S'ha augmentat la velocitat dels laminadors en una fàbrica d'acer domèstica, cosa que ha provocat l'augment a alta temperatura dels coixinets de rodets cilíndrics de quatre fileres al rodet de recolzament. En vista d’aquest problema, es calcula i es compara el parell de fricció i el poder calorífic del rodament abans i després de l’augment de la velocitat. Mostra que la influència de la velocitat sobre el parell de fricció no és evident i que és aproximadament proporcional al valor de calor. L'augment de temperatura del coixinet està optimitzat. Les principals mesures preses són reduir l’àrea de contacte de les peces lliscants, afegir un circuit d’oli de refrigeració, reduir la rugositat de la superfície de contacte, optimitzar el forat de l’oli del coixinet i millorar l’efecte de dissipació de calor. Es proposa un mètode de càlcul simplificat per al contacte entre la cara final del corró i la costella. Després de l’aplicació, l’augment de temperatura del coixinet optimitzat es desaccelera i la vida útil es millora.
Amb la contínua promoció de la reforma estructural del costat de l’oferta i una severa pressió de protecció del medi ambient sense precedents, un gran nombre de fàbriques d’acer han estat incloses en els rangs de capacitat de producció. No obstant això, les grans fàbriques d'acer nacionals són escasses de moment. Per tant, s’ha augmentat la velocitat de rodament per aconseguir el propòsit d’augmentar l’eficiència. La velocitat del rodament de rodets cilíndric de quatre files per al rodet de seguretat de 1250 línies de laminació en fred en una fàbrica d’acer augmenta de 197 R / min a 257 R / min sota la mateixa força de rodament i el mateix mode de lubricació. Després d'augmentar la velocitat, la temperatura del coixinet puja massa vegades i l'alarma s'atura. Segons estadístiques incompletes, aquest model s’ha utilitzat en unes 200 línies en prop de 20 fàbriques d’acer nacionals i la taxa d’ús del mercat és molt elevada, cosa que té un cert valor pel seu disseny òptim. L’estructura del rodament de rodets cilíndric de quatre fileres es mostra a la figura 1. La dimensió total és de 90 690 × Φ 980 × 750, el material és G20Cr2Ni4A, la gàbia es solda per columna, el grau de precisió és P5, la capacitat de suport Cr és 20700kN, cor és 56500kN.
1. Impacte de l’augment de la velocitat
1.1 variació del parell de fricció
L'augment de temperatura del coixinet prové principalment de la fricció a l'interior del coixinet durant el procés de treball. Hi ha moltes fórmules per calcular el moment de fricció dels coixinets, i aquí s’utilitza la fórmula Harris TA.
Per a la fórmula: m és la distància de fricció total, Nmm; M0 és la distància de fricció del coixinet sense càrrega, M1 és la distància de fricció causada per la càrrega, Nmm; F0 i F1 són coeficients empírics; ν és la viscositat cinemàtica de l'oli lubricant, mm2 / S (la viscositat de l'oli base del greix lubricant); n és la velocitat del rodament, R / min; P és la càrrega equivalent, N; Dpw és el diàmetre de pas, mm.
Al catàleg, els valors dels paràmetres són: F0=2, F1=0.0003, ν=12mm2 / s, n=197r / min abans de l’augment de la velocitat, 257r / min després de l’augment de la velocitat, DPW=836mm, la força màxima de rodament en condicions d’aplicació és unes 1000 tones, P=5 × 106n. Els resultats del càlcul es mostren a la taula 1.
Es pot observar a la taula anterior que quan la velocitat augmenta 30,46 %, el parell de fricció M0 del coixinet sota càrrega augmenta en 19,39 %, i el parell de fricció M1 causat per la càrrega no canvia. No obstant això, a causa de la gran càrrega, M1 representa una gran proporció del parell de fricció total i el parell de fricció total augmenta només 0,32 %. Viouslybviament, el coixinet pertany a la condició de baixa velocitat i resistència. En aquest moment, la càrrega és el factor principal que causa el parell de fricció del coixinet i el canvi de velocitat té poc efecte sobre el canvi total de la distància de fricció del coixinet.
1.2 canvi de poder calorífic del coixinet
La fórmula de càlcul del poder calorífic del rodament és la següent:
On q és el poder calorífic, W. El parell i la velocitat de fricció se substitueixen al càlcul i els resultats es mostren a la taula 2.
Es pot veure pel càlcul anterior que el parell total de fricció del rodament augmenta un 0,32%, mentre que el poder calorífic del rodament augmenta un 30,87%. A causa del petit canvi del parell de fricció, el poder calorífic (augmentat un 30,87%) i la velocitat de rotació (augmentada un 30,46%) augmenten aproximadament en proporció. Els resultats també mostren que, tot i que l’escalfament del rodament prové de diverses friccions de lliscament intern del rodament, no és precís entendre que només reduir el parell de fricció del rodament pot resoldre el problema de l’escalfament del rodament. En aquest cas, es pot observar que l’escalfament del rodament es relaciona principalment amb la càrrega i la velocitat.
2. Disseny d'optimització del rodament del laminador
A partir de l’anàlisi anterior, es pot observar que la producció de calor del coixinet augmenta més i s’han de prendre mesures per deixar sortir la calor. Els modes de transferència de calor del coixinet són principalment la conducció de calor, la convecció de calor i la radiació de calor. El càlcul de l'eficiència de la calefacció dels coixinets i l'eficiència de la dissipació de calor és molt complicat. Per les equacions de càlcul pertinents es pot observar que els principals paràmetres que afecten l’eficiència de la dissipació de calor són la tensió de contacte, la velocitat de lliscament, els paràmetres relacionats amb la pel·lícula d’oli i l’àrea de contacte. Per tant, per tal de complir els requisits d’operació després del canvi de condicions de treball, la idea de disseny d’optimització és la següent:
1) La part lliscant redueix l'àrea de contacte;
2) La part corredissa està proveïda d'un circuit d'oli de refrigeració;
3) Reduïu la rugositat de la superfície de contacte i optimitzeu la textura de processament;
4) Optimitzeu el forat de l'oli del coixinet, augmenteu el nombre i el diàmetre.
2.1 Optimització de la mida del cercle del pas del rodament
El valor de calor del cercle es pot ajustar només a partir de l’equació de generació de calor. Aquesta equació no es basa en el contacte intern del rodament. Es pot veure que reduir DPW és beneficiós per reduir el parell de fricció. En particular, M0 es correlaciona positivament amb la tercera potència del diàmetre del cercle de pas, que canvia molt.
A més, també es generarà calor per fricció quan l’element rodant passi a través del lubricant de la cavitat portant durant la revolució. L'equació de càlcul és la següent:
En aquesta fórmula, hrdrag és la velocitat d’escalfament per fricció; ω m és la velocitat de revolució del corró, rad / S; FV és la força de tracció viscosa, N; Z és el nombre de rodets; J és la constant de conversió de nm / s a W. Es pot veure que la velocitat d’escalfament de fricció és directament proporcional al diàmetre de pas i a la velocitat de revolució del corró. La velocitat d’escalfament del lubricant de la cavitat interior al corró augmenta en proporció directa després de l’augment de la velocitat, cosa que indica indirectament que com més lubricants, millor.
En conclusió, l'estructura interna del coixinet està optimitzada per reduir la mida del cercle de pas del coixinet. El diàmetre del pas també està relacionat amb la càrrega i la vida útil del rodament i la reducció és limitada.
2.2 optimitzeu el contacte entre la brida de l'anell i l'element rodant
El coixinet de rodets cilíndric suporta principalment la càrrega radial i també suporta la càrrega axial en funció de la brida de l'anell. A la superfície de contacte, hi ha fricció lliscant entre la cara final del corró i la costella a causa de la diferència de velocitat. Si el lliscament als dos extrems del corró és diferent, major serà la força de fricció, fins i tot el corró es distorsionarà durant el procés de treball. La geometria de la cara final del rodet i la brida de l'anell influeix significativament sobre la fricció lliscant i la formació de pel·lícules d'oli entre elles. Generalment es considera que l’efecte de fricció del contacte puntual és el millor en comparació amb el del contacte superficial. Per millorar l’estat de contacte entre la cara final del corró i la costella, la cara final del rodet adopta la superfície de la base de la bola i la costella de l’anell adopta la costella inclinada. Mitjançant el càlcul teòric, es controla la posició del punt de contacte entre el centre de la superfície de la base esfèrica del corró i la nervadura de l’anella, per aconseguir el millor estat de lubricació. El càlcul és el següent.
A la figura 2, h és l’alçada de la nervadura, H1 és l’alçada de la nervadura sense forats d’oli, a és el punt mitjà, R és l’arc de la cara final del corró, l’angle de contacte és α i S és el màxim autorització. Hi ha una relació a la figura 2A
On DW és el diàmetre del corró, mm. Quan es coneix el diàmetre del rodet i l’alçada de les costelles, es pot determinar el valor de la cara final del corró R determinant l’angle α. El punt de contacte calculat per l’equació és en realitat el punt mig de la brida, inclosa la mida de la ranura de l’oli, i el càlcul més precís hauria d’excloure la mida de la ranura de l’oli, el punt mitjà del punt H1. Per tant, s’hauria de modificar de la següent manera:
Força a la brida:
Per tal d’assegurar una força uniforme, l’espai lliure de contacte entre la cara final del corró i la vora de les costelles ha de ser superior o igual a 0. La compressió del contacte de punt d’acer d’acer és la següent:
A la fórmula, el coeficient η δ es pot trobar a la taula [4]; Σ ρ és la funció principal de suma de curvatura i la seva equació de càlcul és la següent:
Segons la relació geomètrica de la figura 2B, la bretxa màxima és la següent:
δ serà ≤ s. Els valors de α i R es poden obtenir a partir de l’equació (5) ~ (10), i la força axial FA del corró es pot simplificar ja que la força axial total del rodament es distribueix uniformement a cada corró. De fet, segons l’experiència, α sol estar entre 10&# 39 i 30' Quan les condicions de treball del rodament són de baixa velocitat i de càrrega elevada, s’ha de prendre un gran angle de deflexió per formar pel·lícula d’oli. En comparació amb el contacte pla, la pel·lícula d’oli és més fàcil de formar al voltant del contacte puntual. En el procés de lliscament, la pel·lícula d’oli pot eliminar el foc. Cal tenir en compte que l'algorisme no és precís, l'algorisme més precís hauria d'utilitzar la teoria pertinent de EHL. Per a la pràctica de l'enginyeria, l'algorisme és senzill i pràctic i pot calcular aproximadament el valor de l'angle α. A més, és difícil controlar amb precisió un determinat valor fix entre 10' - 30' en la precisió de mecanitzat actual. Dins d’un cert interval de tolerància, es pot considerar que l’algoritme anterior és correcte.
2.3 Optimitzar la superfície de contacte de l'anell de retenció mitjà
Hi ha una àmplia zona de contacte entre l’anell de retenció central i l’anell exterior i la cara final del rodet. La meitat inferior de l’anell de retenció central està dissenyada com una nervadura inclinada i una ranura d’oli. Pot reduir la zona de lliscament i augmentar el pas de l'oli de refrigeració.
2.4 Optimitzar l'estructura de la gàbia
Encara s’utilitza el retenidor de post soldadura. En el procés de treball del rodament, el suport s’utilitza per guiar i centralitzar el corró per evitar que el corró es pugui inclinar, de manera que la superfície de contacte entre el puntal i el forat del puntell del rodet produirà friccions d’impacte i lliscament. Per tal de millorar l’estat de contacte entre la superfície de suport i el forat del puntell del rodet en el procés de rotació i reduir la fricció entre ells, el forat del puntell del rodet es perfecciona per millorar el registre de rugositat superficial del forat del puntell del rodet i augmentar la estabilitat del funcionament del corró. Aquesta mesura també serveix per evitar que el puntell i el corró no encaixin bé, el rodet es sacsejarà o esbiaixarà, de manera que el rodet produirà una fricció extra lliscant a la pista i millorarà la força i la fricció de la costella.
Al mateix temps, deixeu un pendent als dos extrems del forat del puntal del rodet o feu un gran tractament de xamfrà, que pot reduir la zona de contacte entre el puntal i el forat del rodet i reduir la tensió de tall del rodet fins al puntal; al mateix temps, controleu la tolerància del diàmetre del forat del pilar a la rentadora, la tolerància de la distància entre dos forats de pilar adjacents en la direcció circumferencial i la qualitat de soldadura del capçal de pilar, per tal de garantir la precisió del muntatge del corró i del suport.
2.4 Optimitzar la rugositat de la pista
La rugositat de la superfície de treball té una gran influència sobre la resistència al desgast. Com millor sigui la qualitat de la superfície, més favorable serà la formació de pel·lícules d’oli, de manera que es redueixi el coeficient de fricció, es redueixi l’escalfament de fricció i es redueixi el desgast de la superfície de la pista. En les condicions de càrrega pesada, el coixinet suporta una gran càrrega radial, cosa que condueix fàcilment a una elevada tensió de contacte a la cara de treball. Si la rugositat de la superfície de treball no és bona, la cresta i el fons de les ones són com una escotadura i una esquerda afilades, que són sensibles a la concentració d’estrès, afectant així la resistència a la fatiga de les peces. Els resultats mostren que el paràmetre d'alçada del pic de rugositat té la influència més evident sobre la distribució de la pressió i el gruix de la pel·lícula d'oli. Amb l’augment de l’alçada del pic de rugositat, el nombre i l’amplitud dels pics de pressió augmenten, mentre que el gruix mínim de la pel·lícula d’oli disminueix. Quan la longitud d'ona és petita, el petit canvi de l'alçada màxima provocarà un fort augment de l'augment màxim de temperatura de la pel·lícula d'oli. Quan la longitud d'ona és gran, l'augment màxim de temperatura de la pel·lícula d'oli no és sensible al canvi d'alçada màxima. Es pot veure a partir de la investigació relacionada que la influència de la rugositat superficial sobre la formació de pel·lícules d’oli i l’augment de temperatura és molt complexa.
En aquest cas, la pista de rodadura està superacabada. No només pot reduir la rugositat superficial, sinó també formar una millor textura, millorar completament les característiques de lubricació elastohidrodinàmica de la pista, reduir la fricció de lliscament de rodament i reduir l’augment de temperatura. Mitjançant una màquina de superacabat magerle de 1,6 m d’equip de gamma alta, la rugositat de la pista pot arribar per sota de Ra0.2. Al mateix temps, la gran precisió de la pista també pot formar el perfil convex, que pot millorar significativament la tensió de contacte de la pista.
3. Efecte d'optimització
Mitjançant les mesures d’optimització anteriors, el coixinet optimitzat s’ha instal·lat a la fàbrica d’acer per fer-ne servir proves i s’ha seguit i registrat l’estat de servei del coixinet. Sota les condicions de treball de la velocitat màxima de 250 r / min i la força màxima de rodament d’unes 1000 tones, fins ara (s’ha utilitzat durant 5 mesos), no hi ha cap fenomen de temperatura excessiva del coixinet. El coixinet optimitzat compleix les condicions de treball després que augmenti la velocitat.
4. Conclusió
L’augment de la velocitat i l’eficiència s’han convertit en la tendència de desenvolupament de la indústria siderúrgica en el futur. El disseny d’un rodament de rodets cilíndric de quatre files també s’ha de desenvolupar en la direcció de reduir l’augment de temperatura. Les mesures adoptades són, per una banda, reduir la fricció de lliscament rodant de la superfície de contacte i, per altra banda, estudiar les mesures efectives de dissipació de la calor del rodament. En l'actualitat, la teoria de la calefacció i la dissipació de calor dels coixinets encara necessita una investigació més profunda i sistemàtica, i la teoria pertinent s'hauria de transformar activament en pràctica en aplicacions d'enginyeria, especialment en l'etapa de desenvolupament i disseny de rodaments.
Coixinets per a rotllos de còpia de seguretat
Comproveu elGuia del producteper seleccionar rodaments adequats per a la vostra maquinària.
Correu electrònic:sales@tedin-bearing.com