Arquitectura del soporte del piñón: propósito y configuración mecánica
El soporte de piñones en un tren de laminación cumple una función específica que lo distingue de una caja reductora de velocidad estándar: recibe un único eje de entrada del motor y distribuye el par equitativamente entre dos ejes de salida, los husillos que impulsan los rodillos de trabajo superior e inferior del tren de laminación. En la mayoría de los trenes de laminación en caliente de flejes y chapas, el soporte de piñones funciona con una relación de transmisión de 1:1; ambos ejes de salida giran a la misma velocidad que el de entrada, manteniendo así la velocidad superficial sincronizada de los rodillos. La reducción de velocidad, desde la velocidad del motor hasta la velocidad de laminación, se realiza mediante un reductor de accionamiento principal independiente, ubicado antes del soporte de piñones.
Un engranaje helicoidal de entrada (accionado por el motor a través del reductor principal) engrana con dos engranajes helicoidales de salida idénticos del mismo diámetro. Los dos engranajes de salida accionan los husillos de los rodillos superior e inferior. La relación 1:1 significa que los tres engranajes del piñón tienen el mismo número de dientes; el piñón de entrada se sitúa entre los dos engranajes de salida, generalmente con igual simetría axial para equilibrar las cargas de los cojinetes.
Dos soportes de piñones en tándem en serie, cada uno con una relación 1:1, permiten accionar un laminador de cuatro rodillos (rodillos de apoyo + rodillos de trabajo) con un solo par de motores. El soporte de piñones doble contiene cuatro engranajes helicoidales idénticos, y la holgura entre los cuatro debe verificarse antes del montaje; se trata de un requisito de ajuste complejo similar al del ajuste de engranajes helicoidales dobles (Artículo 55).
Impacto por mordida: el evento de carga determinante para los engranajes helicoidales del soporte del piñón.
El evento mecánico más severo en un tren de laminación ocurre cuando el borde delantero de una palanquilla, plancha o tira de acero caliente entra en contacto por primera vez con los rodillos de trabajo giratorios: el evento de "mordida". En el momento de la mordida, el espacio entre los rodillos debe comprimirse para iniciar la deformación plástica de la pieza, lo que requiere un aumento repentino y considerable del par de torsión de los rodillos por encima del par de torsión de laminación en estado estacionario.
Factor de impacto de la mordida (relación entre el par máximo y el par constante):
Soporte de desbaste (primera reducción, losa gruesa ≥ 100 mm): T_mordida/T_rotación = 1,8–3,0
Soporte intermedio (reducción moderada): T_mordida/T_roll = 1,4–2,0
Soporte de acabado (tira delgada, entrada lisa): T_bite/T_roll = 1,1–1,5
Duración: normalmente 0,05–0,20 segundos (el tiempo que tarda el borde de ataque en pasar a través del
separación entre rodillos y par de laminación para estabilizar el valor de laminación constante)
Frecuencia: 60–180 eventos de mordida por hora en un tren de laminación desbastadora de banda caliente que funciona continuamente.
El impacto de la mordida se transmite directamente a través del soporte del piñón. engranaje helicoidal Sin atenuación mecánica, a diferencia de los accionamientos de mezcladoras de caucho (Art. 64), donde un acoplamiento de fluido limita parcialmente el pico de arranque, los soportes de piñones de los laminadores tienen un tren de transmisión rígido desde el motor hasta los rodillos. La dinámica torsional del tren de transmisión entre el motor y el husillo del rodillo de trabajo convierte el evento de mordida en una oscilación amortiguada: el pico de par de mordida se propaga a través del husillo, los engranajes helicoidales del soporte de piñones, el reductor principal y el motor, excitando los modos torsionales de todo el sistema mecánico.
Cojinetes de manguito con película de aceite: por qué cambian la especificación de los engranajes helicoidales.
Soporte de piñón de módulo grande engranaje helicoidal — M32, 42CrMo4 endurecido por inducción, montado sobre cojinetes de película de aceite (manguito hidrodinámico). El cojinete de manguito soporta toda la fuerza de separación del rodillo (hasta 5000–15000 kN en laminadores de chapa gruesa) y debe mantener la integridad de la película de aceite a todas las velocidades de laminación, incluido el breve período de baja velocidad al inicio y al final de cada pieza laminada.
Restricción de velocidad mínima en cojinetes de película de aceite
Los cojinetes de manguito con película de aceite en los soportes de piñón son hidrodinámicos: la película de aceite se genera por la rotación del eje dentro del cojinete. Por debajo de una velocidad superficial mínima del eje (normalmente de 0,3 a 0,8 m/s en el muñón), la película de aceite se rompe y se produce el contacto metal con metal en el cojinete. Esta limitación de velocidad mínima tiene una consecuencia directa para el soporte de piñón. engranaje helicoidalEl laminador no puede operar por debajo de una velocidad mínima de los rodillos, y el proceso de laminación no debe detenerse con la pieza de trabajo en el espacio entre ellos (ya que esto provocaría que el cojinete se secara debido a la fuerza de separación de los rodillos). El mordida a baja velocidad —donde se reduce la velocidad de los rodillos para permitir que la pieza entre suavemente— está limitada por la velocidad mínima de la película de aceite, lo que crea una velocidad mínima de mordida que afecta el programa de laminación y el rango de espesores de producto que el laminador puede producir.
Distribución de la carga sobre los cojinetes y carga sobre los dientes de los engranajes
A diferencia de los cojinetes de elementos rodantes (que se pueden precargar a juego cero), los cojinetes de manguito con película de aceite tienen un juego de funcionamiento finito (normalmente de 0,05 a 0,20 mm radialmente). Este juego significa que el eje del piñón de entrada puede desviarse dentro de su cojinete, cambiando la distancia entre los centros de entrada y salida. engranajes helicoidales bajo cargas de mordida variables. Korea Ever-Power especifica un coronamiento de plomo en los dientes de engranajes helicoidales del soporte del piñón (C_β = 20–50 µm, ver Art46) específicamente para compensar esta deflexión del eje dependiente de la carga dentro del espacio libre del cojinete de manguito, manteniendo un contacto de cara adecuado bajo la peor carga de choque de mordida sin concentración de bordes que causaría aplastamiento prematuro de la carcasa en los extremos de la cara.
Selección de materiales y módulos para engranajes helicoidales de soporte de piñón
| Tipo de molino | Módulo Mn | Ancho de cara b | Material | Tratamiento térmico | Par de salida típico |
|---|---|---|---|---|---|
| Soporte para acabado de tiras calientes | M20–M30 | 300–500 mm | 17CrNiMo6 | HRC carburizado 58–62 | 500.000–2.000.000 N·m por rodal |
| Soporte de desbaste de banda caliente | M32–M50 | 500–800 mm | 42CrMo4 o 17CrNiMo6 | Inducción HRC 50–55 o carburizado | 1.000.000–5.000.000 N·m por rodal |
| Laminador de placas (soporte simple) | M40–M60 | 600–1.000 mm | 42CrMo4 | Inducción HRC 50–55 | 2.000.000–10.000.000 N·m |
| Laminador de barras y varillas (sección pequeña) | M16–M24 | 200–400 mm | 17CrNiMo6 | HRC carburizado 58–62 | 50.000–500.000 N·m |
Para soporte de piñón de fresadora de placas engranajes helicoidales En M40–M60, el diámetro de la sección en bruto de 1500–2500 mm excede la profundidad de templabilidad de cualquier acero de grado carburizante: el 17CrNiMo6 carburiza de manera confiable a través de secciones de hasta aproximadamente 500 mm de diámetro. En M50 con z = 25, el diámetro primitivo es de aproximadamente 1330 mm y el diámetro en bruto es de aproximadamente 1400–1500 mm. Este tamaño de sección requiere endurecimiento por inducción 42CrMo4 (endurecimiento solo de la superficie del diente, dejando el núcleo en QT HB 280–320) como la única ruta de tratamiento térmico práctica. El límite de σ_H alcanzado (820–950 MPa) es menor que el de la carburización (1600–1800 MPa), pero la resistencia a la flexión estática en pares de choque de mordida se mantiene mejor porque el núcleo QT más resistente resiste la propagación de grietas por impactos de choque de mordida de manera más efectiva que una carcasa carburizada con una superficie de alto contenido de carbono relativamente frágil.
Conexión universal del husillo: la interfaz entre el soporte del piñón y el rodillo de trabajo.
Los ejes de salida del soporte del piñón se conectan a los cuellos de los rodillos de trabajo mediante husillos universales (también llamados husillos cardán o husillos de engranajes), acoplamientos flexibles que compensan la desalineación angular entre el eje de salida del soporte del piñón y el eje del cuello del rodillo, la cual varía según la apertura del espacio entre los rodillos para diferentes espesores de producto. El husillo universal transmite tanto el par de laminación como el impacto de mordida al rodillo de trabajo, permitiendo una deflexión angular de ±3–15°. Korea Ever-Power suministra el soporte del piñón. engranaje helicoidal Se dimensiona y se ajusta a las dimensiones de conexión de la brida del husillo universal, confirmando que el diámetro del eje de salida y el círculo de pernos de la brida son compatibles con las especificaciones del husillo del cliente antes de la producción.
Korea Ever-Power — Suministro de engranajes helicoidales para soportes de piñones de laminadoras
Fabricación e inspección final de un soporte para piñones de laminadora por Korea Ever-Power engranaje helicoidal — M32, ancho de cara 600 mm, acero 42CrMo4 endurecido por inducción HRC 52. El factor de servicio de impacto por mordida (KA_eff = 2,5 para este soporte de desbaste) y el coronamiento de plomo (C_β = 35 µm para compensación de deflexión del cojinete de manguito) se confirman en la documentación del pedido.
Corea Ever-Power produce engranajes de corte helicoidal Para soportes de piñones de laminación desde M16 hasta M50, anchos de cara de 200 a 1000 mm, en carburizado 17CrNiMo6 (M16–M32) y endurecido por inducción 42CrMo4 (M32–M50+). El factor de servicio de choque de mordida, la especificación de coronación de plomo y la verificación de flexión estática en el par máximo de mordida están incluidos en la documentación del pedido como estándar. Como un directo fabricante de engranajes helicoidales, Korea Ever-Power también produce el conjunto completo emparejado (piñón de entrada + dos piñones de salida) con mediciones verificadas del analizador de engranajes y emparejamiento confirmado entre los tres engranajes, esencial para una distribución equilibrada de la carga. Explore el Gama de productos de engranajes helicoidales Para aplicaciones en laminadoras e industria pesada.
Preguntas frecuentes
A M32–M50 y velocidades de laminación de 0,5–10 m/s de velocidad de línea de paso, un engranaje recto tendría ε_α = 1,2–1,6 (relación de contacto transversal), lo que significa que cada par de dientes soporta brevemente todo el par por sí solo en las transiciones entre el contacto de un solo par y el de doble par. Para un banco de desbaste que transmite 2.000.000 N·m con un impacto de mordida de 2,5 veces el nominal, la fuerza instantánea del diente en el contacto de un solo par sería enorme. engranaje helicoidal Con β = 15–20° y un ancho de cara de 600 mm se logra ε_β = 1,0–1,3 además de ε_α, por lo que ningún momento en el ciclo de engranaje es soportado por menos del equivalente a ε_α + ε_β pares de dientes simultáneamente. Esta distribución de carga es la razón por la que engranajes helicoidales Se han sustituido los engranajes rectos en todos los soportes de piñones de laminadoras modernas: la transición de fuerza más suave reduce significativamente la amplificación del impacto de mordida y la excitación de resonancia torsional que provoca daños en el tren de transmisión.
Un piñón de soporte de desbaste endurecido por inducción de 42CrMo4 bien especificado (M40, HRC 52) en producción continua de banda caliente a 120 eventos de mordida por hora alcanza aproximadamente 5 a 10 años de servicio antes de que el desgaste o la fatiga de los dientes requieran reemplazo. El mecanismo de desgaste principal es el desgaste abrasivo de la cascarilla de óxido y partículas de cascarilla de laminación que ingresan a la carcasa del soporte del piñón (a pesar de las carcasas selladas) y contaminan el aceite de engranajes. Soporte de piñón carburizado de 17CrNiMo6 engranajes helicoidales (en módulos más pequeños M16–M24 para soportes de acabado) normalmente alcanzan de 8 a 15 años de servicio con la lubricación correcta. El daño por choque de mordida (fatiga por flexión de la raíz del diente debido a eventos de sobrecarga cíclica) es el mecanismo de fatiga dominante en lugar de la fatiga por contacto de Hertz, razón por la cual la verificación de flexión estática en el par de mordida rige el soporte del piñón engranaje helicoidal especificación más allá de la comprobación de la tensión de contacto por fatiga al par de rodadura nominal.
Sí, Korea Ever-Power suministra soportes para piñones engranaje helicoidal juegos (los tres o cuatro engranajes) como un conjunto emparejado con continuidad de paso confirmada entre todos los engranajes. El emparejamiento es importante porque: (1) si los dos engranajes de salida tienen errores de paso ligeramente diferentes con respecto al piñón de entrada, un rodillo gira fraccionalmente más rápido que el otro, lo que provoca una inclinación cruzada de los rodillos que tuerce la pieza de trabajo en el espacio de laminación, creando un defecto de forma; (2) los dos engranajes de salida deben tener el mismo espesor de diente (juego libre igual al piñón de entrada) para asegurar una distribución de par uniforme; un conjunto no emparejado transmite proporcionalmente más par a través del engranaje más ajustado, sobrecargando un engranaje. Korea Ever-Power mide todos los engranajes en un banco de piñones en el mismo analizador de engranajes y documenta la fase de paso y el juego libre para cada par antes del envío.
Los soportes de piñones de los laminadores utilizan un sistema de lubricación por circulación de aceite (no por salpicadura ni baño de aceite): el aceite se bombea desde un depósito central a aproximadamente 3–10 L/min por engranaje, se filtra a 10–25 µm y se inyecta a través de boquillas dirigidas a la zona de entrada del engranaje. El mismo circuito de aceite normalmente sirve para el soporte del piñón. engranajes helicoidales, los acoplamientos del husillo y los cojinetes de manguito. Grado de aceite: El aceite mineral para engranajes ISO VG 220–320 con aditivos antidesgaste y antiespumantes es estándar para la mayoría de las aplicaciones de soportes de piñones de laminación. Se especifican formulaciones de servicio pesado con un paquete antidesgaste mejorado cuando la planta procesa aceros de alta resistencia (que generan picos de choque de mordida más altos). El control de la temperatura del aceite es importante: el aceite debe estar por encima de 30–35 °C en el filtro y la bomba para mantener un flujo adecuado, pero por debajo de 55–60 °C en el engranaje para mantener un espesor de película EHL adecuado.
Consulta sobre el juego de engranajes helicoidales para soporte de piñón de laminadora
Indique el tipo de laminador, el módulo, la velocidad de los rodillos, el par de laminación y los datos conocidos de resistencia al impacto. Korea Ever-Power calcula el factor de servicio efectivo, confirma el material y el tratamiento térmico, y suministra el conjunto completo con la documentación del analizador de engranajes y el certificado de compatibilidad.
Gama de productos de engranajes helicoidales
M16–M50 · Juego emparejado (3 o 4 engranajes) · Inducción 42CrMo4 · Carburado 17CrNiMo6 · Amortiguador de mordida KA_eff · Corona de plomo · Cantidad mínima de pedido: 1 juego
Editor: Cxm
