuỷu

Động cơ sử dụng nhiều tạp chí trục khuỷu và trục khuỷu hơn, độ cứng uốn thấp hơn và dị hướng theo hướng chu vi, cùng với sự không đồng nhất của vật liệu và ảnh hưởng của các yếu tố toàn diện như biến dạng và ứng suất dư trong quá trình gia công nóng và lạnh, làm cho biến dạng uốn của trục khuỷu rất phức tạp và trục của nó là một đường cong tùy ý trong không gian. Trục khuỷu hoàn thành quá trình cán sâu và quá trình nắn thẳng thông qua quá trình cán. Sau quá trình làm thẳng, các khuyết điểm về biến dạng và uốn cong cơ bản được khắc phục, và quá trình cán sâu làm cho phần tròn của bề mặt cuộn được tăng cường Điều trị cải thiện mang công suất và độ bền mỏi của trục khuỷu. Cán fillet trục khuỷu là làm biến dạng dẻo bề mặt thông qua áp lực của cơ cấu cán ở phần chuyển tiếp giữa cổ thanh truyền và nhật ký chính của trục khuỷu. 

Cấu trúc và hình dạng của bề mặt phi lê sẽ thay đổi, và phi lê trục khuỷu Kết cấu tại vị trí chặt chẽ, do đó ứng suất nén dư xuất hiện trên bề mặt của phi lê trục khuỷu, có thể được bù đắp hoặc bù đắp một phần với ứng suất kéo của trục khuỷu trong quá trình làm việc, do đó cải thiện độ bền mệt mỏi; gia công nguội cứng xảy ra trên bề mặt kim loại và các góc được làm tròn sau khi cán 

Lớp bề mặt là lớp dày đặc có độ cứng cao, bề mặt vật liệu đã được gia cố; Các khuyết tật đúc như lỗ kim nhỏ, vết nứt và lỗ rỗ trên bề mặt trục khuỷu được loại bỏ; Chất lượng bề mặt của các góc tròn được cải thiện, do đó làm giảm đáng kể sự tập trung ứng suất ở các góc chuyển tiếp của tạp chí, Tăng cường các tính chất vật lý của vật liệu ở miếng fillet, và cải thiện đáng kể độ bền mỏi của trục khuỷu.

2. Thiết kế chuyển đổi của công cụ máy cán trục khuỷu

Tóm lại, do có nhiều ưu điểm của phương pháp cán nên quá trình này đã trở thành quá trình chủ đạo để gia công phi lê trục khuỷu, và máy công cụ cán ra đời. Ở nước ngoài, công nghệ chế tạo máy cán phi lê trục khuỷu đã phát triển hoàn thiện, máy cán dao được sử dụng rộng rãi và ngày càng thay thế phương pháp truyền thống là quay trục khuỷu chính và nối các góc tròn cổ thanh truyền bằng các dụng cụ trên máy truyền thống. công cụ. Tuy nhiên, máy công cụ gia công mềm thông minh cán phi lê trục khuỷu là thiết bị điều khiển số công nghệ cao tích hợp cơ khí, điện tử, công nghệ phát hiện và trí tuệ nhân tạo. Hiện tại, công nghệ và trình độ sản xuất máy công cụ cán của Trung Quốc đã có sự chênh lệch rất lớn so với nước ngoài. Khoảng trống, nhiều công nghệ cốt lõi chưa thực sự được làm chủ khiến hầu hết các nhà sản xuất trục khuỷu trong nước đều nhập khẩu loại máy công cụ này từ nước ngoài.

Tuy nhiên, sau vài năm sử dụng, có những nâng cấp về mặt kỹ thuật và những vấn đề về cách giải quyết. Bây giờ, hãy lấy một chiếc máy cán trục khuỷu nhập khẩu của Đức của Công ty TNHH Trục khuỷu Yuchai Quảng Tây, một xí nghiệp hợp tác trường học, làm ví dụ cho phân tích sau đây.

2.1 Các vấn đề hiện có của máy công cụ cán trục khuỷu trước khi chuyển đổi

  •  – Sau khi máy cán trục khuỷu nhập khẩu sử dụng gần 20 năm, hệ thống không có phản hồi và không thể hoạt động bình thường.
  •  – Máy công cụ cán trục khuỷu nhập khẩu chỉ có thể cán trục khuỷu bốn xi lanh trong quá trình hoạt động bình thường, không đáp ứng được đơn hàng cán trục khuỷu sáu xi lanh.
  •  – Máy cán trục khuỷu nhập khẩu không thể đảm bảo áp suất cán liên tục khi trục khuỷu quay với tốc độ 60 vòng / phút, điều này ảnh hưởng đến chất lượng cán trục khuỷu.

Nguyên tắc ứng dụng và kế hoạch thiết kế sửa đổi của máy cán trục khuỷu

2.2 Kế hoạch thiết kế sau khi chuyển đổi

Theo tình hình thiết bị của người dùng hiện tại, trên cơ sở xem xét toàn diện các yếu tố như độ tin cậy, hiệu suất, chức năng và giá cả, các phương án chuyển đổi sau được đề xuất.

2.2.1 Phần phụ tùng CNC

  •  – Sử dụng hệ thống CNC 840DSL của Siemens để thay thế hệ thống CNC nguyên bản; máy chủ hệ thống là 840DSL NUC 720.3 HMI: PCU5.5-C giao diện người-máy; Màn hình Trung Quốc; Giao diện USB; với màn hình LCD màu TFT 010 “OP10.4 và bảng điều khiển; với bảng điều khiển máy MCP 19” với công tắc ghi đè trục chính và tốc độ tiến dao.
  •  – Trình điều khiển và mô tơ nguồn cấp dữ liệu: Sử dụng trình điều khiển S120 hoàn toàn kỹ thuật số của Siemens và mô tơ servo 1FT7 AC để thay thế cho máy công cụ gốc X, Z, X1, Z1, SP, năm mô tơ và trình điều khiển nguồn cấp này, với một bộ dây cáp Siemens đầy đủ. Lựa chọn loại động cơ không nhỏ hơn mô-men xoắn động cơ servo ban đầu và cấu hình động cơ là 1FT7034 2 đơn vị T, 1FT7062 2 đơn vị và 1FT7102 1 đơn vị. Thay thế 4 máy công cụ ban đầu bằng động cơ AC thông thường để tinh chỉnh vị trí của các đầu cán bằng động cơ servo AC của Siemens và chọn 4 động cơ 1FT7034 theo công suất động cơ ban đầu.
  •  – Giữ bộ mã hóa bên ngoài ban đầu của trục chính và trang bị mô-đun chuyển đổi giao diện bộ mã hóa tương ứng.
  •  – Áp dụng bộ điều khiển lập trình PLC S7-300, cấu hình I / O, dự trữ biên 10%, mô-đun I / O được trang bị đầu nối đầu cuối. Sử dụng PLC để thực hiện tất cả các nhiệm vụ điều khiển trình tự logic của máy công cụ, bao gồm bơm dầu, bôi trơn, cấp phôi, nới lỏng kẹp phôi, điều khiển trung tâm ụ, điều khiển cấp đầu lăn, bảo vệ bên ngoài và các điều khiển khác.
  •  – Giữ nguyên hai bộ cảm biến phát hiện con lăn bên trong và bên ngoài ban đầu cho tổng cộng 4 đầu lăn, và kết nối tín hiệu cảm biến với PLC để theo dõi hư hỏng của dụng cụ cán và chuyển động quay của dụng cụ lăn. Dựa vào tần số tín hiệu đầu vào của cảm biến, nó được đánh giá xem tình trạng làm việc của mỗi đầu thụt vào có bình thường hay không. Nếu có bất thường, quá trình xử lý sẽ bị dừng lại và phát ra cảnh báo.
  •  – Biên dịch giao diện phân rã thủ công của từng thao tác thành phần, bao gồm các giao diện thủ công riêng biệt của hai bộ đầu cán bên trái và bên phải, và các giao diện thủ công riêng biệt của trung tâm ụ, cấp phôi, đầu kẹp và các thành phần khác.

2.2.2 Tủ điện Máy công cụ

  •  – Làm lại tủ điện điều khiển máy công cụ, sử dụng nhãn hiệu Rittal cho vỏ tủ điện, vẽ lại sơ đồ bố trí tủ điện, lắp đặt lại các linh kiện điện theo sơ đồ, đấu dây lại trong tủ điện đảm bảo hệ thống dây điện gọn gàng và đẹp mắt, nhãn đầu cuối đều đặn, rõ ràng và phù hợp với sơ đồ lắp đặt. Cáp động cơ servo và cáp phản hồi sử dụng cáp chính hãng của Siemens. Tránh đi dây song song giữa đường điện và đường tín hiệu trong tủ điện. Hệ thống điều khiển số và bộ phận dẫn động cấp liệu được trang bị nguồn cấp điện cách ly. Đầu vào nguồn ổ đĩa được trang bị một cuộn kháng tần số cao AC đầu vào của Siemens để giảm nhiễu cho lưới điện. Một máy biến áp cách ly được thêm vào đường dây cung cấp điện của hệ thống điều khiển số. Đảm bảo rằng tất cả các thiết bị được nối đất tốt.
  •  – Chọn đường kính dây dẫn thích hợp theo kích thước của dòng điện dẫn. Màu sắc của dây được lựa chọn theo tiêu chuẩn quốc gia về dây dẫn điện cho máy công cụ. Dây điều khiển DC là dây màu xanh, AC là dây màu đỏ, dây nguồn là dây màu đen, dây tiếp đất là dây màu vàng và màu xanh lá cây, tất cả các dây tiếp đất trong tủ điện đều được thu riêng với thanh đồng tiếp đất trong tủ điện để đảm bảo nối đất tốt cho toàn bộ tủ điện.
  •  – Các thành phần điều khiển cấp hai có liên quan chính trong tủ điều khiển đều sử dụng các thành phần của Schneider và Siemens. Các ổ cắm của tủ điện được bố trí theo thứ tự của các bộ phận máy, kết nối phích cắm trên không hình chữ nhật công nghiệp được sử dụng để thuận tiện cho việc di chuyển máy công cụ sau này. Tủ điện điều khiển được trang bị máy điều hòa tủ điện đặc biệt công suất 2 kW.

2.2.3 Hệ thống thủy lực

Hệ thống thủy lực của máy công cụ là cốt lõi của việc điều khiển máy công cụ và đảm bảo độ chính xác gia công của toàn bộ máy công cụ. Bộ truyền động bao gồm bộ kẹp thủy lực, bộ trợ lực servo và bộ phận phát hiện (bao gồm phát hiện vị trí trục chính và phát hiện áp suất mâm cặp). Áp suất cán của máy công cụ ban đầu là gia công áp suất thay đổi, tức là áp suất tác dụng lên cổ thanh truyền khác nhau tùy theo góc quay của trục khuỷu. Quá trình xử lý áp lực cán lên cổ thanh nối là một đường cong sóng vuông. Điều khiển lực lăn của máy công cụ ban đầu bao gồm 4 servo Rexroth vans kiểu 4WS2EM10-45 / 20B2T315Z8DM, 4 bo mạch khuếch đại servo Rexroth kiểu VT1600S3X và các bo mạch điều khiển phụ liên quan. Servo ban đầu van, bảng mạch khuếch đại và bảng điều khiển phụ đã ngừng sản xuất trong nhiều năm, và không có nguồn cung cấp phụ tùng thay thế. Việc chuyển đổi này sẽ nâng cấp hệ thống điều khiển áp suất thủy lực hoàn chỉnh. Cấu hình của servo máy công cụ van sau khi chuyển đổi dựa trên các thông số áp suất và lưu lượng của servo ban đầu vanvà servo Rexroth 4WRPNH10 van đã được chọn. Chức năng của nó được giải thích như sau.

Van IAC-R (bộ điều khiển trục tích hợp dựa trên van phản hồi cao) là một van phản ứng cao kỹ thuật số với bộ điều khiển trục tích hợp, có các chức năng sau: điều khiển lưu lượng, điều khiển vị trí, điều khiển áp suất, chức năng p / Q, xoay chiều áp suất vị trí và điều khiển vị trí / lực, chức năng NC, có thể chọn cung cấp giá trị điều khiển thông qua giao diện tương tự hoặc giao diện bus trường, tín hiệu giá trị thực tế có thể được cung cấp thông qua giao diện tương tự, ngoài ra cũng có thể được đọc qua bus trường, thông số bộ điều khiển được thiết lập thông qua trường xe buýt ; Vì lý do an toàn, bus / bộ điều khiển và các thành phần nguồn (giai đoạn đầu ra) sử dụng điện áp nguồn độc lập. Người dùng có thể sử dụng phần mềm gỡ lỗi WinHPT để lập trình và chẩn đoán các chức năng của hộp cài đặt tham số, đồng thời dễ dàng quản lý dữ liệu trên PC. Có các chức năng khả dụng khác: bộ tạo chức năng dốc, đầu ra tín hiệu lỗi 24 V (chẳng hạn như tín hiệu chuyển đổi sang PLC / logic và các van khác), điều chỉnh đầu ra điều khiển, bù vùng chết, hiệu chỉnh không, bù uốn van, bù ma sát, phụ thuộc vào hướng thu được. Thiết bị điện tử điều khiển tích hợp kỹ thuật số có thể được sử dụng để phát hiện lỗi sau: cảm biến ngắt kết nối cáp, điện áp dưới, nhiệt độ của thiết bị điện tử tích hợp, lỗi giao tiếp.

Điều khiển van servo sử dụng cùng một phương pháp điều khiển bus PROFIBUS như Ingersoll Company. Cài đặt điều khiển của bộ khuếch đại được truyền từ PLC của hệ thống CNC đến bộ điều khiển van servo thông qua thanh cái, và các kẹp tương ứng được thực hiện trên bảng điều khiển hệ thống CNC. Giao diện cài đặt áp suất đầu cho phép đặt các giá trị áp suất cao và áp suất đáy của mỗi mâm cặp theo yêu cầu của quy trình khi gia công các phôi khác nhau. Sự thay đổi của giá trị áp suất cao và thấp được PLC đọc thành tín hiệu vị trí của bộ mã hóa trục chính, tính toán bên trong của PLC làm cho trục khuỷu các góc khác nhau gửi ra các điểm đặt áp suất cao và thấp tương ứng và hoạt động của servo van được điều khiển bởi bộ khuếch đại để làm cho áp suất của mâm cặp tuân theo. Khi giá trị nhất định thay đổi, một cảm biến áp suất được lắp đặt trên đường ống thủy lực của mỗi mâm cặp và tín hiệu của cảm biến áp suất được kết nối với bộ khuếch đại, để bộ khuếch đại tạo thành một hệ thống điều khiển áp suất vòng kín, do đó đảm bảo độ chính xác của điều khiển áp suất.

2.2.4 Hệ thống ghi và giám sát áp suất lăn

Lắp đặt cảm biến mới tại vị trí lắp đặt cảm biến áp suất ở phía sau mâm cặp ban đầu để theo dõi áp suất thực tế. Cảm biến áp suất sử dụng sản phẩm Rexroth với cáp tín hiệu và bộ khuếch đại. Một máy tính công nghiệp được lắp đặt cho các thiết bị theo dõi áp suất và ghi lại áp suất của bốn mâm cặp của máy cán trục khuỷu. Máy tính công nghiệp sử dụng các sản phẩm của Advantech và máy tính công nghiệp được trang bị bảng thu tín hiệu, kết nối 4 tín hiệu cảm biến áp suất với bảng thu nhận. Đồng thời, các tín hiệu giao diện liên quan được dành riêng giữa máy tính công nghiệp và hệ thống điều khiển số. Chỉnh sửa phần mềm hệ thống theo dõi và ghi lại áp suất. Để thuận tiện cho việc truy vấn hồi cứu dữ liệu thông số cán của từng bộ phận, số bộ phận phải được nhập trên giao diện máy tính công nghiệp trước khi từng bộ phận được xử lý và hệ thống chỉ có thể khởi động chương trình xử lý để xử lý sau khi xác nhận. Trước khi mỗi bộ phận được xử lý, cần phải kiểm tra áp suất. Nếu thử nghiệm áp suất không thành công, máy tính công nghiệp sẽ gửi tín hiệu cảnh báo và tín hiệu cảnh báo sẽ được gửi đến máy CNC để dừng máy công cụ để đảm bảo tốc độ xử lý chi tiết. Trong quá trình gia công máy công cụ, máy tính công nghiệp sẽ tự động ghi lại giá trị áp suất của từng mâm cặp và vẽ đường cong tương ứng theo khoảng thời gian đã cài đặt và lưu lại.

2.3 Hiệu ứng ứng dụng sau khi chuyển đổi

Nguyên tắc ứng dụng và kế hoạch thiết kế sửa đổi của máy cán trục khuỷu

  •  – Độ tin cậy vận hành của máy công cụ cán trục khuỷu cải tiến được cải thiện, tỷ lệ hỏng hóc thiết bị giảm và thiết bị đáp ứng quá trình chế biến sản phẩm bình thường.
  •  – Để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của trục khuỷu, khi trục khuỷu quay, khi vị trí của cổ trục thay đổi, áp suất cán theo quỹ đạo chuyển động của trục khuỷu thay đổi và thay đổi, đồng thời duy trì một áp suất cán không đổi nhất định. Như trong Hình 1, I và VI: góc áp suất cao là 60 ° đến 300 °, và các góc khác là áp suất thấp; II và V: góc áp suất cao là 180 ° đến 60 °, và các góc khác là áp suất thấp; III và IV: góc áp suất cao là 300 ° đến 180 °, các góc khác là áp suất thấp. Khi lăn bánh, do cổ trục khuỷu I đẩy bánh lăn trên lệch khỏi tâm quay một góc 60 ° đến 300 ° nên lực ép của bánh lăn trên lớn, áp suất bánh lăn dưới thấp. Chúng tôi đọc góc quay của trục khuỷu theo thời gian thực thông qua hệ thống điều khiển số. Bánh xe lăn của cổ I ở vị trí 60 ° đến 300 ° tạo áp suất thấp và bánh xe lăn dưới tạo áp suất cao. Tương tự như vậy, đối với cổ II ở vị trí 180 ° đến 60 °, bánh xe lăn tạo áp suất thấp và bánh xe lăn dưới tạo áp suất cao. Điều này đảm bảo rằng áp lực lăn trên vòng tròn bên ngoài của cổ chai về cơ bản là giống nhau theo mọi hướng, do đó cải thiện đáng kể chất lượng của sản phẩm.
  •  – Sau khi nâng cấp và cải tiến, các vấn đề tồn tại của máy cán trục khuỷu nhập khẩu nguyên bản đã được giải quyết. Nó có thể cuộn cả trục khuỷu bốn xi lanh và trục khuỷu sáu xi lanh trong quá trình hoạt động.

3. Phần kết luận

Trước những vấn đề hỏng hóc và yêu cầu nâng cấp của máy cán trục khuỷu do người sử dụng nhập khẩu sau vài năm sử dụng, theo phương án thiết kế sửa đổi nêu trên, chi phí đại tu thiết bị được tiết kiệm rất nhiều. Máy cán trục khuỷu cải tiến đáp ứng các yêu cầu của quy trình cán trục khuỷu. Khi cán phi lê trục khuỷu, áp suất cán kéo theo sự thay đổi quỹ đạo chuyển động của trục khuỷu. Tức là khi lăn cổ, do cổ không nằm trên tâm quay nên khi lăn bị áp lực lăn biến thiên. 

Vị trí quay của cổ trục được phát hiện bởi hệ thống điều khiển số, và sau đó van áp suất được điều khiển để đạt được áp suất không đổi theo mọi hướng của cổ trục, do đó nâng cao độ chính xác sản xuất của trục khuỷu (để làm cho biến dạng cán của 0.8 m dài trục khuỷu sáu xi lanh nói chung <0.02 mm) và chất lượng tổng thể, giảm tỷ lệ phế phẩm của cán trục khuỷu (tỷ lệ phế phẩm <0.4%), đảm bảo sự ổn định của máy cán trục khuỷu và giảm tỷ lệ hỏng hóc của thiết bị. Hiện tại rất khó để đảm bảo các thiết bị trong nước, và việc bảo trì trong tương lai, Nâng cấp, mở rộng, thông tin liên lạc, vv mang lại sự thuận tiện.

Liên kết đến bài viết này :  Nguyên tắc ứng dụng và kế hoạch thiết kế sửa đổi của máy cán trục khuỷu

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/,thanks!


Nguyên tắc ứng dụng và kế hoạch thiết kế sửa đổi của máy cán trục khuỷuCửa hàng PTJ CNC sản xuất các bộ phận có tính chất cơ học tuyệt vời, độ chính xác và độ lặp lại từ kim loại và nhựa. Phay CNC 5 trục có sẵn.Gia công hợp kim nhiệt độ cao phạm vi bao gồm gia công inconel,gia công monel,Gia công Geek Ascology,Gia công cá chép 49,Gia công,Gia công Nitronic-60,Gia công Hymu 80,Công cụ gia công thép,thùng kim loại Vân vân.,. Lý tưởng cho các ứng dụng hàng không vũ trụ.Cơ khí CNC sản xuất các bộ phận có tính chất cơ học tuyệt vời, độ chính xác và độ lặp lại từ kim loại và nhựa. Có sẵn phay CNC 3 trục & 5 trục.Chúng tôi sẽ lập chiến lược với bạn để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí để giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Chào mừng bạn đến với Liên hệ với chúng tôi ( [email được bảo vệ] ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *