Nov 11, 2020

Klassifizierung von Walzwerkslagern und Gründe für ihre Lebensdauer

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Walzwerkslagerbezieht sich auf die Walzindustrie, dh das Kalandrieren von Nichteisenmetallen, Eisenmetallen und nichtmetallischen Produkten. Es wird für die Lagerung des Kalanderwalzensystems und der Walze verwendet. Üblicherweise werden vierreihige Zylinderrollenlager zur Aufnahme der Radiallast, Axialrollen- oder Axialkugellager und Radial-Schrägkugel- oder Radialrollenlager zur Aufnahme der Axiallast verwendet. Zur Schmierung und Kühlung werden heute meist Öl-Luft-Schmierung oder Ölnebelschmierung und Fett verwendet.

four row cylindrical roller bearings for rolling mills 1

Klassifizierung von Walzwerkslagern

(1) Pendelrollenlager

Damals wurden zwei Sätze Pendelrollenlager parallel auf demselben Walzenzapfen montiert. Die Walzgeschwindigkeit kann 600 U/min erreichen. Mit zunehmender Geschwindigkeit treten jedoch die Nachteile immer mehr in den Vordergrund: kurze Lagerlebensdauer, hoher Verbrauch, geringe Präzision der Endprodukte, starker Verschleiß des Walzenhalses, große axiale Bewegung der Walze usw.

(2) Vierreihiges Zylinderrollenlager+ Axiallager

DieZylinderrollenlagerhat die Vorteile der großen Tragfähigkeit, der hohen Grenzgeschwindigkeit, der hohen Präzision, der trennbaren und austauschbaren Innen- und Außenringe, der einfachen Verarbeitung, der niedrigen Produktionskosten und der bequemen Installation und Demontage. Das Axiallager trägt Axialkräfte und der spezifische Bautyp kann entsprechend den Eigenschaften des Walzwerks ausgewählt werden.

Bei hoher Belastung und niedriger Drehzahl ist es mit einem Axialrollenlager ausgestattet, um Axiallasten mit geringem Axialspiel zu tragen. Wenn die Rollgeschwindigkeit hoch ist, ist mit Schrägkugellagern nicht nur die Grenzgeschwindigkeit hoch, sondern auch das Axialspiel kann streng kontrolliert werden. Die Rolle kann eine enge axiale Führung erhalten und kann eine allgemeine axiale Belastung tragen. Dieser Lagertyp hat nicht nur die Vorteile einer langen Lebensdauer und einer hohen Zuverlässigkeit, sondern auch die Vorteile einer hohen Präzision und einfachen Steuerung. Daher wird es häufig in einem Drahtwalzwerk, einem Plattenwalzwerk, einem Folienwalzwerk, einem Doppelstützwalzwerk, einem Kaltwalzwerk und einem Warmwalzwerk verwendet.

Backup roll bearings for rolling mills 2

(3) Vierreihiges Kegelrollenlager

Das Kegelrollenlager kann ohne Axiallager sowohl Radialkraft als auch Axialkraft aufnehmen, sodass der Hauptmotor kompakter ist. Der Innendurchmesser des Kegelrollenlagers ist locker mit dem Rollenhals verbunden, was für den Ein- und Ausbau sehr bequem ist. Manchmal kann jedoch ein gleitender Kriechen durch eine lose Passung verursacht werden. Daher wird der Innendurchmesser oft mit einer spiralförmigen Ölnut bearbeitet. Diese Konfiguration ist immer noch weit verbreitet, wie zum Beispiel als Arbeitswalze eines Vier-Hoch-Warmwalzwerks und eines Kaltwalzwerks, einer Vorblockmaschine und eines Stahlträgerwalzwerks.

Vierreihige Zylinderrollenlager und vierreihige Kegelrollenlager werden fast alle in Walzenzapfen, Rollen und Walzenpressen von Walzwerken verwendet. Im Vergleich zu anderen Wälzlagern weisen diese Lager eine geringere Reibung auf. Da diese Lager in der Regel mit Presspassung am Walzenzapfen montiert werden, eignen sie sich besonders für Hochgeschwindigkeits-Walzwerkanwendungen. Der geringe Querschnitt dieser Lager ermöglicht die Verwendung eines relativ großen Zapfendurchmessers im Vergleich zum Walzendurchmesser. Da er mit vielen Rollen belastet werden kann, ist seine radiale Belastbarkeit sehr hoch.

double row tapered roller bearing for rolling mills 1

Faktoren, die die Lebensdauer von Walzwerkslagern beeinflussen

Walzwerklager sind ein wichtiger Bestandteil der Walzwerke. Während des Walzwerkbetriebs stützt das Lager die Walze, trägt die Walzkraft und hält die richtige Position der Walze. Ob die Qualität der Walzwerkslager zuverlässig ist oder nicht und die Lebensdauer beeinflusst direkt die Zuverlässigkeit des Walzwerksbetriebs. Es gibt viele Faktoren, die die Lebensdauer von Walzwerkslagern beeinflussen. Eine Reihe von internen und externen Faktoren, wie Lagermaterial, Konstruktion, Fertigungsgenauigkeit, Einbau und Abdichtung, Schmierung und Kühlung, beeinflussen die Lebensdauer von Walzwerkslagern.

Die schlechten Arbeitsbedingungen sind der Hauptgrund für den frühen Ausfall von Walzwerkslagern. Im Allgemeinen umfassen die Betriebsbedingungen von Lagern hauptsächlich die Last und ihre Verteilung, Schmierung, Abdichtung, Drehzahlübertragung, Arbeitstemperatur, Wärmeableitungsbedingungen usw. Wenn die Lagerqualität und die Serviceteile gleich sind, ist die Lebensdauer stark unterschiedlich wenn die Arbeitsbedingungen anders sind.

1. Auswirkung von Hartmetall auf die Lebensdauer des Lagers'

Die Mikrostruktur von Lagerstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt ändert sich nach übermäßigem Abschrecken und Anlassen bei niedriger Temperatur in ungelöstes Karbid, nadelförmigen Martensit und Restaustenit. Der Gehalt und die Verteilung von ungelöstem Karbid, die Größe von nadelförmigem Martensit und Restaustenit beeinflussen die scheinbaren Eigenschaften des Lagers. Je geringer der Gehalt an ungelöstem Karbid im Wälzlagerstahl ist, desto höher ist die Härte des Wälzlagerstahls. Je geringer der Gehalt, desto höher der Kohlenstoffgehalt und die Härte der Martensitmatrix.

Eine kleine Menge an ungelöstem Karbid in abgeschrecktem Lagerstahl ist hilfreich, um die Verschleißfestigkeit des Lagers zu verbessern und feinkörnigen kryptokristallinen Martensit zu erhalten, um so die Zähigkeit und Dauerfestigkeit des Lagers zu verbessern; Die Partikelgröße von Karbid hat einen großen Einfluss auf die Lagerlebensdauer, und die Lebensdauer von Lagerstahl mit Karbidpartikeln von weniger als 0,6 um wird erheblich verbessert Die Größe der Karbidpartikel ist viel geringer als die von allgemeinem Lagerstahl und die Verteilung der Carbidpartikel ist gleichmäßiger und erscheint nicht als Streifenverteilung; die Verteilung der Netzwerkkarbide beeinflusst die Beziehung zwischen den Matrixkörnern, wodurch die Anti-Ermüdungsgrenze des Lagers verringert wird. Wenn die Belastung zwischen Wälzkörper und Laufbahn die Ermüdungsgrenze überschreitet, treten nach und nach Risse auf, die die Lebensdauer der Welle verkürzen.

2. Auswirkung von Bainit auf die Lebensdauer des Lagers'

Die Eigenschaften der Bainitstruktur können die Proportionalgrenze, Biegefestigkeit, Streckgrenze und Flächenreduzierung von Kohlenstoff-Chrom-Lagerstahl verbessern, die Zähigkeit von Lagerstahl verbessern, die Tragfähigkeit von Stoß-, Bruch- und Reibungskraft erhöhen und auch tragen zur guten Erhaltung der Lagergröße bei.

3. Einfluss der Lastbedingungen auf das Lager's Lebensdauer

Zu den in Walzwerken verwendeten Lagern gehören hauptsächlich die folgenden Typen: Mehrzylinderrollenlager, vierreihige Kegelrollenlager und zweireihige Pendelrollenlager. Ohne die Qualität des Lagers selbst zu berücksichtigen, wird die Lebensdauer des Lagers unter Betriebsbedingungen hauptsächlich durch die Belastung des Lagers bestimmt.

Aufgrund der erhöhten Walzkraft des Walzwerks kann das einzige mehrreihige Lager im Walzenzapfen verwendet werden. Das Konstruktionskonzept von mehrreihigen Lagern besteht darin, sich auf mehrreihige Wälzkörper zu verlassen, um die Last gleichmäßig zu tragen und dann die Tragfähigkeit zu erhöhen. Beim eigentlichen Walzwerkprozess kann die Tragfähigkeit des mehrreihigen Wälzkörpers jedoch nicht vollständig gleichförmig sein, und es tritt sogar eine große Abweichung auf. Zu den Hauptfaktoren, die die Abweichung verursachen, gehören. Gleichzeitig wird die Lagerlastverteilung auch durch Walzkraft, Axialkraft und Biegekraft beeinflusst.

Dies führt unweigerlich zu einer Verformung der Belastung jedes Wälzkörpers unter der Bedingung, dass die äquivalente Belastung des Lagers als Ganzes unverändert ist, und führt schließlich zu einer Teilbelastung. Sobald die exzentrische Last gebildet ist, wird sie bei kontinuierlichem Gebrauch weiter ansteigen, bis die von einem bestimmten Wälzkörper getragene Last die maximale Tragfähigkeit des Wälzkörpers überschreitet, was zu einem lokalen Überlastungsbruch führt.

Die exzentrische Belastung hat einen gravierenden Einfluss auf die Lagerlebensdauer. Zusätzlich zu der obigen Analyse führt dies zu einer unausgeglichenen Lastverteilung jeder Rollenreihe, sie führt auch zu einer einreihigen Rollenneigung, was zu einer lokalen Belastungskonzentration führt, was zu einem Wälzelementgleitphänomen führt. Sobald die Walzbedingungen geändert werden, tritt der Kontaktschlupf zwischen der Lagerrolle und dem Innen- und Außenring auf, was zu einer Erwärmung und Beschädigung des Lagers führt.

four row cylindrical roller bearings for rolling mills 2

4. Einfluss der Schmierqualität auf Lager's Lebensdauer

Das Lager kann ohne die Gewährleistung der Schmierqualität nicht lange zuverlässig verwendet werden. Während des normalen Betriebs leidet das Walzwerkslager unter verschiedenen Arten von Reibung. Der Lastbereich der Außenringlaufbahn ist der gravierendste Teil, der innere Reibung trägt. Im Lagerbetriebsprozess muss ein radialer Ölspalt vorhanden sein, und das Rollenrollen befindet sich nur im Lastbereich, daher befindet sich der Nichtlastbereich im halbrollenden und halbgleitenden Zustand, wenn die Rolle in den Lastbereich eintritt von im unbelasteten Bereich erhöht sich die Geschwindigkeit der Walze schlagartig. Bei der plötzlichen Erhöhung der Geschwindigkeit reiben die Rolle und die Laufbahn stark und tragen gleichzeitig die Stoßbelastung beim Rollvorgang.

In diesem Fall nimmt bei schlechter Schmierung des Lagers die Rauheit der Teileoberfläche weiter zu, was zu einem allmählichen Anstieg von Verschleiß und Druck auf die Oberfläche der Rolleneinheit führt. Gleichzeitig tritt im Betrieb des Lagers die Gleitreibung zwischen Wälzkörper und Laufbahn, zwischen Wälzkörper und Käfig, zwischen Käfig und Innen- und Außenring auf. Sie nimmt mit zunehmender Belastung zu. Das Vorhandensein von Gleitreibung führt zu einem relativen Kriechen der Lagerkomponenten. Um den durch das relative Kriechen der Lagerkomponenten verursachten Verschleiß zu verringern, ist es notwendig, eine gute Schmierung zwischen den Lagerkomponenten aufrechtzuerhalten. Der Schmierölfilm kann die Kontaktfläche zwischen verschiedenen Teilen gut isolieren und den direkten Reibungskontakt zwischen Metallen vermeiden. Gleichzeitig kann eine gute Schmierung auch eine gute Rolle bei der Wärmeableitung spielen, wodurch die Reibungswärme im Betrieb reduziert werden kann.

5. Einfluss der Dichtungsqualität auf die Lagerlebensdauer'

Aufgrund der schlechten Laufumgebung von Walzwerkslagern steigt die Wahrscheinlichkeit einer Lagerverschmutzung. Daher ist es notwendig, die Lagerdichtung gut zu halten, um eine Verunreinigung des Fettes zu vermeiden. Die in Walzwerken verwendeten Lager werden in der Regel hauptsächlich durch Kühlwasser und Zunder verschmutzt.

Nachdem das Fett durch Wasser verunreinigt wurde, verringert sich der Anti-Ermüdungsgrad des Lagermaterials, was zu Rissen führt. Wenn das Fett durch Eisenoxidablagerungen verunreinigt ist, wird die Situation noch schlimmer. Der Eisenoxidbelag beeinträchtigt die internen Schmierbedingungen des Lagers und die Lageroberfläche weist Reibungsverschleiß auf.

Nachdem das Lager durch Kühlwasser und Eisenoxidablagerungen verunreinigt wurde, verschlechtert sich der Ring im Laufe des Gebrauchs. Mit zunehmender Schadstoffbelastung reißt der Ring und das Lager wird beschädigt. Daher kann die ideale Lagerdichtung die Lebensdauer des Lagers effektiv verbessern und die Wahrscheinlichkeit eines plötzlichen Lagerschadens verringern, der die Produktion beeinträchtigt.


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