磨辊拉丝面总是磨不圆是啥问题

如何修复辊压机辊面的堆焊
  辊压机自80年代中期问世以来,使这一问题得到缓解。辊压机与球磨机组成的联合粉磨系统、半终粉磨系统已广泛应用于各种粉磨作业。水泥工业每天需要粉磨大量的矿物质原料及水泥熟料。如何提高粉磨效率、降低粉磨能耗,是许多水泥工作者孜孜一求的目标。辊压机在粉磨系统中有以下优点:  1、降低电耗,提高磨机产  2、提高水泥产品质量;  3、噪音小。但也有其缺点,辊压机最大的缺点是辊面磨损严重。辊压机安装使用后,一般情况下连续运转半年以后,辊面的耐磨花纹磨损就所剩无几。辊面磨损问题始终困扰着辊压机优越性的发挥,怎样提高辊面的耐磨性,增加辊面的使用寿命,一些科研院所、设计单位进行了大量研究工作。目前已研制出多种药芯焊丝、焊条,广泛应用于辊压机辊面的堆焊修复。  辊压机辊面的磨损机理  辊压机是由两个速度相同,相对运动的辊子组成,物料由辊子上部喂料口卸下,进入辊间的逢隙中,在高压研磨力的作用下(辊间压力在50~300MPa之间),物料受到挤压,受压物料变成了密实但充满裂纹的扁平料饼,使物料的易磨性得到明显改善。 物料在两个辊面之间相互挤压和摩擦。从辊压机的工作状况可以看出,辊面的磨损类型属于典型的高应力磨料磨损。在磨料磨损过程中,物料颗粒在压力作用下会使辊面产生弹性和塑性变形,从而在辊面亚表层不同深处会形成循环压应力和拉应力,当循环应力超过辊子材料的疲劳强度时,在表面层将引发裂纹。在循环载荷作用下,亚表层的塑性变形继续发展,在离开表面一定深度的位置也将萌生裂纹,并逐步扩展。  表面层裂纹的扩展方向是与外加应力成45°角,经过两三个晶粒后,即转向与应力垂直的方向。而亚表层处萌生的裂纹扩展方向是平行与表面,或与表面成10°~20°的角。当裂纹扩展后,使裂纹以上的材料断裂剥落,这种现象就是疲劳磨损。综上所述,辊子的磨损机理是辊面的高应力磨料磨损和辊面亚表层的疲劳磨损共同作用的结果。用碳弧气刨在磨损比较严重的辊面上刨出几道槽检查裂纹情况,结果发现辊子深处有很多层状裂纹,较浅的距辊面约10mm,较深的距辊面约20~30mm,局部深达50~60mm,并且多数裂纹都沿辊子周向延绵不断。从刨掉的料块来看,下表面呈植物年轮状,一圈沿着一圈向外扩展。由此也可看出,辊子的破坏形式是高应力磨料磨损及疲劳磨损的综合表现。  堆焊修复材料的选择  从辊子的破坏形式来分析,选择的堆焊材料不仅耐磨性好,而且要具备较高的韧性和抗疲劳性。在以往的辊面修复中,水泥厂多采用高Cr铸铁型耐磨焊条,此类焊条焊后组织主要为铸铁型基体上分布大块碳化物,含C量在3%以上,堆焊层硬度在HRC60左右,具有良好的耐磨性能,但其结合性、抗裂性和抗疲劳性差,在辊面上堆焊一层就会出现交错裂纹。在辊体运行过程中,由于应力的影响,很容易出现大面积剥落,这就是造成几乎每月一修的原因。同时堆焊层的交错裂纹,易延伸至辊子母体,使辊面出现大量缺陷,直接影响辊体质量,长期下去,很可能造成整个辊体报废。  在辊压机技术的引进和国产化过程中,郑州机械研究所与专业制造辊压机的企业――洛阳矿山机器厂和唐山水泥机械厂合作,经过分析辊压机辊面的磨损机理、通过大量的耐磨实验,对材料进行深入研究及性能对比,研制生产ZD1、ZD2、ZD3、ZD310系列埋弧堆焊无缝药芯焊丝、CO2气保护焊丝及ZD3、 ZD310、TM65焊条,完全替代进口产品。ZD1的特点是韧性好,作为止裂层焊在最下面。ZD2强度高,可抵抗较高的拉应力和压应力,起到很好的缓冲作用,可作为缓冲层使用。ZD3为辊面耐磨材料,堆焊层金属主要成分是C、Cr、Mo、W、V、Ni、Nb等,堆焊后组织为马氏体+残余奥氏体+针状贝氏体+少量碳化物,焊接工艺良好,抗裂性能优良,冷焊、多层焊效果好。焊层硬度HRC355,可作为耐磨层焊在ZD2上面。ZD310属于高合金堆焊材料,耐磨性能优于ZD3。其焊层硬度为HRC55~59。主要作为辊面的耐磨花纹处理。TM65焊条适用于受剧烈磨粒磨损及中等冲击磨损部件的修复,主要用于辊面的耐磨花纹及立磨磨盘、磨辊的修复。  Ab Xg0H2642 四、辊压机辊面的焊接工艺:;A  1、对于运转时间比较长,辊面磨损非常严重,经过几次现场堆焊后,辊面上已有裂纹、凹坑等严重缺陷的辊压机,由于修复工作量较大,建议拆下来用埋弧自动焊大修,大修后的辊子使用寿命与新辊子相当。如果没有备用辊子,也可以在现场修复。为了不影响正常生产,建议在水泥淡季时修复,最好采用CO2气保护焊接工艺,气保护焊的工作效率是手工电弧焊的3~5倍,可以短期内完成修复工作,相应的修复工艺为(工艺1):  ①、去除辊面残留硬层及裂纹。用碳弧气刨对辊面进行彻底清理,辊面待焊部位的残留硬层、裂纹、粉尘、铁锈等都要清理干净,使之露出金属光泽。②、用ZD1焊丝焊接过渡层,通过过渡层的焊接,使高低不平的辊面形成较平缓的外圆面,以便于缓冲层及耐磨层的焊接。  ③、用ZD2焊丝焊接缓冲层,这是一种高强度、中等硬度的堆焊材料,具有良好的抗疲劳性和结合性,同时又具有一定的抗磨性能,在辊体和耐磨层之间起到了很好的桥梁作用。良好的缓冲层材料选择及焊接,是保证耐磨层安全有效运行的重要前提。  ④、用ZD3焊丝焊辊面耐磨层,焊时注意测量辊体尺寸及圆度,焊到辊体要求尺寸为止。  ⑤、耐磨层焊完后,然后用ZD310焊丝连续焊横纹。焊接顺序如图2所示:  有的水泥厂没有 CO2气保护焊机,也可用直流焊机,用手工电弧焊,用GM1、ZM、ZD3、ZD310焊条分别取代ZD1、ZD2、ZD3、ZD310焊丝。这种焊接方式效果不如焊丝,效率也低,在有气保护焊机的情况下不宜采用。  2、有的水泥厂辊压机辊面的耐磨花纹是菱形加硬质点(如图3),运转一定的时间后,硬质点及菱形花纹基本全部磨损掉,从辊面的切线方向观察,辊面中间一般要凹下去10mm左右。对于这种只是耐磨花纹磨损,辊面也没有凹坑等严重缺陷时,可以采用下面的修复工艺(工艺2):  ③、焊完一段后,转动辊压机,把待焊的另一段辊面转到上面来,按上述方法继续堆焊。依次类推,直至把整个辊面焊完。  1、堆焊时注意测量堆焊的高度,要保证辊子的圆度,以免辊面不圆而导致辊压机的震动。  2、用电动钢丝刷或毛刷清理辊子最上面的一段辊面,最好用乙炔焰烘烤辊面,通过烘烤,既可以把辊面微裂纹里的粉尘吹出来,也可以起到预热辊面的作用。  3、先用TM55焊条沿着原来残留的菱形耐磨花纹堆焊,然后用ZD310焊条在菱形耐磨花纹中间堆焊硬质点。  如果有条件,也可以采用CO2气保护焊接工艺,用ZD310焊丝取代TM55、ZD310焊条。由于CO2气保护焊接工艺工作效率比较高,所以这种焊接工艺特别适用于停机时间比较短的情况。  l;~,j]O v&aX2642 3、如果辊面的耐磨花纹全部磨损掉,而且由于物料中的耐热钢等没有除干净而导致辊面出现凹坑等重要缺陷,可以采用下面的修复工艺(工艺3):  ①、用电动钢丝刷或毛刷清理辊面凹坑里的粉尘,用ZD1焊丝打底焊。  ②、用ZD2焊丝补焊凹坑,留7―8mm左右的余量堆焊ZD3耐磨层,其余全部用ZD2焊丝补焊。  ③、用ZD3焊丝把凹坑补焊平。  ④、按上述方法把辊面上所有凹坑补焊完后,再用ZD310焊丝或TM55、ZD310焊条按工艺2堆焊耐磨花纹。  使用效果  按以上几种修复工艺堆焊的辊压机,根据不同的水泥厂使用情况来看,拆下来采用埋弧自动焊大修的辊面使用效果最好,辊子使用寿命均在6000小时以上,有的已突破10000小时(如山东某水泥厂)。按照工艺1、工艺2在水泥厂现场修复的辊面使用效果次之,但使用寿命也能保证在半年以上,特别是按工艺2修复的辊面,既节省焊接材料,修复时间又短,使用效果也不错。如郑州某水泥厂、江苏某监狱水泥厂分别使用ф及ф辊压机粉磨水泥熟料。在辊面耐磨花纹还没有完全磨损掉完时,按工艺2修复。一对辊面仅用焊条200公斤,48小时(两台焊机同时焊)完成修复任务。按照工艺3现场修复的辊面使用效果最不理想,如浙江某水泥厂,同样是ф辊压机,也是粉磨水泥熟料,堆焊修复时磨损相当严重,按照工艺3现场修复。各种焊条用了近500公斤,修复工期用了140个小时。不仅浪费焊接材料,工期也长,影响水泥厂的正常生产,使用效果反而不如工艺2的效果。所以建议水泥厂在使用辊压机时,对辊面要维护好,不要等辊面磨损得实在不能使用了再堆焊。如果耐磨花纹磨损完了,失去了最外面耐磨层的保护,下面的过度层磨损得更快,这是对辊压机致命的破坏。对辊压机辊面的及时堆焊维护是保证辊压机使用寿命的关键。辊面维护得好,可以大大减少停机堆焊次数,为正常生产提供了保证,充分发挥辊压机在粉磨系统中的优越性。
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Copyright & 2004 - 2014 Pmec. All Rights Reserved基于辊压机辊面磨损后应及时修复的问答
来源:中国建材报
核心提示:随着辊压机的普及应用,辊面磨损的及时修复已越发得到重视。但辊面修复需要较长的停机时间及较高的维修费用,因此有些生产管理人员总是想方法予以拖延。其实,这种做法所带来的后果损失更大。
编辑同志:
  我厂水泥磨一直配套使用,偶尔有辊面磨损严重影响粉磨效率以后,才去更换新的辊面。请问辊面磨损后如果没有及时修复,会带来什么严重的后果?
  山西某水泥有限公司李晓兵
  专家解答:
  随着的普及应用,辊面磨损的及时修复已越发得到重视。但辊面修复需要较长的停机时间及较高的维修费用,因此有些生产管理人员总是想方法予以拖延。其实,这种做法所带来的后果损失更大。
  ①当辊面磨损已非圆整之后,辊压机的振动就不可避免。其结果将对传动设备产生破坏力,造成动辊与定辊的轴承及减速机的传动齿轮都会损伤,导致最终还要对减速机停机大修。
  ②辊压机的台时产量大幅降低。这是因为辊面磨损后,功率波动加大,磨辊对物料挤压功率降低。辊面的坑洞使循环量加大,严重时可导致辊子间隙变大,物料从辊隙中窜出,从而将外循环提升机压死。
  ③造成液压系统负荷超载。辊面磨损后,动辊两侧轴承座频繁移动,氮气囊内缓冲气体经反复冲压而出现高温,对液压缸密封圈与气囊袋的寿命产生重大威胁,液压油质难免降低,使液压系统高压油泵及比例电磁阀增加动作频次而提早损坏。
  综上所述,当发现辊压机辊面出现磨损后,应及时予以修复。
  江苏海建股份有限公司高级工程师王宝平
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面包主食的超市选购技巧
面包主食的超市选购技巧
录人:wazhli
来源:中国制粉网
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&  面包区
  面包看起来总是非常诱人,分类也比较麻烦。按用途,可以分为“主食面包”和“点心面包”两类;按质感,可以分为“软质面包”、“脆皮面包”、“松质面包”和“硬质面包”四类;按原料,可以分为白面包、全麦面包和杂粮面包三类。
  从热量来说,以表皮干脆的脆皮面包热量最低,因为这类面包不甜,含糖、盐和油脂都很少,烘焙后表皮脆硬,趁热吃非常可口。法式主食面包和俄式“大列巴”都属于这一类,营养价值和馒头大体类似。硬质面包和软质面包加入鸡蛋、糖、牛奶、油脂等材料,只是加入的水分不同。孩子们喜欢的“吐司面包”、“奶油面包”和大部分花色点心面包都属于软质面包。软质甜面包含糖约15%、油脂约10%,吐司面包更多一些。但因为加入了鸡蛋和奶粉,营养价值也有所增高,适合给宝宝食用。
  要点1:尽量避免“丹麦”面包
  面包中热量最高的是松质面包,也叫“丹麦面包”。它的特点是要加入20%~30%的黄油或“起酥油”,能形成特殊的层状结构,常常做成牛角面包、葡萄干扁包、巧克力酥包等。它口感酥香柔软,非常美味,但因为饱和脂肪和热量实在太多,而且可能含有对宝宝神经系统发育不利的“反式脂肪酸”,家长要尽量少给孩子买这样的面包,最好1周不超过1个。
  要点2:学会辨别全麦面包
  一般的面包都是用白面粉做的,质地柔软细腻,容易消化吸收,膳食纤维含量极低。不过,很多人都知道,全麦面包更有利于身体健康,因为它富含纤维,能帮助人体打扫肠道垃圾,还能延缓消化吸收,有利预防肥胖。2岁以上的宝宝可以开始尝试吃全麦面包,培养爱吃“粗”食的好习惯。
  全麦面包是指用没有去掉外面麸皮和麦胚的全麦面粉制作的面包。它的特点是颜色微褐,肉眼能看到很多麦麸的小粒,质地比较粗糙,但有香气。由于它营养价值比白面包高,B族维生素丰富,微生物特别喜欢它,所以比普通面包更容易生霉变质。
  需要注意的是,颜色发褐,未必表明产品是全麦面包。有些企业为了让消费者更爱吃,会用白面粉来做面包,然后加少量焦糖色素染成褐色,看起来显得有点“暗”,但本质上仍然是白面包。一定要看到足够多的麦麸碎片,才能认定是全麦面包——不过口感真的有点粗哦。
  除去全麦面包之外,含各种杂粮配料的杂粮面包,如燕麦面包、黑麦面包、豆粉面包等,都可以提供不少的膳食纤维。
  要点3:选购注意新鲜度
  面包包装上都会注明保质期:“二、三季度(春夏)3~4天,一、四季度(秋冬)5~7天”。选购时一定要选择尽可能新鲜的面包。如果在快过期的时候购买,就要马上食用。
  主食区
  很多消费者都习惯于在超市购买馒头、饼等主食品,但选购的时候也往往缺乏评判标准。
  要点1:不要买过分洁白的面食
  面粉当中含有微量的胡萝卜素,所以,无论磨得怎样精细的面粉,都不可能是洁白的颜色。然而,消费者偏偏喜欢白色,而且越白越喜欢。于是制作者就会迎合消费者的心理,想办法把面食弄得非常洁白。一般用的方法有两种:一是超量添加氧化剂“过氧化苯酰”,甚至超过国家许可量的两三倍;二是用硫磺来熏蒸。无论哪一种,都会破坏食品中的维生素,而且会带来安全隐患。因此,消费者不要买过于洁白的馒头、花卷、豆包之类的面食。有一点儿黄色,反而是正常的。如果可能的话,建议优先购买全麦馒头。它虽然麻麻点点,发黄发褐,样子不太好看,但是营养价值却很高呢!
  要点2:不要买口感“过好”的食品
  为了口感更好,一些加工者可能在主食中加入多种添加物质,从明矾到硼砂,都能增加“筋力”和“黏性”,使面食更有吸引力。比如说,添加硼砂的拉面韧性特别好,添加明矾的面条口感特别滑爽。然而,明矾含有铝,多食可损害神经系统和心血管系统;硼砂则有明显毒性。粗糙一些的米、面因为营养全面,才是我们真正的好朋友!
  要点3:不要买油炸的面食
  很多人喜欢吃油炸的面食,比如油条、油饼、麻花、馓子等等。问题是,油炸的害处实在太大了。一则高温会破坏绝大部分维生素,二则面粉善于吸油,油炸食品热量超高容易发胖;三则制作油炸食品的油通常会用一整天,甚至更长时间,油中会产生大量的致癌和有毒物质。因此,尽管油炸食品很诱人,还是要尽量避免。
  温馨提示:
  由于儿童解毒能力较弱,父母们应当监督自己的孩子,每周吃油炸食品的数量不超过一次,包括油饼、油条这类面食,也包括炸薯片、炸薯条、炸鸡翅等其他油炸食品。吃油炸食品的时候,最好能与生的蔬菜、薯类、藻类、粗粮相伴,因为这些食品中的膳食纤维可以帮助排除毒物,还能减少油脂的吸收。在下一餐当中,也应当多吃这些新鲜食物,少吃油腻食品。
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凸轮轴磨削棱面数字化测量方法的研究详细
通过对凸轮轴表面磨削棱面特征及产生原因的深层次研究,利用ADCOLE颤动分析软件,实现了将目前凸轮磨削棱面的主观定性判断转化为基于数字的精确判断。
图1棱面比较明显的凸轮表面
  凸轮表面磨削棱面是凸轮磨削加工中最常见又最难排除的质量缺陷之一,它来源于磨削系统的振动,砂轮与凸轮产生时重时轻或断续的磨削与接触,在凸轮表面留下的一道道不均匀的磨削或接触痕迹,俗称磨削棱面,专业名称叫震纹,是零件表面的一种质量缺陷。若磨削系统内存在振动,磨削深度越小,零件表面的震纹越明显,振源不同,震纹的特征也不同;通常有两种震纹对凸轮轴的功能影响最大,一种是在凸轮表面形成的轴向多边形棱面,深而宽,手感很明显,如图1所示,肉眼很容易识别,这种震纹叫&小棱面&;另一种是在凸轮表面呈现轴向白线条,浅而窄,手感不明显,如图2所示,肉眼很难识别,给人的感觉是时隐时现,很不明显,这种震纹叫&颤痕&;这两种凸轮表面缺陷都会给发动机功能带来影响,增加了发动机的噪音,严重时,会使发动机在高速运转过程中产生&哨声&和&啸叫&,影响汽车驾驶的舒适性,造成整车的质量缺陷。因此,国际上各大汽车企业对凸轮表面的&小棱面&和&颤痕&的质量控制都非常严格,大多数企业为了避免用户退返,采取100%的目视检查来防止有&棱面&的和有&颤痕&的凸轮轴流入到装配。这不仅增加了质量控制成本,而且漏检的风险仍然存在;企业应采取一些积极预防性措施来防止凸轮轴磨削过程中产生&棱面&和&颤痕&,要从源头消除磨削震纹的产生,这才是提升产品质量的关键。
  凸轮表面&棱面&和&颤痕&检查目前存在的问题
图2棱面不明显的凸轮
  凸轮表面&棱面&和&颤痕&实质就是凸轮回转表面因磨削不当而在其表面形成的一种微观结构。就频率而言,它们介于高频的粗糙度和低频的形状误差之间,属于&圆周波纹度&范畴,经验表明,此时的频率约在45~350UPR之间,具体说,&棱面&发生的频率在45~75UPR,&颤痕&发生的频率在75~350UPR。凸轮表面磨削震纹检查不同于常规的几何参数,如尺寸公差、角度公差、形状和位置公差、表面波纹度及表面粗糙度等几何量参数检查,这些几何量参数都有国际标准或国家标准来定义,有一定的公差等级和具体的界限值,全球都执行这个标准,同时有全球认可的检测标准或检测规范,有大量的通用检测设备或专用检测设备来测量,按标准执行,很容易控制;凸轮表面震纹也不同于常规的功能参数,如泄漏量、容积及功率等,这些功能参数都有行业标准或企业标准来规范,大多数企业都积累了大量的经验值和具体的判定标准,有一系列的检测规范和专用检测设备,汽车行业都执行类似的规范,或者借鉴这个规范再根据自身企业实际制定本企业规范,也容易控制;无论是几何参数还是功能参数都有量化的标准,但凸轮表面震纹控制,目前还没有量化标准,更没有行业标准和国际标准,仅有的是一句定性描述&&&凸轮表面不允许有棱面存在&,目前没有一家产品图纸或工艺图纸能够给出一个定量标准,更没有专用检测设备来检测,大多数企业都是依靠人的感官来定性判断,这就给凸轮表面棱面的符合性判定或控制带来了一定的不确定性,而且很容易引起争议,造成制造成本的增加,同时给产品质量控制带来了风险。因此目前凸轮表面&棱面&和&颤痕&控制存在的最大问题就是没有量化的判断标准,缺少专用的检测设备和检测分析方法,可以借鉴的应用案例较少。
  因此,研究探索凸轮表面棱面的量化标准和检测分析方法有一定的现实意义,对提升发动机性能具有积极的推动作用。
  凸轮表面棱面目视检查法介绍
  目前,绝大多数汽车制造企业检测凸轮表面&棱面&和&颤痕&的方法是采用目视定性检查法,具体检查方法有三种:第一种方法是直接拿一根凸轮轴在白光下观察每个凸轮表面一周是否有沿轴向方向上的直线白条纹,如果看不出就认为零件无棱面,或者用手沿凸轮轴向凸轮表面方向上感触,如果感触不到棱角的存在,就认为凸轮没有棱面;第二种方法是用一根没有棱面或者是棱面高度较浅、不影响使用功能的零件作为样件,将被检测的零件与样件做比较在白光下观察或用手触摸,被测凸轮表面棱面感觉不超过样件棱面感觉的认为合格;第三种方法是采用着色法检查,就是在凸轮表面涂红丹粉或绿丹粉,然后用一个液压挺杆或摇臂放在凸轮表面上且施加一定的力,旋转凸轮一周或数周后,观察凸轮表面的涂红丹粉或绿丹粉是否呈现很明显的白色条纹,如果有,说明凸轮表面有棱面,如果没有,说明凸轮表面没有棱面。另外,用这种检查方法如果发现有白色条纹,还可以数出棱面数量,如果数量低于50个,一般认为是不可以接受的棱面,如果数量大于50个,认为不影响零件功能,可以接受。
  以上三种棱面的目视检查方法在凸轮轴制造企业广泛使用,且有一定的判断能力,尤其对于磨削系统低频率震动产生的较宽、较深的棱面判断效果非常明显,但对于磨削系统高频震动产生的&颤痕&就无能为力了。这些高频震纹,如果振幅较大,同样可能在发动机高速运转过程中产生噪音,因此对高频振幅也应该进行有效控制,给出一定的界限值,一旦超出这个界限值,就应该及时调整磨削系统的震动,将其控制在一个合理的范围,问题是如何检测出这些高频震纹的振幅呢?
  凸轮表面棱面高度测量方法探索
  ADCOLE震纹分析软件的功能简介
  世界最早的自动化凸轮轴检测设备制造商──美国ADCOLE公司,近年来根据用户的需求开发出了一款凸轮轴颤动分析软件,是目前分析凸轮轴棱面和震纹高度较成熟的一种震纹分析方法,其原理就是利用谐波分析原理,使用&快速傅立叶变换&算法将凸轮表面图形还原成一系列频率的波形并计算每一个波形的最大幅值,用户通过对一组谐波最大幅值的分析判断,确定零件运转过程是否会产生噪音,进而判断零件棱面和震纹的符合性,对零件质量实施监控。
  ADCOLE颤动分析软件提供了3种颤动分析方法:标准方法、可选方法、标准方法加上去除在区域1开始UPR的80%UPR数据,3种颤动分析方法通过指令197来选择。
  第1种方法为标准方法,计算在规定角度(根据指令192)内数据的离散&傅立叶变换(DFT)&。变换长度等于每转的数据点数(N),该变换经过标准化,即给定频率(每转的波动)的正弦波一个单位振幅,将产生在该频率的一个单位的傅立叶系数振幅,然后在整个规定的区域编号上确定傅立叶系数的最大振幅,例如:10-50,50-150,150-500UPR。
  第2种方法为可选的方法,用快速傅立叶变换(FFT)的幂,代替N长度的DFT。此外,最小二乘线用所选的数据构建后从原始数据中减去,然后在整个规定的区域编号上确定傅立叶系数的最大振幅,例如:10-50,50-150,150-500UPR。
  第3种方法为标准方法加上去除在区域1开始UPR的80%UPR数据的方法,该方法具体指用标准方法还原UPR数据,同时去除80%的UPR数据,这些数据低于区域1UPR的开始角。
  下面我们通过一个凸轮轴检测实例分别用三种颤动分析方法分析凸轮表面震纹,观察三种分析方法有什么差异,以明确我们在实际应用中如何选择合理的颤动分析方法。
图3带有基圆跳动的凸轮轴升程误差图形
  如图3,这是一张被测零件的凸轮升程型线误差图形,从这个标准凸轮轴误差图形上我们可以看到凸轮轴在基圆区域的某些形状误差,特别是在第3和第4桃形处,该形状误差影响了高频UPR区域的颤动分析数据。将该数据可以用第1种标准颤动分析方法(指令197,初始化A-1)和第3种方法80%滤波器方法(指令197,初始化A-3)进行还原,得到图4、图5颤动分析,比较图4与图5,就会发现80%滤波器方法,通过过滤掉低于第一区域的规定开始角度的80%的UPR,降低了形状误差的影响。
图4用标准方法颤动分析的线形图
  用第一种方法即标准方法还原误差数据得到如图4所示的颤动分析图,从图3中可以看出:由于颤动引起的噪声,被基圆跳动的形状误差引起的噪声所掩盖。仔细检查,发现在178UPR周围的数据有较高振幅。用第二种方法即可选方法还原误差数据得到的颤动分析图同图4类似,没有看出明显差异,接着我们用了第三种方法即80%滤波器来还原数据。
  用80%滤波器方法来还原数据时,该方法自动将形位误差影响(基圆形状、径向跳动)从颤动图形中去除。得到如图5所示的颤动分析图,实际颤动清楚地出现在178UPR的高振幅处。
图5用80%滤波器还原误差数据颤动分析的线形图
  通过实例分析可以得出这样的结论,第三种颤动分析方法可以将震纹从轮廓误差和形位误差中分离出来,分析报告更直观,更容易发现不正常谐波造成的震纹,因此分析方法也最精确。我们在实际生产应用中大多采用第三种方法即80%滤波器来还原数据。
  颤动分析软件为用户提供了3种颤动分析报告:条形图、线性图或二者均有。
  震纹分析软件检测凸轮轴棱面高度应用实践
  我们在2008年11月份,验收德国Junker两台凸轮轴磨床时,供应商以磨削棱面无量化标准问题与我们检查人员产生了分歧,拒绝调整设备。我们就利用ADCOLE测量机上的震纹分析软件,在该品种凸轮轴磨削工序OP50的凸轮升程误差测量程序中加入了几行颤动分析指令,输出颤动分析报告,但就谐波范围的如何划分、颤动分析方法的选择、颤动分析报告的选择等几个方面遇到了问题,其中最关键、最有可能产生争议的几个问题是:对不同的谐波区域如何设置有意义的公差、哪些谐波范围的振幅是棱面,哪些谐波范围的振幅是颤痕,哪些范围振幅又有可能是测量机的噪音不应当分析,以及如何与目视测量相对应等等。由于ADCOLE凸轮轴震纹分析软件是近年来才开发的,再加上震纹分析没有标准或规范,国内汽车行业应用很少,国际上也不多,因此,无法借鉴同行业的经验数据。于是我们通过大量检测零件,同时查阅了大量资料和国际上少数几家的应用案例,最终解决了这几个关键问题。
  谐波范围的划分主要是确定我们进行颤动分析时选取多大的频率范围,将频率范围划分为几个区域比较合适,以及每个区域的开始频率与结束频率的如何选择。我们当时解决这三个问题主要依据是圆度测量时滤波器选择方法的国际推荐标准,美国三大汽车公司的一些凸轮轴产品的技术要求,日本几个主要汽车零部件制造商的凸轮轴产品的技术要求,ADCOLE测量公司的一些经验数据及汽车行业圆度测量普遍采用的一些经验数据,结合我们自身产品的技术要求与实际测量实验的结果,确定了我们进行该产品颤动分析时的频率范围为45UPR~350UPR,划分为7个区域:45~75UPR、76~89UPR、90~119UPR、120~169UPR、170~230UPR、231~305UPR、306~350UPR,每个频率范围首先预置一个较大的振幅作为最小初始公差值,分别为0.045、0.0035、0...000020,单位mm,最终的公差需要根据收集的大量零件测量结果的颤动分析报告结合零件功能试验结果再最终确定,以便确定最佳的质量控制精度。
  我们选用的数据分析范围为0&~359&,即凸轮轴一周360&范围内数据,主要考虑凸轮轴一周内均有可能产生震纹。选用的颤动分析方法为标准方法加上去除在区域1开始UPR的80%UPR数据的方法,即第三种分析方法,目的就是去除轮廓误差、形位误差对棱面或震纹分析的影响。选用的颤动分析报告形式为条形图和线性图二者均有的图形报告,目的是可以清晰观察最大振幅所处的频率范围和震纹在整个频率范围的波动趋势。
  于是我们开始了建立&基本&频谱的测量试验和收集工作,我们根据棱面目视检查的结果选择了三种类型的零件进行测量,第一种情况的零件是工艺人员、检查员、操作工及测量人员都认为目视无棱面的零件;第二种情况的零件是都认为目视有棱面的零件;第三种情况的零件是部分人认为目视有棱面,部分人认为无棱面,也就是目视棱面不明显的零件。两个月内,我们测量了近200根凸轮轴,建立了初始&基本&频谱。然后根据颤动分析报告从这200根零件中选择了8根零件做2小时的发动机台架试验,主要观察这些零件在发动机不同速度的运转过程中是否会产生附加噪音,依据台架试验报告,我们得出了一些有实际意义的重要结论,如可能产生发动机噪音的谐波区域与最大振幅,可以通过目视发现的谐波范围及振幅的最大值,通过目视不能发现的谐波范围及振幅的最大值,哪些谐波范围的振幅是颤痕,哪些谐波范围振幅是棱面,哪些谐波范围振幅是由测量机的噪音造成的不会产生发动机噪音也不应当分析的,以及如何与目视测量相对应等重要结论。
图6有棱面有噪音的零件颤动分析报告图
  如图6所示,只要频率在45~75UPR范围内谐波的振幅超过了0.0003mm的零件在台架试验时就会发出噪音,振幅越大,噪音也越大,而且这种零件目视棱面明显,不同岗位的人都可以识别。
  如图7所示,频率在45~75UPR范围内谐波的振幅低于0.0003mm,这种零件目视棱面不明显,4个人有2个人看不出棱面,但在台架试验低速运转时也会发出噪音,可能的原因就是频率在169~230UPR范围内谐波的振幅高于0.0003mm产生的颤动引起的噪音。
图7无棱面有噪音的零件颤动分析报告
  如图8所示频率在45~75UPR范围内谐波的振幅低于0.0003mm,频率在75~230UPR范围内谐波的振幅低于0.0002mm,这种零件目视棱面不明显,在台架试验时也未发现有附加的噪音,但从报告上看230UPR范围以外谐波的振幅高于0.00015mm,后来发现近200个颤动分析报告都有频率230UPR范围以外谐波的振幅高于0.00015mm的现象,这可能是测量机的噪声产生的,不应该把这些谐波当做零件的震纹来分析。
图8测量机的噪声产生的谐波振幅
  通过对200张颤动分析报告的分析,我们最终确定了验收该产品凸轮表面是否存在影响零件功能的震纹的频率范围为45UPR~230UPR,划分为5个区域:45~75UPR、76~89UPR、90~119UPR、120~169UPR、170~230UPR,每个频率范围振幅公差值分别为0.020、0.015、0.00015,只要被验收的磨床连续加工的35件零件震纹分析报告都在该公差范围内,我们就认为该设备加工零件棱面问题可以通过,并且将这个棱面检查标准列入到质检工艺卡和产品的技术要求中,不仅用于产品的验收,而且用于现场的质量监控,且规定了每班一次的检查频次;随后我们将这个棱面量化标准发给了Junker供应商,供应商按约在2009年2月底来到生产现场,通过一周的调试,最终两台磨床连续磨削的6个品种零件各35件零件表面棱面都达到了这个标准。
  目前我们对襄阳机加工厂所有凸轮轴产品的磨削加工都采用了这种预防性凸轮表面棱面监控措施,当我们每班通过震纹分析获得的图谱中发现有超过设定的监控振幅值时,我们就认为此时磨削后的凸轮存在隐患,必须调整相关加工参数改善表面微观结构后,设备才可以继续生产。通过近三年的凸轮表面震纹分析方法的实践应用,我们全系列的凸轮轴产品未发生一次售后退返的质量事故。
  凸轮磨削震纹产生的原因及解决措施
  低频率震纹(小棱面)产生原因及解决措施
  如图1所示的凸轮轴表面多边形棱面震纹,振痕深而宽,手感最明显,这多来自工件系统的振动,振幅较大,频率较低,一般在75UPR以下,其产生的主要原因如下:
  (1)工件不平衡或转速太高,磨削时产生颤抖,改进措施:改善工件旋转时的平衡条件,如在夹具上加配重;适当降低工件转速。
  (2)工件细长、刚性不足,磨削时产生颤抖,改进措施:提高支承刚性;降低进给速度、磨削深度及工件转速;把砂轮修粗一点。
  (3)工件中心架支撑块与工件未经磨合,接触不良,产生振颤,改进措施:用工件与支撑块对研;注意给支撑块加润滑油。
  (4)工件顶尖孔有多棱形,或顶尖与顶尖孔接触不良,产生振颤,改进措施:提高顶尖孔质量,如增加研磨工序;在顶尖孔内加润滑油。
  (5)工件顶的过紧或过松,过紧产生弯曲,过松出现晃动,改进措施:顶紧工件,以手转动工件不感吃力为宜,轴向左右推动工件不应有窜动;调整后顶尖弹簧压力。
  (6)头架主轴承磨损、松动,拨盘、拨杆松动或刚性不足,改进措施:调整和更换磨损的轴承;紧固拨盘和拨杆,采用刚性好的拨杆。
  (7)砂轮主轴间隙过大,又加上砂轮严重不平衡,产生了振幅较大的振动,改进措施:调整轴承,平衡砂轮。
  高频率震纹(颤痕)产生原因及解决措施
  如图2所示的白线条高频震纹,振痕浅而窄,这一般来自砂轮系统的振动,振幅较小,频率较高,一般在75~230UPR之间,其产生的主要原因是磨削系统的各种振动,具体如下:
  (1)砂轮不平衡,转动时引起主轴振动;改进措施:提高砂轮平衡技术,如经过2次平衡、采用动平衡等。
  (2)砂轮主轴与轴承配合间隙大,旋转时产生径向跳动,改进措施:检查配合间隙是否在0.02范围内。
  (3)砂轮硬度过高或硬度不均匀,缺乏自锐性,磨削时产生自激振动,改进措施:检查砂轮硬度是否符合工艺要求,适当提高工件速度或降低砂轮速度。
  (4)砂轮已磨钝或未修整及修整量不够修整砂轮,改进措施:检查修整工具是否磨损,适当增加修整量。
  (5)砂轮修整太光,或金刚石顶角已磨损,改进措施:正确选择修整速度与进给量;更换新的修整工具;使用充足的磨削液。
  (6)砂轮粒度过细或直径已小,磨削性能降低;改进措施:依据工件质量要求,正确选择砂轮粒度;减小磨削余量,适当降低进给量;提高砂轮修整工具的速度或增加进给量,把砂轮修粗一些。
  (7)电机振动引起砂轮架振动,改进措施:更换电机;采取隔振措施,座底垫橡皮。
  (8)砂轮主轴磨损不圆,使主轴产生跳动,改进措施:修复主轴精度,保证主轴径向跳动不超过0.005。
  (9)砂轮主轴传动带未拉紧或过紧都可能使主轴产生跳动,改进措施:调整传动带松紧度。
  (10)工作台运动不平或床身导轨磨损变形使磨削不均,改进措施:修理导轨,达到慢速无爬行。
  以上仅列举了凸轮轴磨削过程中产生震纹的部分原因,有经验维修工程师可以直接根据震纹分析报告中的超差振幅的频率范围,快速查找到产生震纹原因,及时恢复设备精度,保证产品质量。
  结束语
  随着汽车市场竞争的加剧,各大汽车公司都在努力提高自己的产品质量,降低经营成本,提高劳动生产力,过去靠目视、靠感官检查的微观质量项目,现在越来越多地需要用仪器检查,需要量化标准,只有依靠数据说话,才能减少争议,规避质量风险;同时数据检查有利于实施质量预防,对质量改善起着积极推动作用。凸轮轴棱面高度的数字化测量方法的研究与应用就是很好的一个例子,汽车零部件中还有许多类似的定性质量检查项目需要转化为定量检测,所有这些定性项目的量化还需要检测仪器制造商、汽车主机厂及零部件制造商等共同努力来解决。

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