Inžinierska logika pre návrh a výrobu puzdier valivých ložísk (1. časť)

V kompletnom vybavení valcovní plechov a pásov sa ložiskové teleso často považuje za schránku na inštaláciu ložísk. V skutočnosti nielenže vykonáva funkciu inštalácie a umiestnenia ložísk, ale priamo sa podieľa aj na prenose valivej sily, udržiavaní tuhosti valcovacieho systému, riadení presnosti tvaru plechu a zabezpečovaní dlhodobej prevádzkovej spoľahlivosti zariadenia. Pri výrobných linkách na valcovanie za tepla, valcovanie za studena a valcovanie fólií existujú významné rozdiely v konštrukčnom zameraní, výbere materiálu, presnosti spracovania a požiadavkách na kontrolu ložiskového telesa.

1. Ložiskové teleso by sa malo chápať podľa funkcie valcov valcovne.

V konštrukcii valcovne je ložiskové teleso namontované na oboch koncoch valcov a slúži na uloženie ložísk a prenos valivého zaťaženia na rám alebo systém rámu stroja. Ložiskové teleso sa v praxi zvyčajne identifikuje podľa dvoch rozmerov: jeden sa delí na teleso pracovného ložiska valcov, teleso medziľahlého ložiska valcov a teleso nosného ložiska valcov podľa funkcie valcov; druhý sa delí na horný valec, dolný valec, stranu prevodu a stranu prevádzky podľa polohy inštalácie. Spoločne tvoria presné názvy ako "horné teleso pracovného ložiska prevodovky" a "dolné teleso nosného ložiska valcov prevádzkovej strany".

Význam tejto klasifikačnej metódy spočíva v tom, že rôzne valce nesú rôzne funkcie a líšia sa aj tvar zaťaženia, frekvencia zmien valcov, priestorové obmedzenia, metódy mazania a požiadavky na presnosť ložiskového telesa. Preto konštrukciu ložiskového telesa nemožno jednoducho rozdeliť na valcovanie za tepla, valcovanie za studena, valcovanie fólie a najprv by sa malo jasne definovať, či slúži ako pracovný valec, medziľahlý valec alebo nosný valec.

2. Zameranie dizajnu rôznych puzdier valivých ložísk

Pracovný valec sa priamo podieľa na deformácii kovu a je súčasťou s najvyššou frekvenciou zmien valcov a najzložitejším dynamickým zaťažením vo valcovom systéme. Zodpovedajúce puzdro ložiska pracovného valca musí zvyčajne odolávať striedavému zaťaženiu, rázovému zaťaženiu, ako aj riadiacim silám tvaru plechu, ako je ohyb a krútenie. Jeho konštrukčné zameranie je odolnosť voči únave, odolnosť voči nárazu, odolnosť vodiacej plochy voči opotrebovaniu, pohodlná výmena valcov a prispôsobenie rozhraní s ohýbacím blokom, vozíkom na výmenu valcov, blokovacím zariadením a mazacím systémom.

Nosný valec nesie hlavne valivú silu a teleso ložiska má veľký objem a hmotnosť. Je kľúčovým nosným prvkom v systéme tuhosti valcovne. Jeho konštrukcia sa zameriava na celkovú statickú tuhosť, presnosť polohy otvoru ložiska a povrchu okna, spoľahlivosť inštalácie ložiska, kontrolu zvyškového napätia a dlhodobú rozmerovú stabilitu. Pri veľkých valcovniach za tepla by teleso ložiska nosného valca malo zohľadňovať aj rázové zaťaženie, bezpečnostnú rezervu a pohodlie údržby na mieste.

Medzivalcový valec sa používa najmä v šesťvalcových valcovniach, HC valcovniach, UCM valcovniach a niektorých viacvalcových valcovniach a úzko súvisí s valcami strún, ohýbacími valcami a systémom riadenia tvaru plechu. Jeho konštrukcia ložiskového telesa je relatívne kompaktná v priestore, so zložitými rozhraniami a vyžaduje si vyššiu rozmerovú presnosť a konzistenciu skupiny. Dôraz sa kladie na zabezpečenie presnosti vedenia valcov strún, riadenie deformácie predpätia a primerané usporiadanie mazacích, chladiacich a tesniacich štruktúr.

3. Rozdiely v pracovných podmienkach ložiskových puzdier pri valcovaní za tepla, valcovaní za studena a valcovaní fólií

Základnými požiadavkami na ložiskové teleso pre valcovacie trate za tepla sú pevnosť, odolnosť voči nárazu a prispôsobivosť horúcemu prostrediu. Na mieste valcovania za tepla dochádza k vysokoteplotnému žiareniu, oxidačnému povlaku, erózii vodnou parou a veľkým výkyvom valcovacej sily. Hoci ložiskové teleso nie je v priamom kontakte s horúcim polotovarom, vždy sa nachádza v nepriaznivom prostredí. Preto by sa mala venovať pozornosť faktoru konštrukčnej bezpečnosti, odolnosti kontaktnej plochy proti opotrebeniu, ochrane tesnenia, spoľahlivosti mazania a údržbe. Materiály je možné vybrať z liatej ocele, legovanej liatej ocele, tvárnej liatiny alebo kovanej ocele na základe konštrukčnej veľkosti, úrovne zaťaženia a hospodárnosti výroby. Nemožno jednoducho predpokladať, že určitý typ ložiskového telesa musí použiť určitý druh materiálu.

Základnými požiadavkami na ložiskové teleso pre valcovacie trate za studena sú tuhosť, presnosť a dynamická stabilita. Rýchlosť valcovania za studena je vysoká a požiadavky na kontrolu tvaru a hrúbky plechu sú prísne. Menšie deformácie, zmeny medzier alebo chyby pri montáži ložiskového telesa môžu ovplyvniť stabilitu valcovania a kvalitu výrobku. Jeho konštrukcia by sa mala zamerať na presnosť otvoru ložiska, vodiacej plochy okna, polohovacej plochy a rozhraní súvisiacich s ohýbacími valcami, strunovými valcami, AGC atď. Zároveň by sa mala zohľadniť aj kontrola vibrácií počas vysokorýchlostnej prevádzky a opakovateľná presnosť polohovania po viacerých výmenách valcov. 

Základnou požiadavkou na ložiskové teleso pre valcovanie fólií je vysoká presnosť, nízke vibrácie a rozmerová stabilita. Extrémne tenké pásy, ako sú hliníkové fólie a batériové fólie, sú mimoriadne citlivé na vibrácie valcovne. Aj malé vibrácie valcov alebo lokálne deformácie ložiskového telesa môžu spôsobiť vibračné stopy, zmeny hrúbky alebo chyby tvaru plechu na povrchu pásu. Preto ložiskové teleso valcovne fólií musí nielen zabezpečiť presnosť polohovania a konzistentnosť montáže, ale malo by sa venovať aj tlmeniu konštrukcie, regulácii nárastu teploty, tesneniu maziva a prispôsobivosti čistému prostrediu. Niektoré vysoko presné valcovne môžu používať materiály s dobrým tlmiacim výkonom, ako je tvárna liatina, ale stále je potrebné ich komplexne overiť na základe zaťaženia, tuhosti, kontaktného napätia a štandardov zákazníka.

4. Výber materiálu nemožno posudzovať len podľa veľkosti záťaže

Podstatou výberu materiálu ložiskového telesa je dosiahnutie rovnováhy medzi pevnosťou, tuhosťou, húževnatosťou, tlmením, vyrobiteľnosťou, nákladmi a údržbou.

Niektoré telesá ložísk pracovných valcov používajú kovanú oceľ alebo vysoko kvalitnú legovanú oceľ, pretože pracovné valce sa často vymieňajú a sú výrazne ovplyvnené nárazmi a striedavým zaťažením. Vodiace plochy, blokovacie plochy a oblasti inštalácie ložísk sú náchylné na opotrebovanie alebo únavu materiálu. Kovaná oceľ má dobrú hustotu, húževnatosť a odolnosť voči únave materiálu, čo je vhodné pre pracovné podmienky s vysokým zaťažením, vysokou presnosťou alebo vysokým nárazom. To však neznamená, že všetky telesá ložísk pracovných valcov musia byť vyrobené z kovanej ocele. Stredne veľké valcovacie stroje alebo neobmedzujúce pracovné podmienky môžu tiež používať liatinu, tvárnu liatinu alebo kombinované konštrukcie.

Veľké telesá nosných valivých ložísk často používajú liatu oceľ alebo veľké liate konštrukcie kvôli ich veľkým rozmerom a zložitej štruktúre a môžu obsahovať mazacie kanály, dutiny na spätný olej a zdvíhacie konštrukcie. Proces odlievania má výhody pri formovaní veľkých a zložitých konštrukcií a kontrole nákladov. Pokiaľ je zavedená kvalita odliatku, tepelné spracovanie a kontrola detekcie chýb, môže plne spĺňať požiadavky na pevnosť, tuhosť a životnosť.

Hodnota tvárnej liatiny spočíva najmä v jej tlmiacich vlastnostiach, schopnosti tvárniť odliatky a rozmerovej stabilite. V niektorých presných valcovacích strojoch citlivých na vibrácie alebo valcovacích strojoch na fólie sa môže použiť ako jedno z materiálových riešení na zníženie vibračnej odozvy. Pevnosť, húževnatosť a zvariteľnosť tvárnej liatiny sa však líšia od ocele a nemožno ju priamo nahradiť oceľou len preto, že má dobré tlmenie. Stále je potrebné technické overenie.

5. Kvalita výroby určuje životnosť ložiskového telesa

Výroba ložiskového telesa nie je jednoduchý proces odlievania alebo obrábania, ale systematický inžiniersky proces, ktorý jednotne kontroluje materiály, tepelné spracovanie, spracovanie, kontrolu a montážne štandardy.

Vo fáze surovín patria medzi kľúčové kontrolné body chemické zloženie, vnútorné chyby, inklúzie, zmršťovanie a pórovitosť a zvyškové napätie z odlievania a kovania. Veľké ložiskové telesá by mali znižovať riziká kvality prostredníctvom rozumného návrhu stúpačiek a výčnelkov, simulácie tuhnutia, procesov kovania a systémov tepelného spracovania. Je dôležité poznamenať, že požiadavky na vysokú čistotu tavenia valcov sa priamo nerovnajú všetkým požiadavkám na ložiskové telesá. Konkrétne požiadavky by sa mali určiť na základe materiálu ložiskového telesa, pracovných podmienok a technických dohôd.

Vo fáze spracovania patria medzi kľúčové kontrolné body otvory pre ložiská, čelné plochy, vodiace plochy okien, montážne plochy vložiek, blokovacie plochy a systémy mazacích otvorov. Pri ložiskových telesách valcovaných za studena a valcovaných fóliou je tiež dôležité venovať pozornosť skupinovej konzistencii viacerých ložiskových teles, aby sa predišlo odchýlke stredovej čiary valčekového systému, abnormálnym medzerám okien alebo chybám v kontrole tvaru dosky počas montáže.

Vo fáze kontroly by sa okrem bežných kontrol rozmerov mali kombinovať aj nedeštruktívne skúšky, skúšky tvrdosti, opätovné meranie polohy kritického tvaru a potrebné overenie skúšobnej zostavy s typmi materiálov a požiadavkami zákazníka. Pri šesťvalcových, dvadsaťvalcových a špičkových valcovacích strojoch na fólie existuje jasný rozmerový reťazec medzi telesom ložiska, vložkou, klinom, vodiacou koľajnicou a komponentmi zostavy ložiska a akumulácia chýb sa musí kontrolovať zo systémového hľadiska.

6. Od "Nákupu dielov" po "Spoľahlivosť nákupného systému"

Keď dôjde k poruche ložiskového telesa, nielenže to ovplyvní samotnú súčiastku, ale môže to spôsobiť aj vyhorenie ložiska, preťaženie valčekov, abnormálny tvar dosky, vibrácie valcovacieho stroja, neplánované odstavenie a dokonca aj poškodenie rámu. V porovnaní s rozdielom v kúpnej cene sú straty spôsobené odstavením, opravami a nehodami z dôvodu kvality často vyššie.

Preto by sa pri obstarávaní ložiskových puzdier nemalo porovnávať len jednotkové ceny, ale aj hodnotiť možnosti dodávateľa na overenie návrhu, možnosti kontroly materiálu, skúsenosti s tepelným spracovaním, možnosti presného spracovania, metódy kontroly a schopnosti riešenia problémov v uzavretom okruhu na mieste. 

Spoločnosť Guangwei Precision sa dlhodobo intenzívne venuje výskumu a výrobe základných komponentov pre metalurgické zariadenia. Dodáva ložiskové telesá a súvisiace základné komponenty pre valcovanie za tepla, valcovanie za studena, valcovanie fólií a súvisiace výrobné linky na plechy a pásy. Zameriavame sa nielen na dodávku produktov, ale aj na dlhodobú stabilnú prevádzku ložiskových teles v systéme valcovacích strojov. Prostredníctvom výberu materiálu, optimalizácie konštrukcie, kontroly presnosti spracovania, overovania detekcie a spätnoväzobných slučiek aplikácie na mieste ponúkame zákazníkom spoľahlivejšie, odolnejšie a praktickejšie produkty a riešenia ložiskových teles.

O spoločnosti GW Precision

Spoločnosť GW Precision Technology Co., Ltd. je národne certifikovaný high-tech podnik špecializujúci sa na výrobu presných oceľových cievok od roku 2006 – jeden z najdlhšie pôsobiacich výrobcov oceľových cievok v Číne. Produkty spoločnosti GWspool slúžia na navíjanie plechov a fólií z hliníka, medi, nehrdzavejúcej ocele a kremíkovej ocele so zákazníkmi vo viacerých krajinách po celom svete.

Webová stránka:www.gwspool.com

Kontakt: guangwei@gwspool.com | +86-13837907701