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, izračunavaju se i uspoređuju 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 kontaktne površine, optimizacija otvora za ležajno ulje i poboljšanje efekta rasipanja topline. Predložena je pojednostavljena proračunska metoda za kontakt između krajnje strane valjka i rebra. Nakon nanošenja, porast temperature optimiziranog ležaja očito se usporava i poboljšava vijek trajanja.
Uz kontinuirano promicanje strukturne reforme na strani ponude i nezapamćen ozbiljan pritisak zaštite okoliša, veliki broj čeličana uvršten je u red de proizvodnih kapaciteta. Međutim, domaće velike čeličane zasad nedostaju. Zbog toga je povećana brzina kotrljanja radi postizanja svrhe povećanja efikasnosti. 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 previsoko raste i alarm prestaje. Prema nepotpunim statistikama, ovaj model je korišten na oko 200 linija u gotovo 20 domaćih čeličana, a stopa iskorištenosti tržišta je vrlo visoka, što je od određene vrijednosti za njegov optimalan 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 tokom radnog procesa. Postoji mnogo formula 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 je 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, maksimalna 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 se povećava za samo 0,32%. Očigledno, ležaj pripada stanju pri malim brzinama i teškim uslovima rada. 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 nosivosti kalorijske vrijednosti
Formula za izračunavanje nosivosti kalorijske vrijednosti je sljedeća:
Gdje je q toplinska vrijednost, W. Moment trenja i brzina zamjenjuju se u proračunu, a rezultati su prikazani u tablici 2.
Iz gornjeg proračuna se može 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 rotacije (povećana za 30,46%) približno se proporcionalno povećavaju. Rezultati također pokazuju da iako zagrijavanje ležajeva dolazi od različitih unutrašnjih kliznih trenja kotrljanja, nije točno shvatiti da se samo smanjenjem momenta trenja ležaja može riješiti problem zagrijavanja ležaja. U ovom slučaju može se 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 su uglavnom provođenje topline, konvekcija topline i toplinsko zračenje. Proračun učinkovitosti zagrijavanja ležajeva i efikasnosti rasipanja topline vrlo je kompliciran. Iz relevantnih proračunskih jednadžbi može se vidjeti da su glavni parametri koji utječu na efikasnost rasipanja topline naprezanje u kontaktu, brzina klizanja, parametri vezani za uljni film i površina kontakta. Stoga, kako bi se ispunili zahtjevi za rad 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 proizvodnje topline. Ova jednadžba nije zasnovana na unutrašnjem kontaktu ležaja. Može se vidjeti da je smanjenje DPW -a korisno za smanjenje momenta trenja. Konkretno, M0 je pozitivno povezan sa trećom snagom promjera kruga koraka, koja se uvelike mijenja.
Osim toga, toplina trenja će se također generirati kada valjkasti 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 konverzije iz nm / s u W. Može se vidjeti da je brzina zagrijavanja trenjem direktno proporcionalna promjeru koraka i brzini okretanja valjka. Brzina zagrijavanja maziva iz unutrašnje šupljine prema valjku raste proporcionalno nakon povećanja brzine, što indirektno ukazuje na to da što je više maziva, to bolje.
Zaključno, unutarnja struktura ležaja optimizirana je za smanjenje veličine kruga nagiba 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 nosi 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 je klizanje na oba kraja valjka različito, što je veća sila trenja, valjak će se čak iskriviti u procesu rada. 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 kontakta najbolji u usporedbi s površinskim kontaktom. Kako bi se poboljšalo stanje kontakta između krajnje strane valjka i rebra, kraj valjka prihvaća površinu baze kugle, a prstenasto rebro uskošeno rebro. Teorijskim proračunom kontrolira se položaj dodirne točke između središta sferne podloge 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 na prednjoj strani valjka, kontaktni kut je α, a S je maksimum klirens. Na slici 2A postoji odnos
Gdje je DW promjer valjka, mm. Kada su poznati promjer valjka i visina rebra, vrijednost krajnje strane valjka R može se odrediti određivanjem kuta α. Kontaktna točka izračunata jednadžbom zapravo je srednja točka prirubnice, uključujući veličinu uljnog utora, a precizniji izračun trebao bi isključiti veličinu uljnog utora, sredinu tačke 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 kontakta je sljedeća:
U formuli, η δ koeficijent se može pronaći u tablici [4]; Σ ρ je glavna funkcija zbroja zakrivljenosti, a njena proračunska jednadžba je sljedeća:
Prema geometrijskom odnosu na slici 2B, maksimalni jaz je sljedeći:
δ će 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 za stvaranje uljnog filma. 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 tačan, da bi tačniji algoritam trebao koristiti relevantnu teoriju EHL -a. Za inženjersku praksu, algoritam je jednostavan i praktičan i može grubo izračunati vrijednost kuta α. Štoviše, teško je precizno kontrolirati određenu fiksnu vrijednost između 10'- 30' u trenutnoj tačnosti obrade. Unutar određenog raspona tolerancije, gornji algoritam se može smatrati tačnim.
2.3 optimizirati dodirnu površinu srednjeg sigurnosnog prstena
Postoji velika površina kontakta između srednjeg sigurnosnog prstena i vanjskog prstena i krajnje strane valjka. Donja polovica srednjeg potpornog prstena dizajnirana 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 i dalje koristi. U procesu rada s ležajevima, nosač se koristi za vođenje i centraliziranje valjka kako bi se spriječilo iskrivljavanje valjka, pa će kontaktna površina između podupirača i otvora na nosaču valjka proizvesti udar i trenje klizanja. Kako bi se u procesu rotacije poboljšalo stanje kontakta između potporne površine i otvora valjkastih podupirača i smanjilo trenje između njih, rupa valjkastih podupirača fino se izravna kako bi se poboljšala registracija hrapavosti površine otvora valjkastih podupirača i povećala stabilnost rada valjka. Ova mjera također ima za cilj spriječiti da se podupirač i valjak ne prilegnu 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.
U isto vrijeme, ostavite nagib na oba kraja otvora valjkastih podupirača ili izvršite veliku obradu kosom, što može smanjiti područje kontakta između podupirača i otvora valjka, te smanjiti posmično naprezanje valjka na podupirač; istovremeno kontrolirajte toleranciju promjera rupe na stupu na podlošku, toleranciju udaljenosti između dvije susjedne rupe na stubovima u obodnom smjeru i kvalitetu zavarivanja glave stupa kako biste osigurali točnost montaže valjka i nosača.
2.4 optimizirati hrapavost trkačke staze
Hrapavost radne površine ima veliki utjecaj na otpornost na trošenje. Što je bolji kvalitet 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 nosi 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 zareza i pukotina, koji su osjetljivi na koncentraciju naprezanja, što utječe na zamornu čvrstoću dijelova. Rezultati pokazuju da parametar visine vrha hrapavosti ima najočigledniji utjecaj na raspodjelu pritiska i debljinu uljnog filma. S povećanjem visine vrha hrapavosti, broj i amplituda vrhova pritiska raste, dok se minimalna debljina uljnog filma smanjuje. Kada je valna duljina mala, mala promjena visine vrha uzrokovat će naglo povećanje maksimalnog porasta temperature uljnog filma. Kada 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 naftnog filma i porast temperature vrlo složen.
U ovom 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. Koristeći vrhunsku opremu, mašinu za završnu obradu magerle od 1,6 m, hrapavost trkačke staze može doseći ispod Ra0,2. U isto vrijeme, super preciznost staze može oblikovati i konveksni profil, što može značajno poboljšati kontaktno naprezanje staze.
3. Efekat optimizacije
Kroz gore navedene mjere optimizacije, optimizirani ležaj je instaliran u čeličani za probnu upotrebu, a stanje rada ležaja je praćeno i evidentirano. U radnim uvjetima maksimalne brzine od 250 o / min i maksimalne sile kotrljanja od oko 1000 t, do sada (korišteno je 5 mjeseci), nema pojave prekomjerne temperature ležaja. Optimizirani ležaj zadovoljava radne uvjete nakon povećanja brzine.
4. Zaključak
Povećanje brzine i povećanje efikasnosti 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 efikasnih mjera rasipanja topline ležaja s druge strane. Trenutno, teoriji zagrijavanja ležajeva i rasipanju topline još uvijek trebaju dublja i sustavna istraživanja, a relevantnu teoriju treba aktivno transformirati u praksu u inženjerskim aplikacijama, posebno u fazi razvoja i projektiranja ležajeva.
Molimo provjeriteVodič za proizvodeza odabir odgovarajućih ležajeva za vašu mehanizaciju.
E-mail:sales@tedin-bearing.com