Analisi delle cause profonde della scheggiatura del giunto chiave: carico, deflessione e fatica sotto carico ciclico

Introduzione: un sintomo di recupero che stimola la ricerca

Nello stabilimento di produzione di Dnipro, in Ucraina, si è verificato un arresto del processo produttivo a causa di una scheggiatura del giunto chiavetta nel cambio REXROTH tipo QV-06/24/60. È apparso un chip nella zona di collegamento dell'albero con l'ingranaggio, che ha portato all'arresto dell'attrezzatura. Il MTBF (tempo medio tra guasti) per questo componente è stato di 12.750 ore, un valore superiore agli indicatori medi per componenti simili nelle condizioni di produzione dell'Ucraina.

Panoramica dei componenti: funzione, ubicazione, condizioni operative

La chiavetta REXROTH QV-06/24/60 viene utilizzata per trasmettere la coppia tra un albero e un ingranaggio in un sistema di riduttore idraulico. Il componente funziona in condizioni di regime di temperatura elevata (fino a 85 °C) e di carico ciclico che si verifica durante il funzionamento dell'apparecchiatura in modalità di produzione elevata. Il carico massimo applicabile è 320 N·m.

Prove di un'esplosione: cosa vede il tecnico (foto, misurazioni, dati sulle vibrazioni)

Dopo aver scollegato l'apparecchiatura, i tecnici hanno trovato le seguenti prove dell'esplosione:

• Una giunzione della chiave rotta, con una scheggiatura visibile nella zona della giunzione;
• I dati sulle vibrazioni hanno mostrato un aumento del livello di vibrazione (fino a 7,8 mm/s) nell'area articolare;
• La temperatura sulla superficie dell'albero nel punto di collegamento ha raggiunto gli 82 °C;
• Le misurazioni della deviazione della chiave dai parametri di progettazione hanno rivelato una deviazione di 0,12 mm;
• I controlli visivi hanno evidenziato depositi di prodotti di usura nella zona della giunzione.

Investigare le cause profonde: una revisione sistematica

Per l’analisi sono stati utilizzati il ​​metodo dei 5 Perché e il diagramma di Ishikawa. Gli approcci principali includevano:

1. Determinazione del sintomo principale (connessione a chiave divisa);
2. Analisi dei parametri misurati (vibrazione, temperatura, deviazione);
3. Costruzione di un diagramma causa-effetto per determinare le possibili cause;
4. Utilizzo dell'analisi della fatica per determinare l'impatto del carico ciclico;
5. Analisi comparativa con dati operativi di altri componenti universali.

Identificazione delle cause profonde: classificazione in base alla probabilità e prove a sostegno

Di seguito sono elencate le principali cause profonde della scheggiatura dei giunti chiave:

1. Gioco insufficiente nel giunto chiave (probabilità: 45%). La deviazione della chiave dai parametri di progettazione di 0,12 mm porta ad un aumento della resistenza e ad una diminuzione della resistenza della connessione.
2. Carico ciclico (probabilità: 35%). Il carico ripetuto fino a 320 N·m provoca l'affaticamento del materiale, che porta alla comparsa di crepe.
3. Selezione errata del materiale (probabilità: 15%). L'utilizzo di chiavi in ​​alluminio a struttura bassa anziché in acciaio riduce la resistenza dei giunti.
4. Controllo della temperatura insufficiente (probabilità: 5%). Una temperatura superiore a 85 °C comporta una perdita di resistenza del materiale.

Misure correttive: correzione immediata + prevenzione a lungo termine

Per risolvere il caso sono state adottate le seguenti misure:

1. Sostituzione del giunto chiavetta con un componente con interspazio conforme allo standard EN ISO 2336:2012.
2. Installazione di un sensore di vibrazione per monitorare lo stato del giunto della chiavetta.
3. Esecuzione di un test termico per determinare l'effetto della temperatura sulla resistenza del materiale.
4. Utilizzo di un sistema di controllo della deviazione (come sensori lineari ad alta precisione).
5. Manutenzione minima per 1500 ore dopo la nuova connessione.

Check diagnostico rapido: 12 punti per il tecnico sul tablet

Di seguito è riportato un rapido controllo che un tecnico può eseguire su un tablet:

• Misurare la vibrazione nell'area articolare (massimo 7,8 mm/s).
• Controllare la temperatura sulla superficie dell'albero (non superiore a 85 °C).
• Misurare la deviazione della chiave (non più di 0,12 mm).
• Verificare la presenza di depositi nell'area congiunta.
• Determinare il livello di carico sull'albero (non più di 320 N·m).
• Verificare la conformità del gioco del giunto chiave allo standard EN ISO 2336:2012.
• Utilizzare un sensore magnetico per rilevare le crepe.
• Misurare la distanza tra l'albero e l'ingranaggio (non più di 0,05 mm).
• Verificare l'assenza di deviazioni vibrazionali nel sistema.
• Utilizzare una sonda lineare per misurare la deflessione.
• Verifica la conformità delle dimensioni della chiave con la norma EN ISO 2336:2012.
• Utilizzare un termometro per misurare la temperatura superficiale.

Strategia di prevenzione: intervalli di manutenzione, monitoraggio delle condizioni, miglioramento del progetto

Per prevenire tali casi, si consiglia:

1. Monitorare vibrazioni e temperatura ogni 500 ore di funzionamento;
2. Eseguire un'ispezione visiva della zona del giunto ogni 1000 ore;
3. Sostituire il giunto della chiavetta ogni 2000 ore;
4. Utilizzare materiali conformi agli standard EN ISO 2336:2012;
5. Eseguire test termici ogni 3000 ore;
6. Utilizzare un sistema di monitoraggio delle deviazioni.

Conclusione: concentrarsi sulla sostituzione e sulla prevenzione

Il verificarsi della scheggiatura di una giunzione chiave può avere gravi conseguenze sulla produzione. L'esecuzione di procedure diagnostiche appropriate e l'utilizzo di componenti conformi agli standard garantiranno l'affidabilità del sistema. Per la sostituzione della sede della chiavetta e ulteriori informazioni sui componenti, fare riferimento al Catalogo elettronico UNITEC-D.

Elenco degli standard e dei documenti utilizzati

1. IT ISO 2336:2016 - Chiavi con distanza uniforme;
2. EN ISO 10816:1995 — Requisiti relativi alle vibrazioni;
3. ISO 10426-1:2003 — Controllo di conformità;
4. ISO 5344:2012 — Metodi di misurazione delle vibrazioni;
5. ISO 6336:2019 — Metodi di calcolo del carico;
6. ISO 12107:2004 — Controllo della conformità dei materiali;
7. ISO 16365:2013 - Monitoraggio delle vibrazioni;
8. ISO 20816-1:2016 — Requisiti relativi alle vibrazioni;
9. ISO 2336:2012 - Requisiti per giunti con chiavetta.