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

Transmisii Mecanice

de Sorin Tudor

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

Tipurile de rulmenți utilizate, în mod tradițional, în reductoarele și înfășurătoarele laminoarelor sunt cu role butoi, cu role cilindrice sau cu role conice (pe două rânduri, tip TDO). Modurile specifice de defectare, întâlnite la acești rulmenți, atunci când funcționează la viteze foarte mari, sunt supraîncălzirea (din cauza lubrifierii necorespunzătoare) sau ruperea coliviei (aferentă rândului de role fără încărcare în cazul ansamblelor de rulmenți supuse la sarcini axiale mari, din cauza jocului mare al coliviei sau jocului axial mare în ansamblul de rulmenți după montaj).

3. Soluţii inovatoare pentru echipamentul auxiliar al laminoarelor de mare viteză

Compania Timken a dezvoltat două soluții constructive noi de rulmenți cu role conice, inovatoare (2TS-IMC și 2TSMA-IMC), pentru a rezolva aceste probleme.

a) 2TS-IMC – ansamblu de doi rulmenţi cu role conice pe un rând, montaţi indirect, într-un suport

Ansamblul 2TS-IMC este proiectat pentru a funcționa în echipamentul auxiliar al laminoarelor, în aplicații unde viteza diametrului mediu al gulerului mare al rulmentului depășește 25 m/s. Ansamblul de rulmenți 2TS-IMC este compus din doi rulmenți cu un singur rând de role conice (TS = rulment cu role conice, cu un singur rând). Rulmenții TS sunt montați indirect (IM = montare indirectă), într-un suport (C = suport), astfel cum este ilustrat în (figura 7a). Fiecare inel exterior al rulmenților TS este blocat împotriva rotirii în suport, cu ajutorul unei pene (figura 7b). La rândul său, suportul este blocat împotriva rotirii în carcasă, tot cu ajutorul unei pene (figura 7c).

  • FIGURA 7. Ansamblu de rulmenți 2TS-IMC

a.Anasamblu de rulmenti_Fig. 7a

b.Ansamblu de rulmenti_Fig.7b

c.Anasamblu de rulmenti_Fig. 7c

d.Ansamblu de rulmenti_Fig. 7d

 

Ansamblul de rulmenți 2TS-IMC are inelele exterioare pretensionate pe direcție axială cu ajutorul unor arcuri de compresiune (figura 7c), pentru a menține rândurile ambilor rulmenți TS permanent încărcate și pentru a induce, în ansamblul de rulmenți, un joc axial operațional intern de valoare zero. Ansamblul, astfel proiectat și montat, reduce vibrațiile în colivii și riscul de deteriorare a acestora.

Ansamblul are prevăzute caracteristici de proiectare pentru a permite utilizarea unui sistem de lubrifiere cu circulație de ulei și pentru îmbunătățirea lubrifierii rulmenților și reducerea riscului de supraîncălzire. Aceste caracteristici de proiectare speciale implică colectarea debitului de ulei printr-un canal circumferențial de lubrifiere, prelucrat pe diametrul exterior al suportului, și îndreptarea lui către capul mic al rolei (în zona dintre alezajul coliviei și diametrul exterior al gulerului mic al inelului interior), cu ajutorul orificiilor de lubrifiere radială și axială, prevăzute în suport (figura 7d).

Geometria internă a inelelor și rolelor rulmentului TS este concepută pentru a reduce cantitatea de căldură generată în condiții de funcționare la viteze mari și pentru a reduce riscul de deteriorare a coliviei.

b) 2TSMA-IMC – ansamblu de doi rulmenţi cu role conice pe un rând, cu lubrifiere cu ulei (MA = colector) pe direcţie axială, montaţi indirect, într-un suport

La viteze normale de funcționare, uleiul de lubrifiere este transportat în interiorul rulmentului dinspre capul mic înspre capul mare al rolei (figura 8). La viteze mari, lubrifiantul începe să se deplaseze spre exterior, în direcție radială, din cauza efectului forței centrifuge. Forța centrifugă aruncă tot uleiul din inelul exterior al rulmentului, ratând zona de contact între gulerul inelului interior și capul mare al rolei. Contactul dintre capul mare al rolei și gulerul inelului interior devine, astfel, un punct critic, din cauza riscului de supraîncălzire. Pentru a reduce acest risc, construcția rulmentului 2TSMA-IMC este proiectată astfel încât acesta să funcționeze eficient în echipamentul auxiliar al laminorului, unde viteza gulerului mare al inelului interior de rulment depășește 35 m/s.

Efectul centrifugal al lubrifierii

  • FIGURA 8. Efectul centrifugal al lubrifierii la viteză mare într-un rulment cu role conice

Ansamblele de rulmenți 2TSMA-IMC (figura 9a) au toate elementele constructive ale 2TS-IMC, prezentând, în plus, o componentă specială (colectorul), pentru a asigura o lubrifiere adecvată a zonei, critice, de contact între gulerul mare al inelului interior și capul mare al rolei și a reduce astfel riscul supraîncălzirii rulmentului. Colectorul este o piesă prelucrată mecanic prin așchiere, montată presat pe diametrul exterior al gulerului mare al inelului interior (figura 9b). Conceptul funcționează prin captarea uleiului aruncat de forța centrifugă în acest colector și direcționarea acestuia spre zona de contact, critică, dintre gulerul mare al inelului interior și capul mare al rolei, prin găuri executate în inelul interior, pe direcție axială.

a.Anasamblu de rulmentib.

  • FIGURA 9. Ansamblu de rulmenți 2TSMA-IMC

4. Studiu de caz - inovaţia Timken în reductorul de acţionare al unui înfăşurător de bandă de viteză mare

O binecunoscută companie producătoare de aluminiu a deschis un nou complex de laminare, finalizând prima fază a unui masiv proiect de modernizare. Piesa centrală a complexului este reprezentată de un nou laminor de bandă la rece pentru aluminiu, care poate produce bandă de aluminiu, laminată la lățimea cea mai mare din lume, pentru industria aeronautică. Timken a echipat cu rulmenți arborele de ieșire al reductorului de transmisie pentru dornul înfășurătorului de bandă (figura 10). Înfășurătorul de bandă a fost produs de un vechi client al Timken, care este, de asemenea, unul dintre cei mai mari producători de echipamente pentru industria metalurgică din lume.

Acționarea înfășurătorului de bandă

  • FIGURA 10. Acționarea înfășurătorului de bandă

Soluțiile constructive tradiționale de rulmenți (cu role conice tip TDO, cu role cilindrice sau cu role butoi) nu pot suporta condiții de funcționare extreme la turație mare (viteză maximă a diametrului gulerului mare al inelului de rulment de 35 m/s) din cauza valorii foarte mari a alezajului inelului interior (~ 660 mm) – valoare impusă de considerente de proiectare ale echipamentului, combinată cu o viteză maximă de rotație a arborelui de ieșire de 900 rpm. Noul ansamblu de rulmenți Timken, tip 2TSMA-IMC, simbol de catalog NP293620 - NP995047 (figura 11), a fost proiectat pentru aceste condiții specifice de utilizare. Geometria internă a rulmenților TS a fost proiectată specific pentru a reduce riscurile de supraîncălzire a rulmentului și de deteriorare a coliviei. 

Desen anasmblu rulmenti

  • FIGURA 11. Desen ansamblu rulmenți 2TSMA-IMC, simbol NP293620 – NP995047

Timken a furnizat, de asemenea, specificațiile tehnice pentru lubrifiant și recomandările pentru sistemul de lubrifiere (caracteristicile uleiului, volumul debitului de ulei și poziția duzelor de ulei) pentru rulmenții arborelui de ieșire al reductorului de transmisie al înfășurătorului de bandă (figura 12).

În timpul funcționării reductorului de acționare, duzele pompează jeturi de ulei în zona colectorului. Colectorul captează uleiul, utilizând forța centrifugă și îl direcționează spre zona de contact dintre gulerul mare al inelului interior și capul mare al rolei, prin găurile practicate axial în inelul interior.

Lubrifiere rulmenti

  • FIGURA 12. Lubrifiere rulmenți arbore ieșire al reductorului înfășurătorului de bandă

Producătorul de echipament metalurgic a testat reductorul de acționare a dornului înfășurătorului de bandă la viteza maximă de înfășurare, timp de o oră, ceea ce a însemnat că ansamblul de rulmenți 2TSMA-IMC, simbol NP293620 - NP995047, a funcționat constant la o viteză a diametrului mediu al gulerului de 35 m/s. În timpul testării, temperatura în rulmenți a rămas constantă, la valoarea de 80°C. Nivelurile de vibrații au rămas în limite acceptabile, iar inspecția de după testare a arătat că coliviile au rezistat cu bine condițiilor de testare.

5. Rezumat şi concluzii

  1. Exploatarea echipamentelor auxiliare ale laminoarelor din zilele noastre urmărește niveluri de producție maxime. Pentru a atinge acest obiectiv, echipamentul auxiliar al laminorului face față unor sarcini mai mari și funcționează la viteze mai mari decât înainte. Durata de viață și maniera de defectare a rulmenților devin o preocupare în acest caz.
  2. 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 care funcționează în condiții de sarcini grele.
  3. Ansamblele de rulmenți cu role conice, inovatoare, în dispunere 2TS-IMC și 2TSMA-IMC, au fost special dezvoltate de Timken pentru echipamentele auxiliare pentru laminoare, care funcționează la viteze foarte mari (viteza diametrului mediu al gulerului inelului interior peste 25 m/s). Geometria internă a inelelor și rolelor rulmenților este proiectată pentru a reduce cantitatea de căldură generată în aceste condiții. Acești rulmenți au fost testați în linii de laminare și corespund așteptărilor clienților.
  4. Avantajele construcțiilor inovatoare a ansamblelor de tip 2TS-IMC și 2TSMA-IMC față de rulmenții tradiționali cu role cilindrice, cu role butoi sau cu role conice tip TDO includ:

a. Abilitatea de a atinge o viteză de operare mai mare și o capacitate mare de încărcare

b. Reducerea riscului de supraîncălzire a rulmentului prin asigurarea lubrifierii corecte

c. Reducerea riscului de deteriorare a coliviei (pe rândul de role fără încărcare în ansamblele de rulmenți supuse la sarcini axiale mari, în cazul unui joc mare al coliviei sau în cazul unui joc axial mare în ansamblul de rulmenți după montaj)

       5. Suportul special în care sunt montate inelele exterioare ale ansamblelor de tip 2TS-IMC și 2TSMAIMC permite utilizarea aceluiași ansamblu pe arbore, atât pentru poziția fixă, cât și pentru poziția flotantă.

Mulţumiri

Autorul dorește să mulțumească companiei Timken pentru permisiunea de a publica acest studiu.

Bibliografie

  1. Manual de inginerie Timken, ediția pentru industria metalurgică (2013) – The Timken Company (comanda nr. 10688)
  2. Catalog produse Timken pentru echipamente din industria metalurgică (2014) – The Timken Company (comanda nr. 10675)
  3. Rulmenții Timken de înaltă precizie pentru mașini-unelte – The Timken Company (comanda nr. 5918)

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.