مضخة التوجيه من ليوجونج: عمود المحرك

باعتبارها مكون طاقة أساسي في نظام التوجيه للآلات الإنشائية، فإن جودة تصميم وتصنيع عمود المحرك والتروس/الأسنان لـمضخة التوجيه من نوع LiuGongتُحدد بشكل مباشر دقة الاستجابة وقدرة التحمل وعمر الخدمة لنظام التوجيه.

في عمليات الماكينات الثقيلة مثل الحفارات واللودر، يجب أن تتحمل مضخة التوجيه باستمرار أحمال صدمة عالية التكرار، وتشغيل بسرعات متغيرة، وظروف عمل قاسية.

بصفتها حلقات رئيسية في نقل الطاقة، تصبح المعقولية الهيكلية وتوافق المواد والدقة في التشغيل للعمود المحرك والتروس/الأسنان عناصر أساسية لضمان الأداء الكلي للتوجيه في الآلة.

من منظور التصميم الهيكلي، يعتمد عمود محرك مضخة التوجيه من نوع LiuGong هيكل عمود تدريجي متكامل. يتصل أحد الطرفين بنقطة إخراج الطاقة للمحرك عبر مسنن، والطرف الآخر يتصل بشكل صلب بالترس المحرك من خلال مفتاح مربع، مما يحقق انتقالًا سلسًا للطاقة.

الميزة الأساسية لهذا التصميم الهيكلي تكمن في الانتقال التدريجي لقطر العمود، والذي يحسن توزيع الإجهاد على النظام مع ضمان قوة العمود، ويمنع كسر العمود الناتج عن تركيز الإجهاد أثناء نقل الطاقة.

يتم ربط الترس المحرك مع العمود المحرك باستخدام عملية تركيب شديد (interference fit)، حيث يتم التحكم بدقة التركيب ضمن نطاق التحمل H7/k6، مما يضمن عدم حدوث انزلاق نسبي أثناء الدوران السريع ويقلل من خسائر الانتقال. وتستخدم الأسنان تشكيلًا بروفايلي على شكل إيفولفنت، وهو الجزء التلامسي الأساسي لنقل الحركة بالترس.

ويتم مطابقة الوحدة (الموديول) مع القدرة المقدرة لمضخة التوجيه بين 2.5-3.5 مم، ومعامل الرأس 1.0، وزاوية الضغط 20°. هذا التصميم للبارامترات يحسن بشكل فعال من تداخل تشابك الأسنان، ويقلل من حمل الصدمة أثناء التشابك، ويضمن انتقال طاقة سلس.

اختيار المواد وعمليات المعالجة الحرارية هما جانبان تقنيان أساسيان يحددان عمر العمود المحرك والتروس/الأسنان. يستخدم عمود المحرك في مضخة التوجيه من نوع LiuGong فولاذ سبائكي هيكلي من نوع 40CrNiMoA.

هذه المادة تمتلك خصائص ميكانيكية ممتازة، مقاومة الشد أكثر من 980 ميجا باسكال، ومقاومة الخضوع لا تقل عن 835 ميجا باسكال. وبعد المعالجة بالتسخين (التحميص + التلدين عالي الحرارة)، يمكن التحكم بصلادة العمود بين 28-32 HRC، مما يضمن قوة وكفاءة كافية مع الحفاظ على قابلية جيدة للتشكيل.

يصنع الترس المحرك من فولاذ كربوني من نوع 20CrMnTi. وبعد التكربون، والتبريد، والتسخين عند درجات حرارة منخفضة، تصل صلادة سطح الأسنان إلى 58-62 HRC، بينما تبقى صلادة القلب بين 30-35 HRC. هذا المزيج من سطح صلب وقلب مرن يقاوم بشكل فعال التآكل، والصدمات، وفشل التعب الناتج عن تشغيل التروس.

علاوة على ذلك، يخضع سطح الترس لعملية فوسفاتة تشكل غشاء واقٍ كثيفًا من الفوسفات، مما يعزز مقاومته للتآكل ويجعله مناسبًا للبيئات العاملة الغبارية والرطبة الخاصة بالماكينات الإنشائية.

من حيث المتطلبات التقنية، تتبع دقة تصنيع وتجميع العمود المحرك والتروس/الأسنان معايير صارمة. يجب التحكم في تسامح الانحراف الدائري للعمود المحرك ضمن 0.02 مم، ولا يجوز أن يتجاوز تسامح الاستقامة 0.015 مم/م. سيؤدي الانحراف الزائد للعمود إلى توليد قوة طرد مركزي أثناء الدوران، ما يسبب اهتزاز العمود ويؤثر على دقة تشابك التروس.

يجب أن تلتزم دقة تصنيع التروس بمتطلبات الدقة من الدرجة 6 حسب GB/T 10095.2-2008، مع خطأ تراكمي في المسافة بين الأسنان لا يتجاوز 0.03 مم، وانحراف إجمالي في شكل السن لا يزيد عن 0.012 مم، وتسامح في اتجاه السن لا يتجاوز 0.01 مم.

أثناء التجميع، يجب التحكم بدقة في فجوة التشابك بين الترس المحرك والمحرك. وعادةً ما يتم ضبط قيمة الفجوة بين 0.15-0.25 مم. إذا كانت الفجوة صغيرة جدًا، يؤدي ذلك إلى تشديد مفرط في تشابك التروس، مما يسرع التآكل ويولد حرارة غير طبيعية؛ أما إذا كانت كبيرة جدًا، فستؤدي إلى تأخر في انتقال الطاقة، مما يؤثر على سرعة استجابة التوجيه. وفي الوقت نفسه، يجب التحكم بدقة في فجوة تركيب العمود المحرك مع المحامل لضمان عدم حدوث انسداد أثناء الدوران وتقليل معدل تآكل المحامل.

من منظور التشخيص والإصلاح، تشمل الأعطال الشائعة للعمود المحرك والتروس/الأسنان بشكل رئيسي كسر العمود المحرك، وتآكل التروس، وتقشر الأسنان (pitting)، والخدوش. غالبًا ما تحدث كسور العمود بسبب عيوب في تصنيع الجسم، أو تركيب شديد زائد، أو تعرض طويل لأحمال صدمة زائدة. عند التشخيص، يجب التحقق من وجود شقوق في جسم العمود أو تشوه في المسنن، والتحقق من معايير عملية التجميع.

يظهر تآكل التروس بشكل رئيسي في تناقص سمك السن وزيادة خشونة سطحه، وغالبًا ما يحدث بسبب تزييت رديء، أو دخول الغبار، أو فجوة تشابك غير طبيعية. تتطلب الصيانة الدورية التحقق المنتظم من مستوى وجودة زيت التزييت في مضخة التوجيه، واستبدال الزيت المتدهور فورًا، وتنظيف مرشح المدخل.

إن تقشر التروس هو عطل تعب سطحي ناتج عن إجهاد تماس يتجاوز حد التعب للمادة. ويشيع هذا العطل في ظروف الأحمال المتغيرة ذات التكرار العالي. وتشمل الإجراءات الوقائية تحسين عملية المعالجة الحرارية لمادة الترس، وزيادة صلادة سطح السن، وضمان أن يكون لزيت التزييت مقاومة جيدة للضغط الشديد.