Скоростта на валцоващите фабрики в местна стоманодобивна фабрика е увеличена, което води до повишаване на температурата на четириредови цилиндрични ролкови лагери върху резервната ролка. Предвид този проблем се изчисляват и сравняват въртящият момент и топлинната стойност на лагера преди и след увеличаване на скоростта. Той показва, че влиянието на скоростта върху въртящия момент на триене не е очевидно и е приблизително пропорционално на топлинната стойност. Повишаването на температурата на лагера е оптимизирано. Основните мерки, които се предприемат, са да се намали контактната площ на плъзгащите се части, да се добави контур на охлаждащо масло, да се намали грапавостта на контактната повърхност, да се оптимизира отворът на лагерното масло и да се подобри ефектът на разсейване на топлината. Предлага се опростен метод за изчисляване на контакта между крайната повърхност на ролката и реброто. След нанасяне повишаването на температурата на оптимизирания лагер очевидно се забавя и експлоатационният живот се подобрява.
С непрекъснатото насърчаване на структурната реформа от страна на предлагането и безпрецедентния сериозен натиск за опазване на околната среда, голям брой стоманодобивни предприятия бяха включени в редиците на производствените мощности. Въпреки това, местните големи стоманодобивни предприятия засега са в недостиг. Следователно скоростта на търкаляне е увеличена, за да се постигне целта за повишаване на ефективността. Скоростта на четириредния цилиндричен ролков лагер за резервната ролка на 1250 линия за студено валцуване в стоманодобивен завод се увеличава от 197 R / min до 257 R / min при същата сила на търкаляне и режим на смазване. След увеличаване на скоростта температурата на лагера се повишава твърде много пъти и алармата спира. Според непълната статистика този модел е бил използван на около 200 линии в близо 20 местни стоманодобивни заводи, а степента на използване на пазара е много висока, което е от определена стойност за оптималния му дизайн. Структурата на четириредния цилиндричен ролков лагер е показана на фиг. 1. Общият размер е Φ 690 × Φ 980 × 750, материалът е G20Cr2Ni4A, клетката е заварена по колона, степента на точност е P5, носещата способност Cr е 20700kN, cor е 56500kN.
1. Въздействие на увеличаването на скоростта
1.1 изменение на въртящия момент на триене
Повишаването на температурата на лагера идва главно от триенето вътре в лагера по време на работния процес. Има много формули за изчисляване на момента на триене на лагерите и тук се използва формулата Харис ТА.
За формула: m е общото разстояние на триене, Nmm; M0 е разстоянието на триене на лагера без товар, M1 е разстоянието на триене, причинено от товара, Nmm; F0 и F1 са емпирични коефициенти; ν е кинематичният вискозитет на смазочното масло, mm2 / S (вискозитетът на базовото масло на смазката); n е скоростта на лагера, R / min; P е еквивалентният товар, N; Dpw е диаметърът на стъпката, мм.
В каталога стойностите на параметрите са: F0=2, F1=0,0003, ν=12 mm2 / s, n=197 r / min преди увеличаване на скоростта, 257r / min след увеличаване на скоростта, DPW=836 mm, максималната сила на търкаляне при условия на приложение е около 1000 тона, P=5 × 106n. Резултатите от изчисленията са показани в таблица 1.
От горната таблица се вижда, че когато скоростта се увеличи с 30,46%, моментът на триене M0 на лагера при празен ход се увеличава с 19,39%, а въртящият момент M1, причинен от натоварването, не се променя. Въпреки това, поради голямото натоварване, M1 представлява голяма част от общия момент на триене, а общият момент на триене се увеличава само с 0,32%. Очевидно лагерът принадлежи към нискоскоростни и тежкотоварни условия. По това време натоварването е основният фактор, причиняващ въртящия момент на лагера, а промяната на скоростта има малък ефект върху общата промяна на разстоянието на триене на лагера.
1.2 промяна на топлинната стойност на лагера
Формулата за изчисляване на топлинната стойност е следната:
Където q е топлинната стойност, W. Въртящият момент и скоростта на триене се заместват в изчислението, а резултатите са показани в таблица 2.
От горното изчисление може да се види, че общият момент на триене на лагера се увеличава с 0,32%, докато калоричността на лагера се увеличава с 30,87%. Поради малката промяна на въртящия момент, калоричността (увеличена с 30.87%) и скоростта на въртене (увеличена с 30.46%) се увеличават приблизително пропорционално. Резултатите показват също, че въпреки че нагряването на лагерите идва от различни вътрешни триене на плъзгане при търкаляне, не е точно да се разбере, че само намаляването на въртящия момент на лагера може да реши проблема с нагряването на лагера. В този случай може да се види, че нагряването на лагерите е свързано главно с натоварването и скоростта.
2. Оптимизационен дизайн на лагера на валцова фабрика
От горния анализ може да се види, че топлинната мощност на лагера се увеличава повече и трябва да се вземат мерки за изпускане на топлината. Режимите на топлопреминаване на лагера са предимно топлопроводимост, топлинна конвекция и топлинна радиация. Изчисляването на ефективността на отопление на лагерите и ефективността на разсейване на топлината е много сложно. От съответните изчислителни уравнения може да се види, че основните параметри, влияещи върху ефективността на разсейване на топлината, са напрежението при контакт, скоростта на плъзгане, параметрите, свързани с масления филм, и контактната площ. Следователно, за да се отговори на експлоатационните изисквания след промяната на условията на работа, идеята за оптимизиране на дизайна е следната:
1) Плъзгащата се част намалява контактната площ;
2) Плъзгащата се част е снабдена с контур на охлаждащо масло;
3) Намалете грапавостта на контактната повърхност и оптимизирайте текстурата на обработката;
4) Оптимизирайте отвора на лагерното масло, увеличете броя и диаметъра.
2.1 оптимизиране на размера на кръга на лагера
Стойността на топлината на кръга може да се регулира само от уравнението за генериране на топлина. Това уравнение не се основава на вътрешния контакт на лагера. Може да се види, че намаляването на DPW е от полза за намаляване на въртящия момент на триене. По -специално, M0 е положително свързано с третата степен на диаметъра на кръга на стъпката, която се променя значително.
В допълнение, топлината на триене също ще се генерира, когато търкалящият елемент преминава през смазката в кухината на лагера в оборота. Уравнението за изчисление е следното:
В тази формула, hrdrag е скоростта на нагряване на триене; ω m е скоростта на въртене на ролката, rad / S; FV е вискозната тягова сила, N; Z е броят на ролките; J е константата на преобразуване от nm / s към W. Може да се види, че скоростта на нагряване на триене е правопропорционална на диаметъра на стъпката и скоростта на въртене на ролката. Скоростта на нагряване на смазката за вътрешната кухина към ролката се увеличава в пряка пропорция след увеличаване на скоростта, което косвено показва, че колкото повече смазочни материали, толкова по -добре.
В заключение, вътрешната структура на лагера е оптимизирана, за да се намали размерът на кръга на лагера. Диаметърът на стъпката също е свързан с натоварването и живота на лагера, а намаляването е ограничено.
2.2 оптимизирайте контакта между пръстеновия фланец и търкалящия елемент
Цилиндричният ролков лагер понася основно радиалното натоварване и също така носи аксиалното натоварване в зависимост от пръстеновия фланец. В контактната повърхност има триене на плъзгане между челната страна на ролката и реброто поради разликата в скоростта. Ако плъзгането в двата края на ролката е различно, колкото по -голяма е силата на триене, ролката дори ще се изкриви в работния процес. Геометрията на края на ролката и пръстеновия фланец оказва значително влияние върху триенето на плъзгане и образуването на маслени филми между тях. Обикновено се счита, че ефектът на триене при точков контакт е най -добрият в сравнение с този при повърхностния контакт. За да се подобри състоянието на контакт между крайната повърхност на ролката и реброто, крайната повърхност на ролката приема повърхността на топката, а пръстеновото ребро приема наклоненото ребро. Чрез теоретични изчисления се контролира положението на контактната точка между центъра на повърхността на сферичната основа на ролката и пръстена на пръстена, за да се постигне най -доброто състояние на смазване. Изчислението е както следва.
На фигура 2, h е височината на реброто, H1 е височината на реброто без размер на отвора за масло, a е средната точка, R е дъгата на крайната страна на ролката, ъгълът на контакт е α, а S е максималният освобождаване. На фиг. 2А има връзка
Където DW е диаметърът на ролката, мм. Когато диаметърът на ролката и височината на ребрата са известни, стойността на крайната повърхност на ролката R може да бъде определена чрез определяне на ъгъла α. Контактната точка, изчислена по уравнението, всъщност е средната точка на фланеца, включително размера на масления канал, а по -точното изчисление трябва да изключи размера на масления канал, средната точка на точка H1. Следователно, той трябва да бъде изменен, както следва:
Сила върху фланеца:
За да се осигури еднаква сила, контактната хлабина между крайната повърхност на ролката и ръба на ребрата трябва да бъде по -голяма или равна на 0. Компресията на стоманената стоманена точка е както следва:
Във формулата коефициентът η δ може да бъде намерен в таблица [4]; Σ ρ е основната функция за сумата на кривината и нейното изчислително уравнение е както следва:
Според геометричната връзка на фиг. 2В максималната пролука е, както следва:
δ трябва да бъде ≤ s. Стойностите на α и R могат да бъдат получени от уравнение (5) ~ (10), а аксиалната сила FA на ролката може да бъде опростена, тъй като общата аксиална сила на лагера е равномерно разпределена към всеки валяк. Всъщност, според опита, α обикновено е между 10' и 30'. Когато работното състояние на лагера е с ниска скорост и голямо натоварване, трябва да се вземе голям ъгъл на отклонение, за да се образува маслен филм. В сравнение с плоския контакт, масленият филм се образува по -лесно около точковия контакт. В процеса на плъзгане масленият филм може да отнеме топлината. Трябва да се отбележи, че алгоритъмът не е точен, по -точен алгоритъм трябва да използва съответната теория на EHL. За инженерната практика алгоритъмът е прост и практичен и може грубо да изчисли стойността на ъгъл α. Освен това е трудно точно да се контролира определена фиксирана стойност между 10'- 30' при текущата точност на обработката. В рамките на определен диапазон на допустимост горният алгоритъм може да се счита за правилен.
2.3 оптимизирайте контактната повърхност на средния задържащ пръстен
Има голяма зона на контакт между средния задържащ пръстен и външния пръстен и крайната повърхност на ролката. Долната половина на средния задържащ пръстен е проектирана като наклонено ребро, а каналът за масло е проектиран. Той може да намали областта на плъзгане и да увеличи пътя на охлаждащото масло.
2.4 оптимизирайте структурата на клетката
Фиксаторът след заваряване все още се използва. В процеса на работа с лагера опората се използва за насочване и централизиране на ролката, за да се предотврати изкривяването на ролката, така че контактната повърхност между подпората и отвора на ролковата опора ще доведе до удар и триене на плъзгане. За да се подобри състоянието на контакт между опорната повърхност и отвора на ролковите подпори в процеса на въртене и да се намали триенето между тях, отворът на ролковите подпори се фино оформя, за да се подобри регистрирането на грапавостта на повърхността на отвора на ролковите подпори и да се увеличи стабилност на работата на ролката. Тази мярка е също така, за да се предотврати прилепването на подпората и ролката, ролката ще се разклати или изкриви, така че ролката ще предизвика допълнително триене на плъзгане в пистата и ще подобри силата и триенето на реброто.
В същото време оставете наклон в двата края на отвора на ролковите подпори или направете голяма обработка на скосяване, което може да намали контактната площ между подпората и отвора на ролката и да намали напрежението на срязване на ролката към подпората; в същото време контролирайте толеранса на диаметъра на отвора на колоната на шайбата, толеранса на разстоянието между два съседни отвора на стълба в периферната посока и качеството на заваряване на главата на стълба, така че да се гарантира точността на сглобяване на ролката и опората.
2.4 оптимизира грапавостта на пистата
Грапавостта на работната повърхност оказва голямо влияние върху устойчивостта на износване. Колкото по -добро е качеството на повърхността, толкова по -благоприятно е за образуването на маслен филм, така че да се намали коефициентът на триене, да се намали нагряването на триене, а също и да се забави износването на повърхността на пистата. При тежко натоварване лагерът понася голямо радиално натоварване, което лесно води до голямо напрежение на контакт върху работната повърхност. Ако грапавостта на работната повърхност не е добра, гребенът и вълната на вълната са като остри ъгли и пукнатини, които са чувствителни към концентрацията на напрежение, като по този начин влияят на якостта на умора на частите. Резултатите показват, че параметърът на височината на върха на грапавостта има най -очевидно влияние върху разпределението на налягането и дебелината на масления филм. С увеличаването на височината на върха на грапавостта, броят и амплитудата на пиковете на налягането се увеличават, докато минималната дебелина на масления филм намалява. Когато дължината на вълната е малка, малката промяна на височината на върха ще доведе до рязко увеличаване на максималното покачване на температурата на масления филм. Когато дължината на вълната е голяма, максималното покачване на температурата на масления филм не е чувствително към промяната на височината на върха. От свързаните изследвания може да се види, че влиянието на грапавостта на повърхността върху образуването на масления филм и повишаването на температурата е много сложно.
В този случай трасето на накрайника е супердовършено. Той може не само да намали грапавостта на повърхността, но и да формира по -добра текстура, напълно да подобри характеристиките на еластохидродинамично смазване на пистата, да намали триенето при търкаляне и да намали покачването на температурата. С помощта на оборудване от висок клас 1.6m magerle суперфиниш машина, грапавостта на пистата може да достигне под Ra0.2. В същото време супер прецизността на пистата може да образува и изпъкнал профил, което може значително да подобри контактното напрежение на пистата.
3. Оптимизационен ефект
Чрез горните мерки за оптимизация, оптимизираният лагер е инсталиран в стоманодобивния завод за пробна употреба, а състоянието на експлоатация на лагера е проследено и записано. При условията на работа с максимална скорост от 250 r / min и максимална сила на търкаляне от около 1000t, досега (използвана е 5 месеца), не се наблюдава феномен на прегряване на лагера. Оптимизираният лагер отговаря на работните условия след увеличаване на скоростта.
4. Заключение
Увеличаването на скоростта и повишаването на ефективността се превърнаха в тенденция за развитие на желязо -стоманената промишленост в бъдеще. Дизайнът на четириреден цилиндричен ролков лагер също трябва да бъде разработен в посока на намаляване на повишаването на температурата. Предприетите мерки са да се намали триенето при търкаляне на контактната повърхност от една страна и да се проучат ефективните мерки за разсейване на топлината на лагера от друга страна. Понастоящем теорията за отоплението на лагерите и разсейването на топлината все още се нуждае от по-задълбочени и систематични изследвания и съответната теория трябва активно да се трансформира в практиката в инженерните приложения, особено на етапа на разработване и проектиране на лагери.
Моля, проверетеРъководство за продуктиза да изберете подходящи лагери за вашата техника.
Електронна поща:sales@tedin-bearing.com