Inženýrská logika pro návrh a výrobu těles valivých ložisek (část 1)

V kompletním vybavení válcoven plechů a pásů se ložisková skříň často jednoduše považuje za d" skříň pro instalaci ložisek". Ve skutečnosti nejen plní funkci instalace a umístění ložisek, ale také se přímo podílí na přenosu válcovací síly, udržování tuhosti válcovacího systému, řízení přesnosti tvaru plechu a zajištění dlouhodobé provozní spolehlivosti zařízení. U výrobních linek pro válcování za tepla, válcování za studena a válcování fólie existují značné rozdíly v konstrukčním zaměření, výběru materiálu, přesnosti zpracování a požadavcích na kontrolu ložiskové skříně.

1. Ložiskové pouzdro by mělo být chápáno s ohledem na funkci válců válcovací stolice.

V konstrukci válcovací tratě je ložisková skříň instalována na obou koncích válců a slouží k uložení ložisek a přenosu valivého zatížení na rám nebo rámový systém stroje. Ložisková skříň se v praxi obvykle identifikuje podle dvou rozměrů: jeden se dělí na pracovní ložiskovou skříň, mezilehlou ložiskovou skříň a nosnou ložiskovou skříň podle funkce válce; druhý se dělí na horní válec, spodní válec, stranu převodu a provozní stranu podle montážní polohy. Kombinací tvoří přesné názvy jako " horní ložisková skříň pracovního válce na straně převodu" a " spodní provozní ložisková skříň nosného válce".

Význam této klasifikační metody spočívá v tom, že různé válce nesou různé funkce a liší se také tvar zatížení, frekvence změn válců, prostorová omezení, metody mazání a požadavky na přesnost ložiskového tělesa. Proto nelze konstrukci ložiskového tělesa jednoduše rozdělit na válcování za tepla, válcování za studena a válcování fólie, ale je třeba nejprve jasně definovat, zda slouží jako pracovní válec, meziválec nebo nosný válec.

2. Konstrukční zaměření různých těles valivých ložisek

Pracovní válec se přímo podílí na deformaci kovu a je součástí s nejvyšší frekvencí změn válců a nejsložitějším dynamickým zatížením ve válcovacím systému. Odpovídající ložiskové pouzdro pracovního válce obvykle musí odolávat střídavému zatížení, rázovému zatížení a také ovládacím silám pro tvar plechu, jako je ohyb a kroucení. Jeho konstrukční zaměření je odolnost proti únavě, rázové houževnatosti, odolnost vodicí plochy proti opotřebení, pohodlná výměna válců a sladění rozhraní s ohýbacím blokem, vozíkem pro výměnu válců, blokovacím zařízením a mazacím systémem.

Nosný válec nese hlavně valivou sílu a ložiskové těleso má velký objem a hmotnost. Je klíčovým nosným prvkem v systému tuhosti válcovací tratě. Jeho konstrukční zaměření je celková statická tuhost, přesnost polohy otvoru pro ložisko a povrchu okna, spolehlivost instalace ložiska, kontrola zbytkového napětí a dlouhodobá rozměrová stabilita. U velkých válcoven za tepla by ložiskové těleso nosného válce mělo zohledňovat také rázové zatížení, bezpečnostní rezervu a snadnou údržbu na místě.

Meziválec se nejčastěji používá v šestiválcových válcovnách, válcovnách s vysokým výkonem, válcovnách s neutrálním měřítkem a některých víceválcových válcovnách a úzce souvisí s válci pro strunovou konstrukci, ohýbacími válci a systémem řízení tvaru plechu. Jeho konstrukce ložiskového tělesa je prostorově relativně kompaktní, se složitými rozhraními a vyžaduje vyšší rozměrovou přesnost a konzistenci skupiny. Důraz je kladen na zajištění přesnosti vedení válců pro strunovou konstrukci, řízení deformace předpětí a rozumné uspořádání mazacích, chladicích a těsnicích struktur.

3. Rozdíly v pracovních podmínkách ložiskových pouzder pro válcování za tepla, válcování za studena a válcování fólie

Základními požadavky na ložiskové pouzdro pro válcovny za tepla jsou pevnost, odolnost proti nárazu a přizpůsobivost horkému prostředí. V místě válcování za tepla dochází k vysokoteplotnímu záření, oxidačnímu okapu, erozi vodní páry a velkým výkyvům válcovací síly. Přestože ložiskové pouzdro není v přímém kontaktu s horkým polotovarem, je vždy v nepříznivém prostředí. Proto je třeba věnovat pozornost konstrukčnímu součiniteli bezpečnosti, odolnosti kontaktní plochy proti opotřebení, ochraně těsnění, spolehlivosti mazání a údržbě. Materiály lze volit z lité oceli, legované lité oceli, tvárné litiny nebo kované oceli na základě konstrukční velikosti, úrovně zatížení a ekonomiky výroby. Nelze jednoduše předpokládat, že určitý typ ložiskového pouzdra musí používat určitý druh materiálu.

Základními požadavky na ložiskové pouzdro pro válcovny za studena jsou tuhost, přesnost a dynamická stabilita. Rychlost válcování za studena je vysoká a požadavky na kontrolu tvaru a tloušťky plechu jsou přísné. Drobné deformace, změny mezer nebo chyby při montáži ložiskového pouzdra mohou ovlivnit stabilitu válcování a kvalitu výrobku. Jeho konstrukce by se měla zaměřit na přesnost otvoru pro ložisko, vodicí plochy okna, polohovací plochy a rozhraní souvisejících s ohýbacími válci, strunovými válci, AGC atd. Současně by měla být zohledněna také kontrola vibrací během vysokorychlostního provozu a opakovatelná přesnost polohování po více výměnách válců. 

Základním požadavkem na ložiskové pouzdro pro válcování fólií je vysoká přesnost, nízké vibrace a rozměrová stabilita. Extrémně tenké pásy, jako je hliníková fólie a bateriová fólie, jsou extrémně citlivé na vibrace válcovací stolice. I nepatrné vibrace válců nebo lokální deformace ložiskového pouzdra mohou způsobit vibrační stopy, změny tloušťky nebo vady tvaru plechu na povrchu pásu. Ložiskové pouzdro válcovacího stroje na fólie proto musí nejen zajistit přesnost polohování a konzistenci montáže, ale také věnovat pozornost konstrukčnímu tlumení, regulaci nárůstu teploty, mazacímu těsnění a přizpůsobivosti čistému prostředí. Některé vysoce přesné válcovací stroje mohou používat materiály s dobrými tlumicími vlastnostmi, jako je tvárná litina, ale stále je třeba je komplexně ověřit na základě zatížení, tuhosti, kontaktního napětí a zákaznických norem.

4. Výběr materiálu nelze jednoduše posuzovat podle velikosti/nákladu

Podstatou výběru materiálu ložiskového tělesa je dosažení rovnováhy mezi pevností, tuhostí, houževnatostí, tlumením, vyrobitelností, náklady a údržbou.

Některá ložisková tělesa pracovních válců používají kovanou ocel nebo vysoce kvalitní legovanou ocel, protože pracovní válce se často vyměňují a jsou výrazně ovlivněny rázy a střídavým zatížením. Vodicí plochy, zajišťovací plochy a oblasti instalace ložisek jsou náchylné k opotřebení nebo únavě materiálu. Kovaná ocel má dobrou hustotu, houževnatost a odolnost proti únavě materiálu, což je vhodné pro pracovní podmínky s vysokým zatížením, vysokou přesností nebo vysokými nárazy. To však neznamená, že všechna ložisková tělesa pracovních válců musí být vyrobena z kované oceli. Středně velké válcovací stroje nebo neomezující pracovní podmínky mohou také používat litou ocel, tvárnou litinu nebo kombinované konstrukce.

Velká ložisková tělesa nosných válců se často používají z ocelových litých konstrukcí nebo velkých litinových konstrukcí kvůli jejich velké velikosti a složité struktuře a mohou obsahovat mazací kanály, dutiny pro vratný olej a zvedací konstrukce. Proces odlévání má výhody při tváření velkých a složitých konstrukcí a při kontrole nákladů. Pokud je zajištěna kvalita odlitku, tepelné zpracování a kontrola detekce vad, může plně splňovat požadavky na pevnost, tuhost a životnost.

Hodnota tvárné litiny spočívá především v jejích tlumicích vlastnostech, schopnosti tváření odlitků a rozměrové stabilitě. V některých vibračně citlivých přesných válcovacích strojích nebo válcovacích strojích na fólie ji lze použít jako jedno z materiálových řešení pro snížení vibrační odezvy. Pevnost, houževnatost a svařitelnost tvárné litiny se však liší od oceli a nelze ji přímo nahradit ocelí jen proto, že má dobré tlumení. Inženýrské ověření je stále nutné.

5. Kvalita výroby určuje životnost ložiskového tělesa

Výroba ložiskového tělesa není jednoduchý proces odlévání nebo obrábění, ale systematický inženýrský proces, který jednotně kontroluje materiály, tepelné zpracování, obrábění, kontrolu a montážní standardy.

Ve fázi suroviny patří mezi klíčové kontrolní body chemické složení, vnitřní vady, vměstky, smrštění a pórovitost a zbytkové napětí z odlévání a kování. Velká ložisková tělesa by měla snižovat rizika pro kvalitu prostřednictvím rozumného návrhu stoupání a výstupků, simulace tuhnutí, procesů kování a systémů tepelného zpracování. Je důležité si uvědomit, že požadavky na vysokou čistotu tavení válců se přímo nerovná všem požadavkům na ložisková tělesa. Specifické požadavky by měly být stanoveny na základě materiálu ložiskového tělesa, pracovních podmínek a technických dohod.

Ve fázi zpracování patří mezi klíčové kontrolní body otvory pro ložiska, čelní plochy, vodicí plochy oken, montážní plochy vložky, zajišťovací plochy a systémy mazacích otvorů. U ložiskových těles pro válcování za studena a válcování fólií je také důležité věnovat pozornost skupinové konzistenci více ložiskových těles, aby se zabránilo odchylce středové osy systému válečků, abnormálním mezerám oken nebo chybám v řízení tvaru desky během montáže.

Ve fázi kontroly by se kromě běžných kontrol rozměrů měly kombinovat nedestruktivní zkoušky, zkoušky tvrdosti, opětovné měření kritické polohy tvaru a nezbytné ověření zkušební sestavy s typy materiálů a požadavky zákazníka. U šestiválcových, dvacetiválcových a špičkových válcovacích strojů na fólie existuje jasný rozměrový řetězec mezi ložiskovým tělesem, vložkou, klínem, vodicí lištou a komponenty ložiskové sestavy a akumulace chyb musí být kontrolována ze systémového hlediska.

6. Od "Nákupu dílůddhhh k "Spolehlivost nákupního systému"

Jakmile dojde k selhání ložiskového tělesa, ovlivní to nejen samotnou součást, ale může to také způsobit shoření ložiska, přetížení válečků, abnormální tvar desky, vibrace válcovacího stroje, neplánované odstavení a dokonce i poškození rámu. Ve srovnání s rozdílem v kupní ceně jsou ztráty způsobené odstavením, opravami a nehodami v důsledku narušení kvality často vyšší.

Proto by se při zadávání dodavatelských pořizovacích míst ložiskových těles nemělo pouze porovnávat jednotkové ceny, ale také by se měly vyhodnotit schopnosti dodavatele v oblasti ověřování návrhu, kontroly materiálu, zkušenosti s tepelným zpracováním, schopnosti přesného zpracování, metody kontroly a schopnosti řešení problémů v uzavřené smyčce na místě. 

Společnost Guangwei Precision se dlouhodobě intenzivně věnuje výzkumu a výrobě klíčových komponentů pro metalurgická zařízení. Dodává ložisková tělesa a související klíčové komponenty pro válcování za tepla, válcování za studena, válcování fólií a související výrobní linky na plechy a pásy. Zaměřujeme se nejen na dodávky produktů, ale také na dlouhodobý stabilní provoz ložiskových těles ve válcovacím systému. Prostřednictvím výběru materiálu, strukturální optimalizace, kontroly přesnosti zpracování, ověřování detekce a zpětnovazebních smyček aplikací na místě nabízíme zákazníkům spolehlivější, odolnější a praktičtější produkty a řešení ložiskových těles.

O společnosti GW Precision

Společnost GW Precision Technology Co., Ltd. je celostátně certifikovaný high-tech podnik specializující se na výrobu přesných ocelových cívek od roku 2006 – jeden z nejdéle etablovaných výrobců ocelových cívek v Číně. Produkty GWspool slouží k navíjení plechů a fólií z hliníku, mědi, nerezové oceli a křemíkové oceli a má zákazníky v mnoha zemích po celém světě.

Webová stránka:www.gwspool.com

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