Buitinio plieno gamyklos valcavimo staklių greitis padidėjo, todėl ant atsarginio ritinio pakilo keturių eilių cilindrinių ritininių guolių aukšta temperatūra. Atsižvelgiant į šią problemą, apskaičiuojamas ir lyginamas guolio trinties momentas ir šilumingumas prieš ir po greičio padidinimo. Tai rodo, kad greičio įtaka trinties sukimo momentui nėra akivaizdi ir yra maždaug proporcinga šilumos vertei. Optimizuotas guolio temperatūros kilimas. Pagrindinės priemonės, kurių imtasi, yra stumdomų dalių kontaktinio ploto sumažinimas, aušinimo alyvos kontūro pridėjimas, kontaktinio paviršiaus šiurkštumo sumažinimas, guolių alyvos angos optimizavimas ir šilumos išsklaidymo efekto gerinimas. Siūlomas supaprastintas ritinėlio galinio paviršiaus ir briaunos sąlyčio skaičiavimo metodas. Panaudojus, optimizuoto guolio temperatūros kilimas akivaizdžiai sulėtėja ir pagerėja tarnavimo laikas.
Nuolat skatinant pasiūlos struktūrinę reformą ir precedento neturintį didelį aplinkos apsaugos spaudimą, daugelis plieno gamyklų buvo įtrauktos į gamybos pajėgumų gretas. Tačiau vietinių didelių plieno gamyklų kol kas trūksta. Todėl buvo padidintas riedėjimo greitis, kad būtų padidintas efektyvumas. Keturių eilučių cilindrinio ritininio guolio greitis, skirtas 1250 šalto valcavimo linijos atsarginiam ritiniui plieno gamykloje, padidinamas nuo 197 aps / min iki 257 aps / min, esant tokiai pačiai riedėjimo jėgai ir tepimo režimui. Padidinus greitį, guolio temperatūra daug kartų pakyla ir aliarmas sustoja. Remiantis neišsamiais statistiniais duomenimis, šis modelis buvo naudojamas maždaug 200 linijų beveik 20 vidaus plieno gamyklų, o rinkos panaudojimo rodiklis yra labai didelis, o tai turi tam tikrą vertę dėl optimalaus dizaino. Keturių eilučių cilindrinio ritininio guolio struktūra parodyta 1 pav. Bendras matmuo yra Φ 690 × Φ 980 × 750, medžiaga yra G20Cr2Ni4A, narvas yra suvirintas stulpeliu, tikslumas yra P5, laikomoji galia Cr yra 20700 kN, kor - 56500 kN.
1. Greičio padidėjimo poveikis
1.1 trinties momento kitimas
Guolio temperatūra kyla daugiausia dėl trinties guolio viduje darbo proceso metu. Yra daug formulių guolių trinties momentui apskaičiuoti, čia naudojama „Harris TA“ formulė.
Formulei: m yra bendras trinties atstumas, Nmm; M0 yra guolio trinties atstumas be apkrovos, M1 - trinties atstumas, kurį sukelia apkrova, Nmm; F0 ir F1 yra empiriniai koeficientai; ν yra tepalinės alyvos kinematinė klampa, mm2 / S (tepalų bazinės alyvos klampumas); n yra guolio greitis, R / min; P yra ekvivalentinė apkrova, N; Dpw yra žingsnio skersmuo, mm.
Kataloge parametrų reikšmės yra tokios: F0=2, F1=0,0003, ν=12mm2 / s, n=197r / min prieš padidinant greitį, 257r / min po greičio padidinimo, DPW=836 mm, didžiausia riedėjimo jėga esant taikymo sąlygoms yra apie 1000 tonų, P=5 × 106n. Skaičiavimo rezultatai pateikti 1 lentelėje.
Iš aukščiau pateiktos lentelės matyti, kad kai greitis padidėja 30,46%, guolio trinties momentas M0 esant tuščiai apkrovai padidėja 19,39%, o apkrovos sukeltas trinties momentas M1 nesikeičia. Tačiau dėl didelės apkrovos M1 sudaro didelę viso trinties momento dalį, o bendras trinties momentas padidėja tik 0,32%. Akivaizdu, kad guolis priklauso mažo greičio ir didelės apkrovos būklei. Šiuo metu apkrova yra pagrindinis veiksnys, sukeliantis guolių trinties sukimo momentą, o greičio pokytis mažai veikia bendrą guolio trinties atstumo pokytį.
1.2 guolio šilumingumo vertės keitimas
Guolių šilumingumo vertės apskaičiavimo formulė yra tokia:
Kur q yra šilumingumas, W. Skaičiuojant pakeičiamas trinties momentas ir greitis, o rezultatai pateikti 2 lentelėje.
Iš aukščiau pateikto skaičiavimo matyti, kad bendras guolio trinties momentas padidėja 0,32%, o guolio šiluminė vertė - 30,87%. Dėl nedidelio trinties sukimo momento pasikeitimo kaloringumas (padidėjo 30,87%) ir sukimosi greitis (padidėjo 30,46%) maždaug padidėjo proporcingai. Rezultatai taip pat rodo, kad nors guolių šildymas kyla dėl įvairių vidinių riedėjimo slydimo trinties, nėra tikslu suprasti, kad tik sumažinus guolių trinties sukimo momentą galima išspręsti guolių šildymo problemą. Šiuo atveju galima pastebėti, kad guolių šildymas daugiausia susijęs su apkrova ir greičiu.
2. Valcavimo staklyno guolio optimizavimo projektavimas
Iš aukščiau pateiktos analizės matyti, kad guolio šiluminė galia padidėja labiau, todėl reikėtų imtis priemonių šilumai išleisti. Guolio šilumos perdavimo režimai daugiausia yra šilumos laidumas, šilumos konvekcija ir šilumos spinduliavimas. Guolių šildymo efektyvumo ir šilumos išsklaidymo efektyvumo apskaičiavimas yra labai sudėtingas. Iš atitinkamų skaičiavimo lygčių matyti, kad pagrindiniai parametrai, turintys įtakos šilumos išsklaidymo efektyvumui, yra kontaktinis įtempis, slydimo greitis, su alyvos plėvele susiję parametrai ir kontaktinė sritis. Todėl, siekiant įvykdyti eksploatavimo reikalavimus pasikeitus darbo sąlygoms, optimizavimo projekto idėja yra tokia:
1) stumdoma dalis sumažina kontaktinį plotą;
2) stumdomoje dalyje yra aušinimo alyvos kontūras;
3) Sumažinkite kontaktinio paviršiaus šiurkštumą ir optimizuokite apdorojimo tekstūrą;
4) Optimizuokite guolių alyvos skylę, padidinkite skaičių ir skersmenį.
2.1 guolio žingsnio apskritimo dydžio optimizavimas
Apskritimo šiluminę vertę galima reguliuoti tik iš šilumos generavimo lygties. Ši lygtis nėra pagrįsta vidiniu guolio kontaktu. Galima pastebėti, kad DPW sumažinimas yra naudingas mažinant trinties sukimo momentą. Visų pirma, M0 teigiamai koreliuoja su trečiąja žingsnio apskritimo skersmens galia, kuri labai kinta.
Be to, trinties šiluma taip pat susidarys, kai riedėjimo elementas apsisukimo metu eina per tepalą guolio ertmėje. Skaičiavimo lygtis yra tokia:
Šioje formulėje hrdrag yra trinties kaitinimo greitis; ω m - ritinio sukimosi greitis, rad / S; FV yra klampi traukos jėga, N; Z yra ritinėlių skaičius; J yra konversijos konstanta nuo nm / s iki W. Galima pastebėti, kad trinties kaitinimo greitis yra tiesiogiai proporcingas žingsnio skersmeniui ir ritinio sukimosi greičiui. Vidinės ertmės tepalo kaitinimo greitis prie ritinėlio padidėja tiesiogiai padidinus greitį, o tai netiesiogiai rodo, kad kuo daugiau tepalų, tuo geriau.
Apibendrinant galima pasakyti, kad vidinė guolio struktūra yra optimizuota, kad sumažėtų guolio žingsnio apskritimo dydis. Žingsnio skersmuo taip pat yra susijęs su guolio apkrova ir tarnavimo laiku, o sumažėjimas yra ribotas.
2.2 optimizuokite kontaktą tarp žiedo flanšo ir valcavimo elemento
Cilindrinis ritininis guolis daugiausia atlaiko radialinę apkrovą, taip pat turi ašinę apkrovą, priklausomai nuo žiedo flanšo. Kontaktiniame paviršiuje tarp greičio skirtumo tarp ritinėlio galo ir briaunos yra slydimo trintis. Jei slankiojimas abiejuose ritinėlio galuose yra skirtingas, tuo didesnė trinties jėga, volas net iškryps darbo procese. Volelio galinio paviršiaus ir žiedo flanšo geometrija turi didelę įtaką slydimo trinčiai ir alyvos plėvelės susidarymui tarp jų. Paprastai manoma, kad taškinio kontakto trinties efektas yra geriausias, lyginant su paviršiaus kontaktu. Siekiant pagerinti kontaktinę būseną tarp ritinėlio galo ir briaunos, ritinėlio galinis paviršius pritaiko rutulio pagrindo paviršių, o žiedo briauna priima pasvirusį briauną. Teoriškai apskaičiuojant, kontroliuojama sąlyčio taško tarp ritininio sferinio pagrindo paviršiaus centro ir žiedo briaunos padėtis, kad būtų pasiekta geriausia tepimo būsena. Skaičiavimas yra toks.
2 paveiksle h yra briaunos aukštis, H1 yra briaunos aukštis be alyvos angos dydžio, a yra vidurio taškas, R yra ritinėlio galo lankas, kontaktinis kampas yra α, o S yra didžiausias klirensas. 2A pav. Yra ryšys
Kur DW yra ritinėlio skersmuo, mm. Kai ritinio skersmuo ir briaunos aukštis yra žinomi, ritinio galinio paviršiaus R reikšmę galima nustatyti nustatant kampą α. Kontaktinis taškas, apskaičiuotas pagal lygtį, iš tikrųjų yra vidurinis flanšo taškas, įskaitant alyvos griovelio dydį, o tikslesnis skaičiavimas neturėtų apimti alyvos griovelio dydžio - taško H1 vidurio taško. Todėl jis turėtų būti iš dalies pakeistas taip:
Flanšo jėga:
Siekiant užtikrinti vienodą jėgą, kontaktų tarpas tarp ritinėlio galo ir briaunos krašto turi būti didesnis arba lygus 0. Plieninio plieno taškinis kontaktas suspaudžiamas taip:
Formulėje η δ koeficientą galima rasti [4] lentelėje; Σ ρ yra pagrindinė kreivės sumos funkcija, o jos apskaičiavimo lygtis yra tokia:
Remiantis geometriniu ryšiu 2B pav., Didžiausias tarpas yra toks:
δ turi būti ≤ s. Α ir R reikšmes galima gauti iš (5) ~ (10) lygties, o ritinėlio ašinę jėgą FA galima supaprastinti, nes bendra ašinė guolio jėga yra tolygiai paskirstyta kiekvienam ritiniui. Iš tiesų, remiantis patirtimi, α paprastai yra tarp 10&39 ir 30'. Kai guolio darbinė būklė yra nedidelis greitis ir didelė apkrova, alyvos plėvelei suformuoti reikia atlikti didelį nukreipimo kampą. Palyginti su plokštumos kontaktu, alyvos plėvelę lengviau suformuoti aplink taškinį kontaktą. Slydimo metu alyvos plėvelė gali pašalinti šilumą. Reikėtų pažymėti, kad algoritmas nėra tikslus, tikslesnis algoritmas turėtų naudoti atitinkamą EHL teoriją. Inžinerinei praktikai algoritmas yra paprastas ir praktiškas ir gali apytiksliai apskaičiuoti kampo α vertę. Be to, sunku tiksliai kontroliuoti tam tikrą fiksuotą vertę tarp 10'- 30' esant dabartiniam apdirbimo tikslumui. Laikantis tam tikro tolerancijos diapazono, aukščiau pateiktas algoritmas gali būti laikomas teisingu.
2.3 optimizuokite vidurinio fiksavimo žiedo kontaktinį paviršių
Tarp vidurinio laikančiojo žiedo ir išorinio žiedo bei ritinėlio galo yra didelis sąlyčio plotas. Apatinė vidurinio tvirtinimo žiedo pusė suprojektuota kaip pasviręs briauna ir suprojektuotas alyvos griovelis. Tai gali sumažinti slydimo plotą ir padidinti aušinimo alyvos kelią.
2.4 optimizuoti narvo struktūrą
Po suvirinimo fiksatorius vis dar naudojamas. Atliekant guolių darbą, atrama naudojama ritiniui nukreipti ir sutelkti, kad volas nesikreiptų, todėl kontaktinis paviršius tarp statramsčio ir ritinėlio statramsčio angos sukels smūgį ir slydimo trintį. Siekiant pagerinti atraminio paviršiaus ir ritininio statramsčio skylės sąlyčio būseną sukimosi metu ir sumažinti trintį tarp jų, ritinėlio statramsčio skylė smulkiai nuvalyta, kad būtų pagerintas ritininio statramsčio angos paviršiaus šiurkštumo registravimas ir padidintas ritinėlio veikimo stabilumas. Šia priemone taip pat siekiama užkirsti kelią statramsčio ir ritinėlio netinkamam prisitvirtinimui, volas suplaks arba pasisuks, todėl volelis sukels papildomą slydimo trintį lenktynių trasoje ir pagerins šonkaulio jėgą bei trintį.
Tuo pačiu metu palikite nuolydį abiejuose ritininio statramsčio angos galuose arba atlikite didelį nuolydį, kuris gali sumažinti kontaktinę sritį tarp statramsčio ir ritinėlio angos ir sumažinti ritinio šlyties įtempį; tuo pačiu metu valdykite poveržlės skylės skersmens toleranciją, atstumą tarp dviejų gretimų stulpų skylių apskritimo kryptimi ir stulpelio galvutės suvirinimo kokybę, kad būtų užtikrintas surinkimo tikslumas voleliu ir atrama.
2.4 optimizuoti lenktynių kelio nelygumus
Darbinio paviršiaus šiurkštumas daro didelę įtaką atsparumui dilimui. Kuo geresnė paviršiaus kokybė, tuo labiau susidaro alyvos plėvelė, kad sumažėtų trinties koeficientas, sumažėtų trinties kaitinimas ir taip pat sulėtėtų lenktynių trasos paviršiaus nusidėvėjimas. Esant didelei apkrovai, guolis patiria didelę radialinę apkrovą, todėl lengvai susidaro didelis kontaktinis įtempis ant darbinio paviršiaus. Jei darbinio paviršiaus šiurkštumas nėra geras, bangos atrama ir įdubos yra kaip aštri kampinė įpjova ir įtrūkimai, kurie yra jautrūs įtempių koncentracijai, taip paveikdami dalių nuovargį. Rezultatai rodo, kad šiurkštumo smailės aukščio parametras turi akivaizdžiausią įtaką slėgio pasiskirstymui ir alyvos plėvelės storiui. Didėjant šiurkštumo smailės aukščiui, slėgio smailių skaičius ir amplitudė didėja, o mažiausias alyvos plėvelės storis mažėja. Kai bangos ilgis yra mažas, nedidelis smailės aukščio pokytis smarkiai padidins didžiausią alyvos plėvelės temperatūros kilimą. Kai bangos ilgis yra didelis, maksimalus alyvos plėvelės temperatūros kilimas nėra jautrus piko aukščio pokyčiams. Iš susijusių tyrimų matyti, kad paviršiaus šiurkštumo įtaka alyvos plėvelės susidarymui ir temperatūros kilimui yra labai sudėtinga.
Šiuo atveju antgalio lenktynių trasa yra labai baigta. Jis gali ne tik sumažinti paviršiaus šiurkštumą, bet ir suformuoti geresnę tekstūrą, visiškai pagerinti lenktynių trasos elastohidrodinamines tepimo charakteristikas, sumažinti riedėjimo slydimo trintį ir sumažinti temperatūros kilimą. Naudojant aukščiausios klasės įrangą 1,6 m magerle superfinishing machine, lenktynių kelio šiurkštumas gali siekti žemiau Ra0,2. Tuo pačiu metu lenktynių trasos super tikslumas taip pat gali sudaryti išgaubtą profilį, kuris gali žymiai pagerinti lenktynių trasos kontaktinį stresą.
3. Optimizavimo efektas
Taikant aukščiau nurodytas optimizavimo priemones, optimizuotas guolis buvo sumontuotas plieno gamykloje bandomajam naudojimui, o guolio eksploatavimo būklė buvo stebima ir registruojama. Esant darbo sąlygoms, kai maksimalus greitis 250r / min ir didžiausia riedėjimo jėga yra apie 1000t, iki šiol (jis buvo naudojamas 5 mėnesius), guolio perkaitimo reiškinio nėra. Padidėjęs greitis optimizuotas guolis atitinka darbo sąlygas.
4. Išvada
Didėjantis greitis ir didėjantis efektyvumas tapo geležies ir plieno pramonės plėtros tendencija ateityje. Keturių eilučių cilindrinio ritininio guolio konstrukcija taip pat turėtų būti sukurta mažinant temperatūrą. Priemonės, kurių imtasi, yra, viena vertus, sumažinti kontaktinio paviršiaus riedėjimo slydimo trintį ir, kita vertus, ištirti veiksmingas guolių šilumos išsklaidymo priemones. Šiuo metu guolių šildymo ir šilumos išsklaidymo teoriją dar reikia nuodugniau ir sistemingiau ištirti, o atitinkama teorija turėtų būti aktyviai perkelta į praktiką inžinerinėse srityse, ypač guolių kūrimo ir projektavimo stadijoje.
Prašome patikrintiProdukto vadovaspasirinkti tinkamus jūsų mašinos guolius.
El. Paštas:sales@tedin-bearing.com