Architecture du support de pignon — Objectif et configuration mécanique
Le pont réducteur d'un laminoir remplit une fonction spécifique qui le distingue d'un réducteur de vitesse classique : il reçoit un arbre d'entrée moteur unique et répartit le couple équitablement entre deux arbres de sortie, les broches qui entraînent les cylindres de travail supérieur et inférieur du laminoir. Dans la plupart des laminoirs à chaud pour bandes et plaques, le pont réducteur fonctionne avec un rapport de transmission de 1:1 : les deux arbres de sortie tournent à la même vitesse que l'arbre d'entrée, assurant ainsi une vitesse de surface des cylindres synchronisée. La réduction de vitesse, de la vitesse du moteur à la vitesse de laminage, est effectuée par un réducteur principal distinct, situé en amont du pont réducteur.
Un engrenage hélicoïdal d'entrée (entraîné par le moteur via le réducteur principal) s'engrène avec deux engrenages hélicoïdaux de sortie identiques et de même diamètre. Ces deux engrenages de sortie entraînent les broches des rouleaux supérieur et inférieur. Le rapport 1:1 signifie que les trois engrenages du porte-pignons possèdent le même nombre de dents ; l'engrenage d'entrée est positionné entre les deux engrenages de sortie, généralement avec une symétrie axiale afin d'équilibrer les charges sur les paliers.
Deux trains d'engrenages à pignons en tandem, montés en série et présentant un rapport de 1:1, permettent d'entraîner un laminoir à quatre cylindres (cylindres d'appui et cylindres de travail) à l'aide d'une seule paire de moteurs. Le train d'engrenages à double pignon comprend quatre engrenages hélicoïdaux identiques, et l'appariement du jeu entre ces quatre engrenages doit être vérifié avant l'assemblage — une exigence d'appariement complexe similaire à celle requise pour l'appariement d'engrenages hélicoïdaux doubles (Art. 55).
Choc de morsure — L'événement de charge déterminant pour les engrenages hélicoïdaux de support de pignon
L'événement mécanique le plus critique dans un laminoir se produit lorsque le bord d'attaque d'une billette, d'une plaque ou d'une bande d'acier chaude entre en contact avec les cylindres de travail en rotation : c'est l'« attaque ». À cet instant, l'entrefer des cylindres doit être comprimé pour amorcer la déformation plastique de la pièce, ce qui nécessite une augmentation soudaine et importante du couple de laminage par rapport au couple de laminage en régime permanent.
Facteur de choc de morsure (rapport entre le couple de pointe et le couple constant) :
Étau (première réduction, plaque épaisse ≥ 100 mm) : T_bite/T_roll = 1,8–3,0
Position intermédiaire (réduction modérée) : T_bite/T_roll = 1,4–2,0
Support de finition (bande mince, entrée lisse) : T_bite/T_roll = 1,1–1,5
Durée : généralement de 0,05 à 0,20 seconde (temps nécessaire au bord d’attaque pour traverser le
écartement des rouleaux et couple de laminage pour se stabiliser à la valeur de laminage constante)
Fréquence : 60 à 180 opérations de morsure par heure dans un laminoir dégrossisseur à chaud fonctionnant en continu
Le choc de morsure est transmis directement par le support de pignon engrenage hélicoïdal Contrairement aux entraînements des mélangeurs de caoutchouc (Art64) où un accouplement hydraulique limite partiellement le pic de démarrage, les cages de pignons des laminoirs sont dotées d'une transmission rigide reliant le moteur aux cylindres. La dynamique de torsion de cette transmission, entre le moteur et l'axe du cylindre de travail, transforme l'événement de morsure en une oscillation amortie. Le pic de couple de morsure se propage en sens inverse à travers l'axe, les engrenages hélicoïdaux de la cage de pignons, le réducteur principal et le moteur, induisant des modes de torsion dans l'ensemble du système mécanique.
Paliers lisses à film d'huile : pourquoi ils modifient les spécifications des engrenages hélicoïdaux
Support de pignon à grand module engrenage hélicoïdal — Acier M32, 42CrMo4 trempé par induction, monté sur paliers à film d'huile (palier hydrodynamique). Le palier supporte la totalité de la force de séparation des cylindres (jusqu'à 5 000 à 15 000 kN dans les laminoirs à tôles fortes) et doit maintenir l'intégrité du film d'huile à toutes les vitesses de laminage, y compris pendant les brèves phases de basse vitesse au début et à la fin de chaque pièce laminée.
Contrainte de vitesse minimale due aux paliers à film d'huile
Les paliers à film d'huile des supports de pignons sont hydrodynamiques : le film d'huile est généré par la rotation de l'arbre à l'intérieur du palier. En dessous d'une vitesse de surface minimale de l'arbre (généralement de 0,3 à 0,8 m/s au niveau du tourillon), le film d'huile se rompt et un contact métal-métal se produit au niveau du palier. Cette contrainte de vitesse minimale a une conséquence directe sur le support de pignon. engrenage hélicoïdalLe laminoir ne peut fonctionner en dessous d'une vitesse de cylindre minimale, et le laminage ne doit pas s'interrompre lorsque la pièce est dans l'entrefer (ce qui entraînerait un fonctionnement à sec du palier sous l'effet de la force de séparation des cylindres). Le mordant à basse vitesse – où la vitesse des cylindres est réduite pour permettre à la pièce d'entrer en douceur – est limité par la vitesse minimale du film d'huile, ce qui crée une vitesse de mordant minimale qui influe sur le programme de laminage et la gamme d'épaisseurs de produits que le laminoir peut fabriquer.
Répartition de la charge sur les paliers et charge sur les dents d'engrenage
Contrairement aux roulements à billes (qui peuvent être préchargés à jeu nul), les paliers à film d'huile présentent un jeu de fonctionnement fini (généralement de 0,05 à 0,20 mm radialement). Ce jeu permet à l'arbre du pignon d'entrée de fléchir à l'intérieur de son palier, modifiant ainsi l'entraxe entre l'entrée et la sortie. engrenages hélicoïdaux sous différentes charges de morsure. Korea Ever-Power spécifie un bombage en tête sur les dents d'engrenage hélicoïdales du support de pignon (C_β = 20–50 µm, voir Art46) spécifiquement pour compenser cette déflexion de l'arbre dépendante de la charge dans le jeu du palier lisse — maintenant un contact de face adéquat sous la charge de choc de morsure la plus élevée sans concentration sur les bords qui provoquerait un écrasement prématuré du carter aux extrémités des faces.
Sélection des matériaux et des modules pour les engrenages hélicoïdaux de support de pignon
| Type de moulin | Module Mn | Largeur de face b | Matériel | Traitement thermique | Couple de sortie typique |
|---|---|---|---|---|---|
| Support de finition à chaud | M20–M30 | 300–500 mm | 17CrNiMo6 | Carburé HRC 58–62 | 500 000 à 2 000 000 N·m par support |
| Support de dégrossissage à chaud | M32–M50 | 500–800 mm | 42CrMo4 ou 17CrNiMo6 | Induction HRC 50–55 ou cémentation | 1 000 000 à 5 000 000 N·m par support |
| Broyeur à plaques (à un seul support) | M40–M60 | 600–1 000 mm | 42CrMo4 | Induction HRC 50–55 | 2 000 000–10 000 000 N·m |
| laminoir à barres et à tiges (petite section) | M16–M24 | 200–400 mm | 17CrNiMo6 | Carburé HRC 58–62 | 50 000–500 000 N·m |
Support de pignon pour fraiseuse à plaques engrenages hélicoïdaux Dans les configurations M40 à M60, le diamètre de la section brute (1 500 à 2 500 mm) dépasse la profondeur de trempabilité de tout acier cémentable ; l’acier 17CrNiMo6 cémente efficacement sur des sections jusqu’à environ 500 mm de diamètre. Pour une configuration M50 avec z = 25, le diamètre primitif est d’environ 1 330 mm et le diamètre de la section brute d’environ 1 400 à 1 500 mm. Cette dimension de section requiert une trempe par induction en acier 42CrMo4 (trempe de la seule surface de la dent, le cœur restant à une dureté de 280 à 320 HRC) comme seul traitement thermique envisageable. La limite σ_H atteinte (820–950 MPa) est inférieure à celle de la carburation (1 600–1 800 MPa), mais la résistance à la flexion statique aux couples de choc de morsure est en fait mieux maintenue car le noyau QT plus résistant résiste plus efficacement à la propagation des fissures dues aux impacts de choc de morsure qu'un boîtier cémenté avec une surface à haute teneur en carbone relativement fragile.
Raccordement universel de broche — L'interface entre le support de pignon et le rouleau de travail
Les arbres de sortie du support de pignon sont reliés aux collets des cylindres de travail par des axes universels (également appelés axes de cardan ou axes à engrenages) – des accouplements flexibles qui compensent le désalignement angulaire entre l'axe de l'arbre de sortie du support de pignon et l'axe du collet, lequel varie en fonction de l'ouverture de l'entrefer pour différentes épaisseurs de produit. L'axe universel transmet le couple de laminage et les chocs de mordant au cylindre de travail, tout en autorisant une déviation angulaire de ±3 à 15°. Le support de pignon est fourni par Korea Ever-Power. engrenage hélicoïdal L'ensemble est dimensionné et dégagé pour les dimensions de connexion de la bride de broche universelle, confirmant que le diamètre de l'arbre de sortie et le cercle de boulonnage de la bride sont compatibles avec les spécifications de broche du client avant la production.
Korea Ever-Power — Fourniture de supports de pignons pour laminoirs et d'engrenages hélicoïdaux
Fabrication et inspection finale d'un support de pignon de laminoir par Korea Ever-Power engrenage hélicoïdal — M32, largeur de face 600 mm, acier 42CrMo4 trempé par induction, dureté Rockwell C 52. Le coefficient de service en cas de choc de mordant (KA_eff = 2,5 pour ce banc d'ébauche) et le bombage du pas (C_β = 35 µm pour la compensation de la flèche du palier lisse) sont tous deux confirmés dans la documentation de commande.
La Corée Ever-Power produit engrenages à denture hélicoïdale Pour les cages de pignons de laminoirs de M16 à M50, largeurs de face de 200 à 1 000 mm, en acier 17CrNiMo6 cémenté (M16 à M32) et en acier 42CrMo4 trempé par induction (M32 à M50+). Le coefficient de résistance aux chocs à l'engrènement, la spécification de bombage des dents et le contrôle de flexion statique au couple de pointe sont inclus de série dans la documentation de commande. fabricant d'engrenages hélicoïdauxKorea Ever-Power produit également l'ensemble complet apparié (pignon d'entrée + deux pignons de sortie) avec des mesures vérifiées par analyseur d'engrenages et un appariement confirmé entre les trois engrenages — essentiel pour un partage de charge équilibré. Consultez le gamme de produits à engrenages hélicoïdaux pour les laminoirs et les applications industrielles lourdes.
Foire aux questions
À des vitesses de laminage de 0,5 à 10 m/s (vitesse axiale), un engrenage droit aurait un coefficient de frottement εα de 1,2 à 1,6 (rapport de contact transversal), ce qui signifie que chaque paire de dents supporte brièvement la totalité du couple lors des transitions entre le contact simple et le contact double. Pour un banc d'ébauche transmettant 2 000 000 N·m avec un choc de mordant à 2,5 fois la valeur nominale, la force instantanée sur les dents lors du contact simple serait énorme. engrenage hélicoïdal Avec β = 15–20° et une largeur de face de 600 mm, on obtient ε_β = 1,0–1,3 en plus de ε_α. Ainsi, aucun moment du cycle d'engrènement n'est supporté simultanément par moins de ε_α + ε_β paires de dents. C'est ce partage de charge qui explique pourquoi engrenages hélicoïdaux ont remplacé les engrenages droits dans tous les supports de pignons des laminoirs modernes : la transition de force plus douce réduit considérablement l’amplification des chocs de morsure et l’excitation de résonance de torsion qui provoque des dommages à la transmission.
Un pignon d'ébauche en acier 42CrMo4 trempé par induction (M40, HRC 52), utilisé en production continue de bandes à chaud à une cadence de 120 coups par heure, offre une durée de vie d'environ 5 à 10 ans avant que l'usure ou la fatigue des dents ne nécessite son remplacement. Le principal mécanisme d'usure est l'abrasion due aux particules de calamine et d'oxyde qui pénètrent dans le carter du porte-pignon (malgré l'étanchéité de ce dernier) et contaminent l'huile de transmission. Porte-pignon en acier 17CrNiMo6 cémenté engrenages hélicoïdaux (Dans les modules plus petits M16–M24 pour les cages de finition), la durée de vie est généralement de 8 à 15 ans avec une lubrification correcte. Les dommages dus aux chocs de morsure (fatigue par flexion de la racine de la dent suite à des surcharges cycliques) constituent le principal mécanisme de fatigue, plutôt que la fatigue de contact de Hertz. C'est pourquoi le contrôle de flexion statique au couple de morsure détermine le comportement du pignon. engrenage hélicoïdal spécification supérieure à la vérification de la contrainte de contact de fatigue au couple de roulement nominal.
Oui — Korea Ever-Power fournit un support de pignon engrenage hélicoïdal Les engrenages (trois ou quatre engrenages) sont appariés et leur continuité de pas est vérifiée. L'appariement est crucial car : (1) si les deux engrenages de sortie présentent de légères différences de pas par rapport au pignon d'entrée, l'un des rouleaux tourne légèrement plus vite que l'autre, provoquant un décalage des rouleaux qui déforme la pièce dans l'entrefer et crée un défaut de forme ; (2) les deux engrenages de sortie doivent avoir une épaisseur de dent identique (jeu égal par rapport au pignon d'entrée) pour garantir une répartition égale du couple ; un engrenage non apparié transmet un couple proportionnellement plus important par l'engrènement plus serré, surchargeant ainsi l'un des engrenages. Korea Ever-Power mesure tous les engrenages d'un banc d'essai sur le même analyseur d'engrenages et documente le déphasage et le jeu de chaque paire avant expédition.
Les supports de pignons des laminoirs utilisent un système de lubrification à huile circulante (et non par barbotage ou bain d'huile) : l'huile est pompée depuis un réservoir central à un débit d'environ 3 à 10 L/min par engrenage, filtrée à une granulométrie de 10 à 25 µm, puis injectée par des buses dirigées vers la zone d'entrée de l'engrènement. Ce même circuit d'huile alimente généralement le support de pignons. engrenages hélicoïdauxLes accouplements de broche et les paliers lisses nécessitent une huile de qualité spécifique. L'huile minérale pour engrenages ISO VG 220–320, avec additifs anti-usure et anti-mousse, est la norme pour la plupart des applications sur les pignons des laminoirs. Des formulations renforcées, avec une teneur accrue en agents anti-usure, sont préconisées pour le traitement des aciers à haute résistance (générant des pics de chocs plus importants). La température de l'huile est cruciale : elle doit être supérieure à 30–35 °C au niveau du filtre et de la pompe pour un débit adéquat, mais inférieure à 55–60 °C au niveau de l'engrènement pour une épaisseur de film EHL optimale.
Demande de renseignements concernant un support de pignon de laminoir et un ensemble d'engrenages hélicoïdaux
Veuillez indiquer le type de broyeur, le module, la vitesse de laminage, le couple de laminage et les données connues relatives aux chocs de mordant. Korea Ever-Power calcule le facteur de service effectif, vérifie les caractéristiques du matériau et le traitement thermique, et fournit l'ensemble complet d'engrenages appariés, accompagné de la documentation de l'analyseur d'engrenages et d'un certificat d'appariement.
M16–M50 · Jeu apparié (3 ou 4 vitesses) · Induction 42CrMo4 · Cémentation 17CrNiMo6 · Amortissement efficace KA_eff · Couronnement du plomb · Quantité minimale de commande : 1 jeu
Éditeur : Cxm
