اصول روانکاری دنده های باز
دنده هاي باز، تجهيزات انتقال دهنده نيرو از يك محور به محور ديگر هستند كه نسبت به انواع بسته، داراي ابعاد بزرگتر و طراحي پيچيده تري مي باشند . صنايع سيمان، فرآوري مواد خام، معادن، بالاخص معادن توليد ذغال سنگ، كارخانه هاي كاغذ سازي و صنايع توليد كود، از جمله كارخانه هايي هستند كه دنده هاي باز را به ميزان وسيعي در دستگاه هايي نظير كوره هاي دوار، انواع آسيا هاي گلوله اي و ميله اي، سيلندرهاي گردشي و سيلندرهاي خشك كن مورد استفاده قرار مي دهد .
نوع عمليات دنده هاي باز و تجهيزاتي كه از دنده هاي باز استفاده مي كنند به گونه اي است كه گمان نمي رود در آينده نزديك بتوان جايگزيني را براي آنها پيدا كرد . از آنجايي كه صنايع توليد كننده سيمان از بزرگترين كارخانه هايي هستند كه نياز مبرم به دنده هاي باز دارند، مقاله حاضر در كنار ارائه توضيحات عمومي پيرامون مشخصات دنده هاي باز، از مثال هايي كه مرتبط با صنعت سيمان باشد، بهره مي جويد .
اطمينان از كاركرد عملياتي مطمئن دنده هاي باز و روانكاري آنها، مستلزم شناخت جامع و احاطه كامل از نحوه فعاليت و مشخصات دنده هاي باز مي باشد . چرخ دنده هاي كوره هاي دوار و آسيا های گلوله اي، عموماً از لحاظ طراحي بسيار مشكل و از بعد عملياتي داراي سرعت كم هستند، سرعت متوسط آسياها معمولاً 6 الي 10 متر برثانیه و كوره ها 3 الی 5 متر بر ثانیه می باشد . ساير مشخصات كلي چرخ دنده ها عبارتند از : گشتاور خروجي بالا و فاصله مركزي زياد، اندازه هاي ابعادي متوسط تا زياد و پهناي نسبتاً بالاي دندانه ها كه گاهي به 120 سانتي متر مي رسد .
امروزه طراحي دنده هاي باز به گونه اي صورت مي گيرد كه بدون بزرگتر كردن ابعاد چرخ دنده، تعداد دندانه ها افزايش خواهد يافت . در نتيجه شرايط درگير شدن داخلي و نسبت تماس دندانه ها و نيز توانايي تحمل بار آنها بهبود مي يابد . نوع دندانه ها مي تواند ساده و يا مارپيچي باشد، اما در هر صورت، اصل مهم ايجاد نسبت تماس بالاتر، تماس ملايم تر دندانه ها و ايجاد آلودگي صوتي كمتر در حين كار خواهد بود . با تغييراتي كه در طراحي دنده هاي باز صورت گرفته است امكان انتقال نيروي 7000 KW، براي سيستم هاي دو پينيون و بالاتر امري متداول محسوب مي شود .
يكي از معايب بزرگ دنده هاي باز نسبت به دنده هاي بسته اين است كه رينگ دنده و پينيون توسط ياتاقان هاي جداگانه حركت مي كنند كه باعث مي شود هنگام نصب و تنظيم قطعات چرخ دنده، مشكلاتي ايجاد شود . تغييرات بار، تلرانس هاي ايجاد شده هنگام توليد و مونتاژ و نيز نوسانات حرارتی كوره ، اغلب موجب برهم خوردن تعادل سيستم خواهند شد . اين امر مشكلاتي را در توزيع يكنواخت بار بر عرض داندانه ها بوجود خواهد آورد كه اولين اثر آن به صورت سايش و حفره دار شدن موضعي شديد در دندانه ها نمود پيدا مي كند .
تمهيدات اعمال شده در ساليان اخير، با تغييراتي چند نظير بهبود جنس دندانه هاي پينيون و استفاده از فولادهای آلياژی با كروم، نيكل و موليبدن، كم كردن عرض پينيون ها و تبديل قسمت هاي منحني شكل به خطوط مستقيم و ايجاد قابليت انحراف در پينيون ها به منظور هماهنگي بيشتر پينيون با حركت رينگ دنده، بخش زيادي از خطاهاي تنظيم و عدم بالانس بودن مجموعه دنده، برطرف گرديده است. تنظيم بهتر سيستم به معناي توزيع بهينه تر بار، تحت شرايط مختلف عملياتي و نسبت تماس بالاتر مي باشد و بالطبع آسيب هاي احتمالي دندانه، كمتر خواهد شد .
اگر سطوح دندانه هاي در حال تماس، به طور كامل توسط فيلمي از روانكار از هم جدا شوند، مي توان تا حد بسيار زيادي از آسيب هاي سطحي ناشي از سايش جلوگيري كرد، اما در اغلب موارد، اين امر بعلت سرعت نسبتاً كم محيطي، فشار سطحي بسيار بالا و زبري نسبتاً شديد دندانه ها غير ممكن است.اين، بدان معنا می باشد كه دنده هاي بزرگ عموماً تحت شرايط اصطكاك مختلط فعاليت مي كنند . به همين دليل روانكاري مرزي اهميت دو چنداني مي يابد . در اين صورت نوع روانكار و فرآيند روانكاري نياز به تكنولوژي پيچيده اي خواهد داشت .
روانكارهاي چسبنده با روغن پايه مناسب و داراي ويسكوزيته مطلوب، به كارگيري افززودنی EP، استفاده از تغليظ كننده مخصوص و نيز بهره گيري از روان كننده هاي جامد، حداكثر كارآيي را در دنده هاي باز از خود نشان داده اند . انتخاب نوع فرآيند روانكاري و روش به كارگيري روانكار بر روي سطح دندانه، از نقطه نظر تكنولوژي روانكاري، حائز اهميت است . هنگام برگزيدن روش روانكاري، بسيار مهم است كه بررسي شود آيا امكان ارسال مقدار كافي از روانكار به سطح مورد نظر تحت بار وجود دارد يا نه ؟ هم چنين جامد يا سيال بودن روانكار از درجه اهميت به سزايي برخوردار بوده و تاثير مستقيمي بر نحوه خوراك دهي سيستم دارد .
روش هاي روانكاري بطور كلي، دو روش روانكاري وجود دارد :
الف) روانكاري مداوم يا پيوسته:
در اين نوع روانكاري، مقدار معيني از روانكار بي وقفه به ناحيه تماس دندانه ها و يا نقطه اصطكاك تزريق مي شود .
روانكاري پيوسته می تواند با روش های زیر اجرا گردد:
۱- غوطه وري (Immersion): يكي از مطمئن ترين روشهاي به كارگيري روانكار براي رينگ دنده، روانكاري غوطه وري است كه به كمك يك حمام روانكار انجام مي شود . به منظور جلوگيري از اتلاف روانكار، پوشش چرخ دنده به خوبي آب بندي مي شود . از مزاياي اين روش مي توان تشكيل فيلم پايدار روانكار و جلوگيري از تماس دندانه ها و نيز عمليات ايمن و طولاني مدت دستگاه را نام برد . مصرف بالاي روانكار و عدم امكان جلوگيري از آلودگي روانكار، از جمله معايب بزرگ اين روش است .
۲- انتقالي (transfer): روانكاري انتقالي، حالت خاص از روانكاري غوطه وري است كه به جاي حمام روانكاري، به كمك يك چرخ پره، روانكار را به سطوح دندانه هاي پينيون مي رسانند . از بعد روانكاري، روش انتقالي، مزاياي كمتري نسبت به غوطه وري دارد، اما در عين حال مصرف بهينه تر روانكار، برتري اين روش نسبت به غوطه وري محسوب مي گردد .
۳- گردشي (circulation): يكي ديگر از روش هاي روانكاري، روانكاري گردشي است كه روانكار توسط يك پمپ به سيستم منتقل مي شود . مزيت اصلي اين روش، عبور روانكار از يك فيلتر و جذب آلودگي هاي موجود است . هم چنين توزيع فيلم روانكار نسبت به روش غوطه وري، يكنواخت تر خواهد بود . روانكاري گردشي زماني مقرون به صرفه و مفيد خواهد بود كه پوشش چرخ دنده به خوبي آب بندي شده و از نفوذ بيش از حد آلودگي ها و ذرات گرد و غبار به داخل مخزن روانكار، تا حد امكان جلوگيري شود . پيچيده تر بودن فرآيند كاربرد و نياز به تجهيزات بيشتر و همچنين هزينه تعميرات و نگهداري بالاتر از معايب اين روش محسوب مي گردند .
ب) روانكاري متناوب:
در این روش انجام فرآيند روانكاري در محدوده هاي زماني معين مي باشد . اين نوع روانكاري باعث صرفه جويي در هزينه هاي روانكار و تعميرات و نگهداري خواهد شد . مشابه فرآيندهاي پيوسته، روانكاري متناوب نيز به روش هاي گوناگوني انجام مي گيرد، اما براي سيالات دنده هاي باز با تكنولوژي جديد، تنها دو روش كاربرد عملي و راندمان بالايي دارند :
۱- روانكاري دستي توسط سيستم اسپري
۲- روانكاري اتوماتيك
سيستم هاي اسپري بالاخص نوع اتوماتيك، به گونه اي طراحي شده اند كه قابليت فعاليت با يك روان كننده جامد و نيز روانسازهاي نيمه سيال تا سيال را دارا باشند . به كمك يك پمپ اسپري و از طريق نازل هايي كه داراي زاويه و فاصله مخصوص نسبت به دندانه ها هستند، روانكار به صورت يك فيلم نازك و كاملاً يكنواخت بر سطح دندانه قرار مي گيرد و بالاترين نسبت تماس و بهترين نرمي ممكن سطح را ايجاد مي كند . بطور كلي، برتري طراحي هاي جديد با سيستم هاي اسپري اتوماتيك است .
تعيين مقدار روانكار
از آنجا كه روانكارهاي دنده باز داراي فرمولاسيون ويژه و تكنولوژي پيشرفته اي هستند و طبيعتاً از لحاظ قيمت بسيار بالا خواهند بود، لذا تعيين مقدار دقيق مورد نياز براي عمليات روانكاري مطمئن ضروري مي باشد . تجربيات و آزمايشات متعدد يك شركت پيشرو در زمينه توليد روانكارهاي دنده باز، نشان دهنده مقادير تقريبي روانكار لازم براي بخش هاي مختلف و عمليات گوناگون است .
انتخاب عرض دندانه به عنوان مرجع از اين جهت صورت مي گيرد كه بهترين پارامتر ممكن براي محاسبه قدرت انتقال ويژه دستگاه شناخته مي شود .
وظايف روانكار
مهم ترين وظيفه يك روانكار دنده باز، جلوگيري از تماس فلز با فلز و كاهش اصطكاك است . ساير وظايف مهم آن عبارتند از : محافظت دندانه در برابر خوردگي و سايش، افزايش تحمل بار ديناميك سيستم، جلوگيري از آسيب هايي مانند خراش يافتگي، حفره دار شدن، نرمي سطح دندانه ها و افزايش نسبت تماس .
براي حصول به موارد فوق، يك روانكار مناسب بايد داراي خصوصيات ويژه اي نظير عاري بودن از هر گونه حلال، قير، فلزات سنگين و كلر، رفتار مناسب در دماهاي گوناگون، خطر خود اشتعالي پايين، اتلاف بسيار كم ناشي از تبخير و دفع آسان روانكار كاركرده از سطح دندانه ها باشد .
چنانكه گفته شد، عمليات دنده هاي باز پيچيده و منحصر بفرد است و همين موضوع، موجب مي گردد كه از زمان شروع به كار يك چرخ دنده تا هنگامي كه به منظور تعميرات متوقف مي گردد، روانكارهاي گوناگوني مورد نياز باشد . عموماً مراحل روانكاري دنده هاي باز به بخشهاي زیر تقسیم می گردند:
۱- پيش شروع (Priming& Pre-Starting): وظيفه اصلي روانكاري پيش شروع، كمك به تنظيم پينيون و جلوگيري از آسيب هاي شديد ناشي از خشك كاركردن دستگاه است .
۲- راه اندازي (Running-in): وظیفه اصلی این روانکار تبدیل سریع سطح زبر به سطح صاف و افزایش سطح تماس بین دنده ها در چرخ دنده های نو یا چرخانده شده می باشد.
۳- بهره برداری (Operating): وظیفه اصلی این روانکار ایجاد یک فیلم نازک روانکاری با افزودنی های EPو محتویات روانکار جامد به منظور بیشترین محافظت از دنده ها در شرایط بهره برداری می باشد.
۴- تعميرات (Repairing): روانكاري تعميرات نيز به منظور جايگزيني براي روش هاي معمول مكانيكي نظير سنگ زني و تراشكاري ابداع شده است و به وسيله اين روش مي توان صدمات شديد دندانه ها را مرمت و از گسترش خسارت هاي ثانويه جلوگيري كرد . البته روانكارهاي تعميرات قادر به مرمت صدماتي نظير تيز شدن رئوس و كناره هاي دندانه، صاف شدن سطوح محدب و سايش در منتهي اليه دندانه با چرخ نمي باشد و كما كان فرآيندهاي مكانيكي در اين موارد كارآيي موثرتري خواهند داشت .
هر مرحله نياز به روانكار مخصوصي دارد، اما اين روانكارها به گونه اي طراحي مي شوند كه با روانكارهاي ساير مراحل سازگار بوده و نيازي به تخليه نداشته باشند . در اين بين روانكاري پيش شروع و تعميرات در عين كوتاه بودن مدت كاركرد، از درجه اهميت بالايي برخوردارند .