Brzina valjanja u domaćoj čeličani povećana je, što je rezultiralo porastom visoke temperature četverorednih cilindričnih valjkastih ležajeva na rezervnom valjku. S obzirom na ovaj problem, izračunava se i uspoređuje moment trenja i toplinska vrijednost ležaja prije i poslije povećanja brzine. Pokazuje da utjecaj brzine na moment trenja nije očit te je približno proporcionalan vrijednosti topline. Optimiziran je porast temperature ležaja. Glavne poduzete mjere su smanjenje površine kontakta kliznih dijelova, dodavanje kruga rashladnog ulja, smanjenje hrapavosti dodirne površine, optimizacija otvora za ležajno ulje i poboljšanje učinka rasipanja topline. Predlaže se pojednostavljena proračunska metoda za kontakt između krajnje strane valjka i rebra. Nakon nanošenja, povećanje temperature optimiziranog ležaja očito se usporava i poboljšava vijek trajanja.
S kontinuiranim promicanjem strukturne reforme na strani ponude i neviđenim ozbiljnim pritiskom zaštite okoliša, veliki broj čeličana uvršten je u red de proizvodnih kapaciteta. No, domaćih velikih čeličana zasad nedostaje. Zbog toga je povećana brzina kotrljanja radi postizanja svrhe povećanja učinkovitosti. Brzina četverorednog cilindričnog valjkastog ležaja za rezervni valjak 1250 linije hladnog valjanja u čeličani povećana je sa 197 R / min na 257 R / min pod istom silom kotrljanja i načinom podmazivanja. Nakon povećanja brzine, temperatura ležaja previše puta raste i alarm prestaje. Prema nepotpunim statistikama, ovaj se model koristio na oko 200 linija u gotovo 20 domaćih čeličana, a stopa iskorištenosti tržišta vrlo je visoka, što ima određenu vrijednost za njegov optimalni dizajn. Struktura četverorednog cilindričnog valjkastog ležaja prikazana je na slici 1. Ukupna dimenzija je Φ 690 × Φ 980 × 750, materijal je G20Cr2Ni4A, kavez je zavaren stupom, stupanj točnosti je P5, nosivost Cr je 20700kN, cor je 56500kN.
1. Utjecaj povećanja brzine
1.1 varijacija momenta trenja
Porast temperature ležaja uglavnom dolazi od trenja unutar ležaja tijekom radnog procesa. Postoje mnoge formule za izračunavanje momenta trenja ležajeva, a ovdje se koristi Harris TA formula.
Za formulu: m je ukupna udaljenost trenja, Nmm; M0 je udaljenost trenja ležaja bez opterećenja, M1 udaljenost trenja uzrokovana opterećenjem, Nmm; F0 i F1 su empirijski koeficijenti; ν je kinematička viskoznost ulja za podmazivanje, mm2 / S (viskoznost baznog ulja za podmazivanje); n je brzina ležaja, R / min; P je ekvivalentno opterećenje, N; Dpw je promjer koraka, mm.
U katalogu su vrijednosti parametara: F0=2, F1=0,0003, ν=12mm2 / s, n=197r / min prije povećanja brzine, 257r / min nakon povećanja brzine, DPW=836mm, najveća sila kotrljanja pod uvjetima primjene je oko 1000 tona, P=5 × 106n. Rezultati proračuna prikazani su u tablici 1.
Iz gornje tablice vidljivo je da se pri povećanju brzine za 30,46%moment trenja M0 ležaja u praznom hodu povećava za 19,39%, a moment trenja M1 uzrokovan opterećenjem se ne mijenja. Međutim, zbog velikog opterećenja, M1 čini veliki dio ukupnog momenta trenja, a ukupni moment trenja povećava se samo 0,32%. Očito je da ležaj spada u stanje malih brzina i teških uvjeta. U ovom trenutku, opterećenje je glavni faktor koji uzrokuje moment trenja ležaja, a promjena brzine ima mali utjecaj na promjenu ukupne udaljenosti trenja ležaja.
1.2 promjena kalorijske vrijednosti ležaja
Izračunska formula nosivosti kalorijske vrijednosti je sljedeća:
Gdje je q toplinska vrijednost, W. Moment trenja i brzina su zamijenjeni u izračunu, a rezultati su prikazani u tablici 2.
Iz gornjeg izračuna može se vidjeti da se ukupni moment trenja ležaja povećava za 0,32%, dok se toplinska vrijednost ležaja povećava za 30,87%. Zbog male promjene zakretnog momenta, kalorijska vrijednost (povećana za 30,87%) i brzina vrtnje (povećana za 30,46%) približno se proporcionalno povećavaju. Rezultati također pokazuju da, iako zagrijavanje ležajeva dolazi od različitih unutarnjih kliznih trenja kotrljanja, nije točno shvatiti da samo smanjenje momenta trenja ležaja može riješiti problem zagrijavanja ležaja. U tom se slučaju može vidjeti da je zagrijavanje ležaja uglavnom povezano s opterećenjem i brzinom.
2. Optimizacijski dizajn ležaja valjaonice
Iz gornje analize može se vidjeti da se toplinska snaga ležaja više povećava, te je potrebno poduzeti mjere za ispuštanje topline. Načini prijenosa topline ležaja uglavnom su provođenje topline, konvekcija topline i toplinsko zračenje. Izračun učinkovitosti zagrijavanja ležajeva i učinkovitosti rasipanja topline vrlo je kompliciran. Iz relevantnih proračunskih jednadžbi može se vidjeti da su glavni parametri koji utječu na učinkovitost rasipanja topline naprezanje u kontaktu, brzina klizanja, parametri povezani s uljnim slojem i kontaktna površina. Stoga, kako bi se zadovoljili zahtjevi rada nakon promjene radnih uvjeta, ideja optimizacijskog dizajna je sljedeća:
1) Klizni dio smanjuje kontaktnu površinu;
2) Klizni dio ima krug rashladnog ulja;
3) Smanjiti hrapavost kontaktne površine i optimizirati teksturu obrade;
4) Optimizirajte otvor za ulje ležaja, povećajte broj i promjer.
2.1 optimizacija veličine kruga koraka ležaja
Vrijednost topline kruga može se podesiti samo iz jednadžbe stvaranja topline. Ova se jednadžba ne temelji na unutarnjem kontaktu ležaja. Može se vidjeti da je smanjenje DPW -a korisno za smanjenje momenta trenja. Konkretno, M0 je pozitivno povezan s trećom snagom promjera kruga koraka, koja se uvelike mijenja.
Osim toga, toplina trenja također će nastati kada kotrljajući element prođe kroz mazivo u šupljini ležaja u okretaju. Izračunska jednadžba je sljedeća:
U ovoj formuli, hrdrag je brzina zagrijavanja trenjem; ω m je brzina okretanja valjka, rad / S; FV je viskozna vučna sila, N; Z je broj valjaka; J je konstanta pretvorbe iz nm / s u W. Može se vidjeti da je brzina zagrijavanja trenjem izravno proporcionalna promjeru koraka i brzini okretanja valjka. Brzina zagrijavanja maziva iz unutarnje šupljine prema valjku povećava se u izravnom omjeru nakon povećanja brzine, što neizravno ukazuje na to da što je više maziva, to bolje.
Zaključno, unutarnja struktura ležaja optimizirana je za smanjenje veličine kruga koraka ležaja. Promjer koraka također je povezan s opterećenjem ležaja i vijekom trajanja, a smanjenje je ograničeno.
2.2 optimizirati kontakt između prstenaste prirubnice i kotrljajućeg elementa
Cilindrični valjkasti ležaj uglavnom podnosi radijalno opterećenje i nosi aksijalno opterećenje ovisno o prirubnici prstena. Na dodirnoj površini postoji trenje klizanja između prednje strane valjka i rebra zbog razlike u brzini. Ako su klizanja na oba kraja valjka različita, veća je sila trenja, valjak će se čak iskriviti u radnom procesu. Geometrija krajnje strane valjka i prstenaste prirubnice ima značajan utjecaj na trenje klizanja i stvaranje uljnog filma između njih. Općenito se smatra da je učinak trenja točkastog dodira najbolji u usporedbi s površinskim kontaktom. Kako bi se poboljšalo stanje kontakta između krajnje strane valjka i rebra, kraj valjka prihvaća baznu površinu, a prstenasto nagnuto rebro. Teoretskim proračunom kontrolira se položaj dodirne točke između središta sferne baze površine valjka i prstenastog rebra kako bi se postiglo najbolje stanje podmazivanja. Izračun je sljedeći.
Na slici 2, h je visina rebra, H1 je visina rebra bez veličine otvora za ulje, a je sredina, R je luk čela valjka, kontaktni kut je α, a S je maksimum klirens. Na slici 2A postoji odnos
Gdje je DW promjer valjka, mm. Kad su poznati promjer valjka i visina rebra, vrijednost kraja valjka R može se odrediti određivanjem kuta α. Kontaktna točka izračunata jednadžbom zapravo je srednja točka prirubnice, uključujući veličinu utora za ulje, a točniji izračun trebao bi isključiti veličinu utora za žlijeb, sredinu točke H1. Stoga ga treba izmijeniti na sljedeći način:
Sila na prirubnici:
Kako bi se osigurala ujednačena sila, kontaktni razmak između prednje strane valjka i ruba rebra trebao bi biti veći ili jednak 0. Kompresija čeličnog čeličnog čeličnog kontakta je sljedeća:
U formuli se η δ koeficijent može pronaći u tablici [4]; Σ ρ je glavna funkcija zbroja zakrivljenosti, a njezina je proračunska jednadžba sljedeća:
Prema geometrijskom odnosu na slici 2B, najveći razmak je sljedeći:
δ mora biti ≤ s. Vrijednosti α i R mogu se dobiti iz jednadžbe (5) ~ (10), a aksijalna sila FA valjka može se pojednostaviti tako da je ukupna aksijalna sila ležaja ravnomjerno raspoređena na svaki valjak. Zapravo, prema iskustvu, α je općenito između 10' i 30'. Kada su radni uvjeti ležaja male brzine i veliko opterećenje, potrebno je uzeti veliki kut otklona kako bi nastao uljni film. U usporedbi s ravnim kontaktom, uljni film se lakše stvara oko točkastog kontakta. U procesu klizanja, uljni film može oduzeti toplinu. Valja napomenuti da algoritam nije točan, točniji algoritam trebao bi koristiti relevantnu teoriju EHL -a. Za inženjersku praksu, algoritam je jednostavan i praktičan, te može grubo izračunati vrijednost kuta α. Štoviše, teško je točno kontrolirati određenu fiksnu vrijednost između 10'- 30' u trenutnoj točnosti obrade. Unutar određenog raspona tolerancije, gornji algoritam se može smatrati točnim.
2.3 optimizirati dodirnu površinu srednjeg sigurnosnog prstena
Postoji veliko područje dodira između srednjeg sigurnosnog prstena i vanjskog prstena i krajnje strane valjka. Donja polovica srednjeg potpornog prstena izvedena je kao nagnuto rebro i utor za ulje. Može smanjiti područje klizanja i povećati način rashladnog ulja.
2.4 optimizirati strukturu kaveza
Držač nakon zavarivanja se još uvijek koristi. U procesu rada s ležajevima, nosač se koristi za vođenje i centraliziranje valjka kako bi se spriječilo iskrivljavanje valjka, pa će dodirna površina između podupirača i otvora na podupiraču valjka proizvesti udar i trenje klizanja. Kako bi se u procesu rotacije poboljšalo stanje kontakta između potporne površine i otvora valjkastih nosača, te smanjilo trenje između njih, rupa valjkastih podupirača fino se izravnava kako bi se poboljšala registracija hrapavosti površine otvora valjkastih podupirača i povećala stabilnost rada valjka. Ova je mjera također kako bi se spriječilo da podupirač i valjak ne pristanu dobro, valjak će se tresti ili iskriviti, tako da će valjak stvarati dodatno trenje klizanja na stazi za trčanje, te poboljšati silu i trenje rebra.
Istodobno, ostavite nagib na oba kraja rupe na valjcima ili izvršite veliku obradu kosom, što može smanjiti područje kontakta između podupirača i otvora valjka, te smanjiti posmično naprezanje valjka na podupirač; istodobno kontrolirajte toleranciju promjera rupe na stupu na podlošku, toleranciju udaljenosti između dvije susjedne rupe na stupovima u obodnom smjeru i kvalitetu zavarivanja glave stupa kako biste osigurali točnost montaže valjka i oslonca.
2.4 optimizirati hrapavost trkaće staze
Hrapavost radne površine ima veliki utjecaj na otpornost na trošenje. Što je bolja kvaliteta površine, to je pogodnije za stvaranje uljnog filma, kako bi se smanjio koeficijent trenja, smanjilo zagrijavanje trenjem, a također usporilo trošenje površine trkaće staze. U uvjetima velikog opterećenja ležaj podnosi veliko radijalno opterećenje, što lako dovodi do velikog kontaktnog naprezanja na radnoj površini. Ako hrapavost radne površine nije dobra, greben i korito vala su poput oštrih kutnih usjeka i pukotina, koji su osjetljivi na koncentraciju naprezanja, pa utječu na zamornu čvrstoću dijelova. Rezultati pokazuju da parametar visine vrha hrapavosti ima najočitiji utjecaj na raspodjelu tlaka i debljinu uljnog filma. S povećanjem visine vrha hrapavosti, broj i amplituda vrhova tlaka raste, dok se minimalna debljina uljnog filma smanjuje. Kad je valna duljina mala, mala promjena visine vrha uzrokovat će naglo povećanje maksimalnog porasta temperature uljnog filma. Kad je valna duljina velika, maksimalni porast temperature uljnog filma nije osjetljiv na promjenu visine vrha. Iz srodnih istraživanja može se vidjeti da je utjecaj hrapavosti površine na stvaranje uljnog filma i porast temperature vrlo složen.
U tom slučaju, staza utora je super završena. Ne samo da može smanjiti hrapavost površine, već i oblikovati bolju teksturu, u potpunosti poboljšati elastohidrodinamičke karakteristike podmazivanja staze, smanjiti trenje klizanja pri kotrljanju i smanjiti porast temperature. Korištenjem vrhunske opreme od 1,6 m stroja za završnu obradu magerle, hrapavost trkaće staze može doseći ispod Ra0,2. Istodobno, super preciznost staze može oblikovati i konveksni profil, što može značajno poboljšati kontaktno naprezanje staze.
3. Učinak optimizacije
Kroz gore navedene mjere optimizacije, optimizirani ležaj je instaliran u čeličani za probnu uporabu, a stanje rada ležaja je praćeno i evidentirano. U radnim uvjetima pri najvećoj brzini od 250 o / min i najvećoj sili kotrljanja od oko 1000 t, do sada (korištena je 5 mjeseci) nema pojave prekomjerne temperature ležaja. Optimizirani ležaj zadovoljava radne uvjete nakon povećanja brzine.
4. Zaključak
Povećanje brzine i povećanje učinkovitosti postali su trend razvoja industrije željeza i čelika u budućnosti. Dizajn četverorednog cilindričnog valjkastog ležaja također treba razvijati u smjeru smanjenja porasta temperature. Preduzete mjere su smanjenje trenja klizanja kotrljanja kontaktne površine s jedne strane i proučavanje učinkovitih mjera rasipanja topline ležaja s druge strane. Trenutačno teorija zagrijavanja ležajeva i rasipanja topline još uvijek zahtijeva dublja i sustavna istraživanja, a relevantnu teoriju treba aktivno pretvoriti u praksu u inženjerskim primjenama, osobito u fazi razvoja i projektiranja ležajeva.
Molimo provjeriteVodič za proizvodeza odabir odgovarajućih ležajeva za vaše strojeve.
E-mail:sales@tedin-bearing.com