Ritzelständerarchitektur – Zweck und mechanische Konfiguration
Das Ritzelgerüst in einem Walzwerk erfüllt eine spezielle Funktion, die es von einem herkömmlichen Untersetzungsgetriebe unterscheidet: Es nimmt eine einzige Motorantriebswelle auf und verteilt das Drehmoment gleichmäßig auf zwei Abtriebswellen – die Spindeln, die die oberen und unteren Arbeitswalzen des Walzgerüsts antreiben. In den meisten Warmband- und Blechwalzwerken arbeitet das Ritzelgerüst mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 – beide Abtriebswellen drehen sich mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle, wodurch eine synchronisierte Walzenoberflächengeschwindigkeit gewährleistet wird. Die Drehzahlreduzierung von der Motordrehzahl auf die Walzgeschwindigkeit erfolgt durch ein separates Hauptantriebsgetriebe, das dem Ritzelgerüst vorgeschaltet ist.
Ein Eingangs-Schrägzahnrad (vom Motor über das Hauptgetriebe angetrieben) kämmt mit zwei identischen Ausgangs-Schrägzahnrädern gleichen Durchmessers. Die beiden Ausgangszahnräder treiben die obere und untere Walzenspindel an. Das Übersetzungsverhältnis von 1:1 bedeutet, dass alle drei Zahnräder im Ritzelständer die gleiche Zähnezahl aufweisen – das Eingangs-Ritzel ist zwischen den beiden Ausgangszahnrädern angeordnet, typischerweise mit gleicher axialer Symmetrie, um die Lagerbelastungen auszugleichen.
Zwei in Reihe geschaltete Tandem-Ritzelgestänge mit jeweils einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 ermöglichen den Antrieb eines 4-Walzwerks (Vorschubwalzen + Arbeitswalzen) mit einem einzigen Motorenpaar. Das Doppelritzelgestänge enthält vier identische Schrägverzahnungen, deren Zahnflankenspiel vor der Montage überprüft werden muss – eine komplexe Anforderung an aufeinander abgestimmte Zahnradsätze, ähnlich der Abstimmung von Doppelschrägverzahnungen (Art. 55).
Bissstoß – Das entscheidende Lastereignis für Schrägverzahnungen von Ritzelständern
Das kritischste mechanische Ereignis in einem Walzwerksgerüst tritt auf, wenn die Vorderkante eines heißen Stahlblocks, einer Bramme oder eines Bandes erstmals die rotierenden Arbeitswalzen berührt – der sogenannte „Eingriff“. Im Moment des Eingriffs muss der Walzenspalt komprimiert werden, um die plastische Verformung des Werkstücks einzuleiten. Dies erfordert einen plötzlichen und starken Anstieg des Walzendrehmoments über das stationäre Walzendrehmoment hinaus.
Beißschockfaktor (Verhältnis von Spitzendrehmoment zu konstantem Drehmoment):
Schruppgerüst (erste Reduktion, dicke Bramme ≥ 100 mm): T_Bite/T_Roll = 1,8–3,0
Mittlerer Stand (mäßige Reduktion): T_Biss/T_Roll = 1,4–2,0
Finish-Stand (dünner Streifen, glatter Eintritt): T_Bite/T_Roll = 1,1–1,5
Dauer: typischerweise 0,05–0,20 Sekunden (die Zeit, die die Vorderkante benötigt, um die
(Walzenspalt und Walzendrehmoment zur Stabilisierung auf dem stationären Walzenwert)
Frequenz: 60–180 Bissereignisse pro Stunde in einer kontinuierlich laufenden Warmband-Vorwalzanlage.
Der Beißstoß wird direkt über den Ritzelständer übertragen. Stirnrad Im Gegensatz zu Gummimischantrieben (Art64), bei denen eine Flüssigkeitskupplung den Anlaufimpuls teilweise begrenzt, verfügen Walzwerksritzelständer über einen starren Antriebsstrang vom Motor zu den Walzen. Die Torsionsdynamik des Antriebsstrangs zwischen Motor und Arbeitswalzenspindel wandelt den Eingriff in eine gedämpfte Schwingung um. Der Drehmomentstoß beim Eingriff breitet sich über die Spindel, die Schrägverzahnung des Ritzelständers, das Hauptgetriebe und den Motor aus und regt Torsionsschwingungen des gesamten mechanischen Systems an.
Ölfilm-Gleitlager – Warum sie die Spezifikation für Schrägverzahnungen verändern
Großmodul-Ritzelständer Stirnrad — M32, 42CrMo4 induktionsgehärtet, montiert auf hydrodynamischen Gleitlagern. Das Gleitlager trägt die gesamte Walzentrennkraft (bis zu 5.000–15.000 kN in Grobblechwalzwerken) und muss die Schmierfilmstabilität bei allen Walzgeschwindigkeiten gewährleisten, einschließlich der kurzen Niedriggeschwindigkeitsphasen zu Beginn und am Ende jedes Walzvorgangs.
Mindestdrehzahlbegrenzung durch Ölfilmlager
Ölschmiergleitlager in Ritzelgetrieben sind hydrodynamisch – der Ölfilm entsteht durch die Rotation der Welle im Lager. Unterhalb einer minimalen Wellenumfangsgeschwindigkeit (typischerweise 0,3–0,8 m/s am Zapfen) reißt der Ölfilm und es kommt zu Metall-auf-Metall-Kontakt im Lager. Diese Mindestdrehzahl hat direkte Auswirkungen auf das Ritzelgetriebe. StirnradDie Walzanlage darf nicht unterhalb einer Mindestwalzengeschwindigkeit betrieben werden, und der Walzvorgang darf nicht anhalten, solange sich das Werkstück im Walzenspalt befindet (da dies zu einem Trockenlauf des Lagers unter der Walzentrennkraft führen würde). Das langsame Einwalzen – bei dem die Walzengeschwindigkeit reduziert wird, um ein sanftes Einwalzen des Werkstücks zu ermöglichen – ist durch die Mindestgeschwindigkeit des Ölfilms begrenzt. Dies führt zu einer Mindesteinwalzgeschwindigkeit, die den Walzplan und den Bereich der vom Walzwerk herstellbaren Produktdicken beeinflusst.
Lagerlastverteilung und Zahnflankenbelastung
Im Gegensatz zu Wälzlagern (die auf Nullspiel vorgespannt werden können) weisen Gleitlager mit Ölfilm ein endliches Lagerspiel auf (typischerweise 0,05–0,20 mm radial). Dieses Spiel ermöglicht eine Durchbiegung der Ritzelwelle im Lager, wodurch sich der Achsabstand zwischen Ein- und Ausgangswelle ändert. Schrägverzahnung Unter variierenden Eingriffsbelastungen spezifiziert Korea Ever-Power eine ballige Formgebung der Ritzelwellenverzahnung (C_β = 20–50 µm, siehe Art. 46), um die lastabhängige Wellendurchbiegung innerhalb des Gleitlagerspiels auszugleichen. Dadurch wird ein ausreichender Stirnflächenkontakt auch unter der höchsten Eingriffsbelastung gewährleistet, ohne dass es zu einer Kantenkonzentration kommt, die ein vorzeitiges Quetschen des Gehäuses an den Stirnseiten verursachen würde.
Werkstoff- und Modulwahl für Schrägverzahnungen von Ritzelständern
| Mühlentyp | Modul Mn | Gesichtsbreite b | Material | Wärmebehandlung | Typisches Ausgangsdrehmoment |
|---|---|---|---|---|---|
| Warmband-Fertigstellungsstand | M20–M30 | 300–500 mm | 17CrNiMo6 | Aufgekohlte HRC 58–62 | 500.000–2.000.000 N·m pro Standplatz |
| Heißband-Vorschruppständer | M32–M50 | 500–800 mm | 42CrMo4 oder 17CrNiMo6 | Induktionshärtung HRC 50–55 oder karburiert | 1.000.000–5.000.000 N·m pro Standplatz |
| Blechwalzwerk (Eingerüst) | M40–M60 | 600–1000 mm | 42CrMo4 | Induktion HRC 50–55 | 2.000.000–10.000.000 N·m |
| Stangen- und Stabwalzwerk (kleiner Abschnitt) | M16–M24 | 200–400 mm | 17CrNiMo6 | Aufgekohlte HRC 58–62 | 50.000–500.000 N·m |
Für Ritzelständer für Blechwalzwerke Schrägverzahnung Bei M40–M60 übersteigt der Rohlingsdurchmesser von 1500–2500 mm die Härtbarkeitstiefe aller einsatzhärtenden Stähle – 17CrNiMo6 lässt sich zuverlässig bis zu einem Durchmesser von ca. 500 mm aufkohlen. Bei M50 mit z = 25 beträgt der Teilkreisdurchmesser ca. 1330 mm und der Rohlingsdurchmesser ca. 1400–1500 mm. Für diese Querschnittsgröße ist die Induktionshärtung von 42CrMo4 (Härtung nur der Zahnoberfläche, Kern bei QT HB 280–320) die einzig praktikable Wärmebehandlungsmethode. Der erreichte σ_H-Grenzwert (820–950 MPa) ist niedriger als bei einsatzgehärtetem Material (1.600–1.800 MPa), aber die statische Biegefestigkeit bei Stoßmomenten bleibt tatsächlich besser erhalten, da der zähere QT-Kern der Rissausbreitung durch Stoßeinwirkungen effektiver widersteht als eine einsatzgehärtete Schicht mit einer relativ spröden, kohlenstoffreichen Oberfläche.
Universelle Spindelverbindung – Die Schnittstelle zwischen Ritzelständer und Arbeitswalze
Die Abtriebswellen des Ritzelständers sind über Kardanwellen (auch Kardanwellen oder Zahnradwellen genannt) mit den Walzenhälsen verbunden. Diese flexiblen Kupplungen gleichen die Winkelabweichung zwischen der Mittellinie der Ritzelständer-Abtriebswelle und der Walzenhals-Mittellinie aus, die sich mit der Walzenspaltöffnung bei unterschiedlichen Produktdicken ändert. Die Kardanwelle überträgt sowohl das Walzmoment als auch den Walzenstoß auf die Arbeitswalze und ermöglicht dabei eine Winkelabweichung von ±3–15°. Der Ritzelständer wird von Korea Ever-Power geliefert. Stirnrad Die Abmessungen und Freigaben wurden für die universellen Spindelflanschanschlussabmessungen festgelegt, um sicherzustellen, dass der Abtriebswellendurchmesser und der Flanschbolzenkreis vor Produktionsbeginn mit den Spindelspezifikationen des Kunden kompatibel sind.
Korea Ever-Power – Lieferung von Schrägverzahnungen für Walzwerksritzelständer
Korea Ever-Power – Fertigung und Endprüfung eines Walzwerk-Ritzelständers Stirnrad — M32, Planbreite 600 mm, induktionsgehärteter 42CrMo4, HRC 52. Der Betriebsfaktor für den Einschneidstoß (KA_eff = 2,5 für dieses Schruppgerüst) und die Führungsballigkeit (C_β = 35 µm zur Kompensation der Gleitlagerdurchbiegung) sind in der Auftragsdokumentation bestätigt.
Korea Ever-Power produziert schrägverzahnte Zahnräder Für Walzwerksritzelständer von M16 bis M50, Stirnbreiten 200–1000 mm, in 17CrNiMo6 einsatzgehärtet (M16–M32) und 42CrMo4 induktionsgehärtet (M32–M50+). Der Stoßfestigkeitsfaktor, die Spezifikation für die Balligkeit und die statische Biegeprüfung beim maximalen Drehmoment sind standardmäßig in der Bestelldokumentation enthalten. Hersteller von StirnrädernKorea Ever-Power fertigt auch den kompletten, aufeinander abgestimmten Satz (Eingangsritzel + zwei Ausgangsritzel) mit verifizierten Zahnradanalysen und bestätigter Passgenauigkeit aller drei Zahnräder – unerlässlich für eine gleichmäßige Lastverteilung. Stöbern Sie im Angebot. Produktpalette an Stirnradgetrieben für Walzwerke und Anwendungen in der Schwerindustrie.
Häufig gestellte Fragen
Bei M32–M50 und Wälzgeschwindigkeiten von 0,5–10 m/s (Teilkreisgeschwindigkeit) hätte ein Stirnrad ein ε_α = 1,2–1,6 (Querüberdeckungsgrad) – das heißt, jedes Zahnpaar trägt kurzzeitig das volle Drehmoment allein beim Übergang zwischen Einzel- und Doppelzahnpaarung. Bei einem Schruppgerüst, das 2.000.000 N·m mit einem Eingriffsstoß von 2,5× Nenndrehmoment überträgt, wäre die momentane Zahnkraft bei Einzelzahnpaarung enorm. Stirnrad Bei β = 15–20° und einer Zahnbreite von 600 mm wird zusätzlich zu ε_α ein ε_β = 1,0–1,3 erreicht, sodass im Eingriffszyklus kein Moment von weniger als der äquivalenten Anzahl von ε_α + ε_β Zahnpaaren gleichzeitig getragen wird. Diese Lastverteilung ist der Grund dafür. Schrägverzahnung haben Stirnräder in allen modernen Walzwerks-Ritzelgerüsten ersetzt: Der sanftere Kraftübergang reduziert die Verstärkung des Eingriffsstoßes und die Anregung von Torsionsresonanzen, die Schäden am Antriebsstrang verursachen, erheblich.
Ein präzise spezifiziertes, induktionsgehärtetes Ritzel aus 42CrMo4 (M40, HRC 52) für die Schruppfertigung erreicht im kontinuierlichen Warmbandbetrieb mit 120 Eingriffen pro Stunde eine Lebensdauer von ca. 5–10 Jahren, bevor Zahnverschleiß oder Materialermüdung einen Austausch erforderlich machen. Der primäre Verschleißmechanismus ist abrasiver Verschleiß durch Oxid- und Walzzunderpartikel, die trotz abgedichteter Gehäuse in das Ritzelgehäuse eindringen und das Getriebeöl verunreinigen. Ein einsatzgehärtetes Ritzel aus 17CrNiMo6 ist ebenfalls geeignet. Schrägverzahnung (In kleineren Modulen M16–M24 für Fertigstellmaschinen) erreichen sie bei korrekter Schmierung typischerweise eine Lebensdauer von 8–15 Jahren. Die Ermüdungsfestigkeit wird hauptsächlich durch Stoßbelastung (Biegeermüdung der Zahnwurzeln durch zyklische Überlastung) und weniger durch Hertzsche Kontaktermüdung verursacht. Daher ist die statische Biegeprüfung unter dem Eingriffsmoment für die Ritzelstellmaschine maßgebend. Stirnrad Spezifikation mehr als die Überprüfung der Ermüdungskontaktspannung bei Nennrolldrehmoment.
Ja – Korea Ever-Power liefert Ritzelständer Stirnrad Die Zahnradsätze (alle drei oder vier Zahnräder) werden als aufeinander abgestimmte Sätze mit bestätigter Teilungskontinuität zwischen allen Eingriffen gefertigt. Die Abstimmung ist wichtig, da: (1) Bei geringfügig unterschiedlichen Teilungsfehlern der beiden Abtriebszahnräder relativ zum Antriebsritzel sich eine Walze minimal schneller dreht als die andere. Dies führt zu einer Kreuzrollverwindung, die das Werkstück im Wälzspalt verdreht und einen Formfehler verursacht. (2) Die beiden Abtriebszahnräder müssen die gleiche Zahndicke (gleiches Zahnflankenspiel zum Antriebsritzel) aufweisen, um eine gleichmäßige Drehmomentverteilung zu gewährleisten. Ein nicht aufeinander abgestimmter Satz überträgt proportional mehr Drehmoment durch den engeren Eingriff und überlastet so ein Zahnrad. Korea Ever-Power misst alle Zahnräder in einem Ritzelständer mit demselben Zahnradanalysator und dokumentiert vor dem Versand die Teilungsphasen und das Zahnflankenspiel jedes Zahnradpaares.
Die Ritzelgerüste von Walzwerken verwenden ein Umlaufölschmiersystem (keine Spritz- oder Ölbadschmierung) – das Öl wird mit ca. 3–10 l/min pro Zahneingriff aus einem zentralen Reservoir gepumpt, auf 10–25 µm gefiltert und durch Düsen in den Zahneingriffsbereich eingespritzt. Derselbe Ölkreislauf versorgt typischerweise auch das Ritzelgerüst. SchrägverzahnungDie Spindelkupplungen und die Gleitlager werden mit Getriebeöl der Viskositätsklasse ISO VG 220–320 mit Verschleißschutz- und Antischaumzusätzen ausgestattet. Standardmäßig wird dieses Öl für die meisten Anwendungen mit Walzwerksritzelgerüsten verwendet. Bei der Verarbeitung hochfester Stähle (die höhere Eingriffsspitzen erzeugen) werden Hochleistungsformulierungen mit erweitertem Verschleißschutzpaket vorgeschrieben. Die Öltemperatur muss präzise geregelt sein: Am Filter und an der Pumpe muss das Öl über 30–35 °C liegen, um einen ausreichenden Durchfluss zu gewährleisten, am Zahneingriff jedoch unter 55–60 °C, um eine ausreichende Schmierfilmdicke zu erzielen.
Anfrage zu einem Schrägverzahnungssatz für Walzwerksritzel
Bitte geben Sie Ihren Walzwerkstyp, Modul, Walzgeschwindigkeit, Walzdrehmoment und bekannte Daten zum Zahneingriff an. Korea Ever-Power berechnet den effektiven Betriebsfaktor, bestätigt das Material und die Wärmebehandlung und liefert das komplette, aufeinander abgestimmte Set inklusive Getriebeanalysedokumentation und Passungszertifikat.
M16–M50 · Abgestimmter Satz (3 oder 4 Zahnräder) · 42CrMo4-Induktionsstahl · 17CrNiMo6-Einsatzstahl · Klemmstoß KA_eff · Bleikugellager · Mindestbestellmenge: 1 Satz
Herausgeber: Cxm
