Soluţii inovatoare de rulmenţi pentru echipamentul auxiliar al laminoarelor de mare viteză (I)

Transmisii Mecanice

de Timken

Soluţii inovatoare de rulmenţi pentru echipamentul auxiliar al laminoarelor de mare viteză (I)

Compania Timken oferă o gamă completă de soluții pentru echipamente auxiliare din laminoare, inclusiv rulmenți (cu bile, cu role conice, cu role cilindrice și cu role-butoi), produse conexe rulmenților (carcase cu rulmenți, soluții de lubrifiere și garnituri de etanșare), echipamente de transmisie a puterii mecanice (cuplaje, angrenaje cu roți dințate, curele de transmisie și lanțuri cu role și zale) și servicii (inspecția și repararea rulmenților, sisteme de monitorizare a stării de funcționare). Aceste soluții ajută la asigurarea unei funcționări fără evenimente a echipamentelor auxiliare din liniile de laminare. Acest articol se concentrează asupra echipamentului auxiliar din laminoarele exploatate în condiții de viteză mare și foarte mare, în combinație cu sarcini grele. Sorin Tudor Inginer principal aplicatii Departamentul inginerie pentru clienti-Timken Europe

1. Prezentare generală a echipamentului auxiliar al laminorului

a) Introducere

Caja laminorului (1) este principala piesă de echipament a liniei de laminare (foto principala). Caja de laminare este folosită, împreună cu echipamentul auxiliar, pentru laminarea oțelului (la cald și la rece, semifabricate plate și lungi) sau aluminiului. Echipamentul auxiliar poate include utilaje precum caje verticale (2), foarfeci (3), trenuri de acționare a cajelor (4), paturi de role (5), tamburi de înfășurare (6) și mașini de îndreptat, mașini de fâșiat și mașini de planat.

Ne vom axa pe echipamentul auxiliar din laminoarele exploatate în condiții de viteză mare și foarte mare, în combinație cu sarcini grele. Rulmenții montați pe arborii de intrare ai reductoarelor trenurilor de acționare a cajelor laminoarelor la rece și ale laminoarelor de țeavă – precum și rulmenții montați pe arborii de ieșire ai tamburilor înfășurătoarelor laminoarelor la rece pentru oțel și aluminiu – sunt cel mai des expuși la viteze mari sau foarte mari. Rulmenții arborilor de intrare ai reductoarelor trenuritrenurilor de acționare lucrează la viteze mari, în principal, din cauza vitezei de rotație foarte mari a motorului electric de acționare, în timp ce rulmenții arborilor de ieșire ai tamburilor lucrează la viteze foarte mari, în principal, din cauza diametrului foarte mare al alezajului inelului interior (a se vedea, de asemenea, secțiunea 2, „Viteze mari - considerații teoretice”).

Compania Timken oferă o gamă completă de soluții tehnice pentru echipamentul auxiliar al laminoarelor, soluții care includ:

  •  rulmenți: cu bile, cu role conice, cu role cilindrice și cu role-butoi
  •  produse conexe rulmenților: carcase cu rulmenți, produse de lubrifiere și etanșare
  •  echipamente de transmisie a puterii mecanice: cuplaje, angrenaje cu roți dințate, curele de transmisie și lanțuri cu zale și role
  •  servicii: inspecția și repararea rulmenților, sisteme de monitorizare a stării de funcționare

Soluțiile Timken ajută la asigurarea funcționării fără evenimente a echipamentului auxiliar din linia de laminare. Soluția constructivă inovatoare a ansamblelor de rulmenți cu role conice în dispunere 2TS-IMC și 2TSMA-IMC a fost dezvoltată de Timken pentru condiții de funcționare la viteze foarte mari.

b) Trenul de acţionare a cajelor laminorului

Trenul de acționare a cajelor laminorului asigură energia mecanică necesară acționării cilindrilor de laminare, superior și inferior, ai cajei unui laminor. Trenul de acționare a cajelor laminorului este configurat astfel: un motor electric de acționare, un reductor de acționare (figura 2) și un reductor dublu, toate conectate prin cuplaje.

Reductorul de acționare

Motorul electric acoperă, în general, o gamă de putere între 500 kW și 15 MW și are o viteză de rotație unghiulară de 1500 r/min sau chiar mai mult. Momentul de torsiune al motorului, măsurat în kNm, este adaptat să îndeplinească cerințele de funcționare ale laminorului.

Rolul reductorului de acționare este acela de a crește momentul de torsiune, furnizat de motorul electric, simultan cu reducerea vitezei de rotație. Momentul de torsiune se mărește odată cu raportul de transmisie dintre arborele de intrare și cel de ieșire. Viteza de rotație unghiulară se reduce odată cu raportul de transmisie dintre arborele de intrare și cel de ieșire. Puterea rămâne aproximativ constantă în toți arborii reductorului, o micșorare a acesteia fiind cauzată doar de randamentul reductorului. Există o varietate impresionantă de configurații de reductoare de acționare pentru laminoare, putându-se întâlni reductoare cu o treptă, cu două sau cu trei trepte. Chiar dacă există multiple variante, toate aceste reductoare sunt considerate a lucra sub sarcini grele și sunt concepute pentru înaltă fiabilitate, cu o durată de viață nominală, tipică, a rulmentului (L10), de 50.000 de ore sau mai mare.

Reductorul dublu împarte în două puterea de ieșire a reductorului de acționare, pentru transmiterea mișcării la cilindrii cajei laminorului. Reductorul de acționare și reductorul dublu pot fi utilaje separate sau pot forma un singur echipament, combinat.

Cuplajele conectează componentele lanțului cinematic al trenului de acționare, de la motorul electric la caja laminorului și asigură transmisia puterii mecanice între acestea. În plus, cuplajele trebuie să facă față momentului de torsiune, dezalinierii între echipamente, șocurilor și vibrațiilor.

c) Înfăşurătoarele şi desfăşurătoarele

Liniile de laminare includ un proces de înfășurare/desfășurare a benzii de tablă laminată. Așadar, acestea au cel puțin un tambur (figura 3), fie pentru desfășurarea, fie pentru înfășurarea benzii. Acești tamburi au multe nume, printre acestea: „înfășurătoare”, „desfășurătoare”, „ruloare”, „deruloare” sau „tamburi de tensionare”

Desfășurător și înfășurător

2.Viteze mari de operare-consideratii teoretice

a) Rulmenti cu role conice - evaluarea vitezei de operare

Evaluarea uzuală a vitezei de operare a unui rulment cu role conice este făcută prin calcularea vitezei liniare într-un punct aflat la jumătatea umărului gulerului mare al inelului interior (figura 4). Viteza liniară este calculată aici.

                                Diametrul mediu al gulerului mare al inelului interior

Formula de calcul este: 

 

unde Dm = diametrul mediu al gulerului mare al inelului interior [mm], n = turația rulmentului [rot/min]. În acest document, se ia în considerare o viteză liniară a gulerului mare al inelului interior de 15 m/s, ca valoare minimă a plajei de viteze mari pentru rulmenții cu role conice care funcționează într-un echipament auxiliar al unui laminor pentru sarcini grele. Construcția rulmenților, geometria internă a acestora, lubrifiantul și sistemul de lubrifiere trebuie să fie evaluate în aplicații pentru sarcini grele/de viteză mare.

b) Rulmenti oscilanti cu role-butoi şi cu role cilindrice - evaluarea vitezei de operare

Pentru rulmenții Timken oscilanți cu role-butoi și rulmenții Timken cu role cilindrice, valorile turațiilor de referință sunt prezentate în tabelele cu rulmenți. Aceste valori au fost determinate prin calcularea turației la care se produce echilibrarea cantitativă între căldura generată în rulment și căldura disipată din rulment.

c) Condiţii de funcţionare în regim de viteză mare - elemente de interes privind aplicaţiile existente în echipamentul auxiliar al laminoarelor

Exploatarea echipamentelor auxiliare ale laminoarelor din ziua de astăzi urmărește niveluri de producție maxime. Pentru a atinge acest obiectiv, echipamentul auxiliar face față unor sarcini mai mari și operează la viteze mai mari decât înainte. Performanța și maniera de defectare a rulmenților devin o preocupare în acest caz.

Figura 5 prezintă exemplul unui rulment radial axial cu role conice cu inel exterior dublu (TDO), deteriorat prin distrugerea coliviei. Rulmentul a fost montat pe arborele de intrare, de viteză mare, al unui reductor de acționare, fiind, totodată, expus la accelerație și decelerație mari.

Rulment cu role conice deteriorat, cu colivia ruptă

Celelalte componente ale rulmentului (inelele interioare și exterioare, rolele) sunt așezate în cutia originală a rulmentului. Analiza defectelor, efectuată în urma deteriorării, arată că toate componentele rulmentului sunt în stare bună, cu excepția coliviilor, care sunt rupte.

Figura 6 prezintă un exemplu de rulment radial oscilant cu role-butoi supraîncălzit, care a funcționat într-un reductor de acționare de viteză mare. A (Continuarea în numărul viitor.)

Rulment radial oscilant cu role-butoi supraîncălzit


Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.