पिनियन स्टैंड आर्किटेक्चर — उद्देश्य और यांत्रिक विन्यास
रोलिंग मिल में पिनियन स्टैंड का एक विशिष्ट उद्देश्य होता है जो इसे एक मानक गति-घटाने वाले गियरबॉक्स से अलग करता है: यह एक एकल मोटर इनपुट शाफ्ट लेता है और टॉर्क को दो आउटपुट शाफ्टों के बीच समान रूप से विभाजित करता है - ये आउटपुट शाफ्ट रोलिंग स्टैंड के ऊपरी और निचले वर्क रोल को चलाने वाले स्पिंडल होते हैं। अधिकांश हॉट स्ट्रिप और प्लेट मिलों में, पिनियन स्टैंड 1:1 गियर अनुपात पर काम करता है - दोनों आउटपुट शाफ्ट इनपुट शाफ्ट के समान गति से घूमते हैं, जिससे सिंक्रोनाइज़्ड रोल सतह वेग बना रहता है। मोटर गति से रोलिंग गति तक गति में कमी पिनियन स्टैंड के ऊपर स्थित एक अलग मुख्य ड्राइव रिड्यूसर द्वारा की जाती है।
एक इनपुट हेलिकल गियर (जो मुख्य रिड्यूसर के माध्यम से मोटर द्वारा संचालित होता है) समान व्यास वाले दो समान आउटपुट हेलिकल गियरों के साथ जुड़ता है। ये दोनों आउटपुट गियर ऊपरी और निचले रोल स्पिंडल को चलाते हैं। 1:1 अनुपात का अर्थ है कि पिनियन स्टैंड के तीनों गियरों में दांतों की संख्या समान होती है - इनपुट पिनियन गियर दो आउटपुट गियरों के बीच स्थित होता है, आमतौर पर बेयरिंग लोड को संतुलित करने के लिए समान अक्षीय समरूपता के साथ।
दो पिनियन स्टैंड श्रृंखला में लगे होते हैं, प्रत्येक का अनुपात 1:1 होता है, जिससे एक चार-स्तरीय रोलिंग मिल (बैकअप रोल + वर्क रोल) को एक ही मोटर जोड़ी से चलाया जा सकता है। डबल पिनियन स्टैंड में चार समान हेलिकल गियर होते हैं, और असेंबली से पहले चारों के बीच बैकलैश मिलान की पुष्टि करना आवश्यक है - यह एक जटिल मिलान-सेट आवश्यकता है जो डबल हेलिकल गियर मिलान (अनुच्छेद 55) के समान है।
बाइट शॉक — पिनियन स्टैंड हेलिकल गियर के लिए निर्णायक भार घटना
रोलिंग मिल पिनियन स्टैंड में सबसे गंभीर यांत्रिक घटना तब घटित होती है जब गर्म स्टील बिलेट, स्लैब या स्ट्रिप का अग्रणी किनारा पहली बार घूमते हुए वर्क रोल के संपर्क में आता है - इसे "बाइट" घटना कहते हैं। बाइट के क्षण में, वर्कपीस के प्लास्टिक विरूपण को शुरू करने के लिए रोल गैप को संपीड़ित किया जाना चाहिए, जिसके लिए स्थिर अवस्था रोलिंग टॉर्क से ऊपर रोल टॉर्क में अचानक और बड़ी वृद्धि की आवश्यकता होती है।
काटने का झटका कारक (पीक और स्थिर टॉर्क का अनुपात):
रफिंग स्टैंड (प्रथम रिडक्शन, मोटी स्लैब ≥ 100 मिमी): T_bite/T_roll = 1.8–3.0
मध्यवर्ती स्तर (मध्यम कमी): T_bite/T_roll = 1.4–2.0
फिनिशिंग स्टैंड (पतली पट्टी, सुगम प्रवेश): टी_बाइट/टी_रोल = 1.1–1.5
अवधि: आमतौर पर 0.05–0.20 सेकंड (अग्रणी किनारे को पार करने में लगने वाला समय)
रोल गैप और रोलिंग टॉर्क को स्थिर रोलिंग मान पर स्थिर करने के लिए)
आवृत्ति: लगातार चलने वाली हॉट स्ट्रिप रफिंग मिल में प्रति घंटे 60-180 बार काटने की घटनाएं
काटने का झटका सीधे पिनियन स्टैंड के माध्यम से संचारित होता है। हेलिकल गियर बिना किसी यांत्रिक क्षीणन के स्थापित - रबर मिक्सर ड्राइव (आर्ट 64) के विपरीत, जहां एक द्रव युग्मन स्टार्टअप शिखर को आंशिक रूप से सीमित करता है, रोलिंग मिल पिनियन स्टैंड में मोटर से रोल तक एक कठोर ड्राइव ट्रेन होती है। मोटर और वर्क रोल स्पिंडल के बीच ड्राइव ट्रेन की मरोड़ गतिकी बाइट घटना को एक मंद दोलन में परिवर्तित करती है - बाइट टॉर्क स्पाइक स्पिंडल, पिनियन स्टैंड हेलिकल गियर, मुख्य रिड्यूसर और मोटर के माध्यम से वापस फैलता है, जिससे संपूर्ण यांत्रिक प्रणाली के मरोड़ मोड उत्तेजित होते हैं।
ऑयल फिल्म स्लीव बेयरिंग — ये हेलिकल गियर के विनिर्देशों को क्यों बदलते हैं?
बड़े मॉड्यूल पिनियन स्टैंड हेलिकल गियर — M32, 42CrMo4 इंडक्शन हार्डनिंग प्रक्रिया से गुज़रा हुआ, ऑयल फिल्म (हाइड्रोडायनामिक स्लीव) बेयरिंग पर लगा हुआ। स्लीव बेयरिंग संपूर्ण रोल पृथक्करण बल (भारी प्लेट मिलों में 5,000–15,000 kN तक) को सहन करता है और प्रत्येक रोल्ड पीस के प्रारंभ और अंत में कम गति की संक्षिप्त अवधि सहित सभी रोलिंग गतियों पर ऑयल फिल्म की अखंडता बनाए रखना आवश्यक है।
ऑयल फिल्म बियरिंग से न्यूनतम गति की बाधा
पिनियन स्टैंड में ऑयल फिल्म स्लीव बेयरिंग हाइड्रोडायनामिक होती हैं - बेयरिंग के अंदर शाफ्ट के घूमने से ऑयल फिल्म बनती है। शाफ्ट की सतह की न्यूनतम गति (आमतौर पर जर्नल पर 0.3–0.8 मीटर/सेकंड) से नीचे, ऑयल फिल्म टूट जाती है और बेयरिंग पर धातु से धातु का संपर्क हो जाता है। इस न्यूनतम गति सीमा का पिनियन स्टैंड पर सीधा प्रभाव पड़ता है। हेलिकल गियरमिल न्यूनतम रोल गति से कम पर काम नहीं कर सकती, और वर्कपीस के गैप में रहते हुए रोलिंग नहीं रुकनी चाहिए (क्योंकि इससे रोल के अलग करने वाले बल के कारण बेयरिंग सूख सकती है)। कम गति से बाइटिंग — जिसमें वर्कपीस को धीरे से अंदर जाने देने के लिए रोल की गति कम की जाती है — न्यूनतम तेल फिल्म गति द्वारा सीमित होती है, जिससे एक न्यूनतम बाइटिंग गति बनती है जो रोलिंग शेड्यूल और मिल द्वारा उत्पादित उत्पाद की मोटाई की सीमा को प्रभावित करती है।
बेयरिंग लोड वितरण और गियर टूथ लोड
रोलिंग एलिमेंट बेयरिंग (जिन्हें शून्य क्लीयरेंस तक प्रीलोड किया जा सकता है) के विपरीत, ऑयल फिल्म स्लीव बेयरिंग में एक सीमित रनिंग क्लीयरेंस (आमतौर पर 0.05–0.20 मिमी रेडियली) होता है। इस क्लीयरेंस का मतलब है कि इनपुट पिनियन शाफ्ट अपने बेयरिंग के भीतर विक्षेपित हो सकता है, जिससे इनपुट और आउटपुट के बीच की केंद्र दूरी बदल जाती है। पेचदार गियर विभिन्न भारों के तहत, कोरिया एवर-पावर पिनियन स्टैंड हेलिकल गियर के दांतों (C_β = 20–50 µm, देखें अनुच्छेद 46) पर लीड क्राउनिंग निर्दिष्ट करता है ताकि स्लीव बेयरिंग क्लीयरेंस के भीतर इस भार-निर्भर शाफ्ट विक्षेपण की भरपाई की जा सके — जिससे किनारों पर अत्यधिक दबाव के बिना पर्याप्त सतह संपर्क बना रहे, जिससे सतह के सिरों पर समय से पहले केस क्रशिंग न हो।
पिनियन स्टैंड हेलिकल गियर के लिए सामग्री और मॉड्यूल का चयन
| मिल प्रकार | मॉड्यूल एमएन | फेस चौड़ाई b | सामग्री | उष्मा उपचार | विशिष्ट आउटपुट टॉर्क |
|---|---|---|---|---|---|
| हॉट स्ट्रिप फिनिशिंग स्टैंड | एम20–एम30 | 300–500 मिमी | 17CrNiMo6 | कार्बराइज्ड एचआरसी 58–62 | 500,000–2,000,000 N·m प्रति स्टैंड |
| हॉट स्ट्रिप रफिंग स्टैंड | एम32–एम50 | 500–800 मिमी | 42CrMo4 या 17CrNiMo6 | इंडक्शन एचआरसी 50-55 या कार्बराइज्ड | 1,000,000–5,000,000 N·m प्रति स्टैंड |
| प्लेट मिल (सिंगल स्टैंड) | एम40–एम60 | 600–1,000 मिमी | 42CrMo4 | प्रेरण एचआरसी 50–55 | 2,000,000–10,000,000 एन·एम |
| बार और रॉड मिल (छोटा भाग) | एम16–एम24 | 200–400 मिमी | 17CrNiMo6 | कार्बराइज्ड एचआरसी 58–62 | 50,000–500,000 एन·एम |
प्लेट मिल पिनियन स्टैंड के लिए पेचदार गियर M40–M60 ग्रेड में, 1,500–2,500 मिमी का ब्लैंक सेक्शन व्यास किसी भी कार्बराइजिंग-ग्रेड स्टील की कठोरता गहराई से अधिक होता है — 17CrNiMo6 लगभग 500 मिमी व्यास तक के सेक्शन को विश्वसनीय रूप से कार्बराइज कर सकता है। M50 ग्रेड में z = 25 के साथ, पिच व्यास लगभग 1,330 मिमी और ब्लैंक व्यास लगभग 1,400–1,500 मिमी होता है। इस सेक्शन आकार के लिए 42CrMo4 इंडक्शन हार्डनिंग (केवल दांत की सतह को कठोर करना, कोर को QT HB 280–320 पर छोड़ना) ही एकमात्र व्यावहारिक ऊष्मा उपचार विधि है। प्राप्त σ_H सीमा (820-950 एमपीए) कार्बराइज्ड (1,600-1,800 एमपीए) की तुलना में कम है, लेकिन बाइट शॉक टॉर्क पर स्थिर बेंडिंग स्ट्रेंथ वास्तव में बेहतर बनी रहती है क्योंकि अधिक मजबूत क्यूटी कोर अपेक्षाकृत भंगुर उच्च-कार्बन सतह वाले कार्बराइज्ड केस की तुलना में बाइट शॉक प्रभावों से दरार प्रसार का अधिक प्रभावी ढंग से प्रतिरोध करता है।
यूनिवर्सल स्पिंडल कनेक्शन — पिनियन स्टैंड और वर्क रोल के बीच का इंटरफ़ेस
पिनियन स्टैंड के आउटपुट शाफ्ट यूनिवर्सल स्पिंडल (जिन्हें कार्डन स्पिंडल या गियर स्पिंडल भी कहा जाता है) के माध्यम से वर्क रोल नेक से जुड़ते हैं। ये लचीले कपलिंग पिनियन स्टैंड आउटपुट शाफ्ट सेंटरलाइन और रोल नेक सेंटरलाइन के बीच कोणीय मिसअलाइनमेंट को समायोजित करते हैं, जो विभिन्न उत्पाद मोटाई के लिए रोल गैप ओपनिंग में परिवर्तन के साथ बदलता रहता है। यूनिवर्सल स्पिंडल रोलिंग टॉर्क और बाइट शॉक दोनों को वर्क रोल तक पहुंचाता है, साथ ही ±3–15° के कोणीय विक्षेपण की अनुमति देता है। कोरिया एवर-पावर पिनियन स्टैंड की आपूर्ति करता है। हेलिकल गियर उत्पादन से पहले, यूनिवर्सल स्पिंडल फ्लेंज कनेक्शन के आयामों को निर्धारित और स्वीकृत कर लिया गया है, यह पुष्टि करते हुए कि आउटपुट शाफ्ट का व्यास और फ्लेंज बोल्ट सर्कल ग्राहक के स्पिंडल विनिर्देश के साथ संगत हैं।
कोरिया एवर-पावर — रोलिंग मिल पिनियन स्टैंड हेलिकल गियर की आपूर्ति
कोरिया एवर-पावर द्वारा निर्मित रोलिंग मिल पिनियन स्टैंड का निर्माण और अंतिम निरीक्षण हेलिकल गियर — M32, फेस चौड़ाई 600 मिमी, 42CrMo4 इंडक्शन हार्डनिंग, HRC 52। बाइट शॉक सर्विस फैक्टर (KA_eff = 2.5 इस रफिंग स्टैंड के लिए) और लीड क्राउनिंग (C_β = 35 µm स्लीव बेयरिंग डिफ्लेक्शन कम्पेनसेशन के लिए) दोनों की पुष्टि ऑर्डर दस्तावेज़ में की गई है।
कोरिया एवर-पावर उत्पादन करता है हेलिकल कट गियर M16 से M50 तक रोलिंग मिल पिनियन स्टैंड के लिए, फेस की चौड़ाई 200–1,000 मिमी, 17CrNiMo6 कार्बराइज्ड (M16–M32) और 42CrMo4 इंडक्शन हार्डन्ड (M32–M50+) में उपलब्ध। बाइट शॉक सर्विस फैक्टर, लीड क्राउनिंग स्पेसिफिकेशन और बाइट पीक टॉर्क पर स्टैटिक बेंडिंग चेक, ये सभी ऑर्डर डॉक्यूमेंटेशन में मानक के रूप में शामिल हैं। हेलिकल गियर निर्माताकोरिया की एवर-पावर कंपनी, संतुलित लोड शेयरिंग के लिए आवश्यक, सत्यापित गियर एनालाइज़र माप और तीनों गियरों के बीच पुष्ट मिलान के साथ संपूर्ण मिलान सेट (इनपुट पिनियन + दो आउटपुट पिनियन) का भी उत्पादन करती है। ब्राउज़ करें हेलिकल गियर उत्पाद श्रृंखला रोलिंग मिल और भारी औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों
M32–M50 और 0.5–10 m/s पिच-लाइन वेग की रोल गति पर, एक स्पर गियर का ε_α = 1.2–1.6 (अनुप्रस्थ संपर्क अनुपात) होगा — जिसका अर्थ है कि प्रत्येक दांत का जोड़ा एकल-जोड़ी और दोहरी-जोड़ी संपर्क के बीच संक्रमण पर थोड़े समय के लिए पूर्ण टॉर्क को अकेले वहन करता है। 2.5 गुना रेटेड बाइट शॉक के साथ 2,000,000 N·m संचारित करने वाले रफिंग स्टैंड के लिए, एकल-जोड़ी संपर्क पर तात्कालिक दांत बल बहुत अधिक होगा। हेलिकल गियर β = 15–20° और फेस चौड़ाई 600 mm के साथ, ε_α के अतिरिक्त ε_β = 1.0–1.3 प्राप्त होता है, इसलिए मेश चक्र में कोई भी मोमेंट एक साथ ε_α + ε_β टूथ पेयर्स के समतुल्य से कम द्वारा वहन नहीं किया जाता है। यही भार साझाकरण का कारण है। पेचदार गियर सभी आधुनिक रोलिंग मिल पिनियन स्टैंड में स्पर गियर को बदल दिया गया है: सुचारू बल संक्रमण से बाइट शॉक प्रवर्धन और मरोड़ अनुनाद उत्तेजना में काफी कमी आती है, जिससे ड्राइव ट्रेन को नुकसान होता है।
अच्छी तरह से निर्दिष्ट 42CrMo4 इंडक्शन हार्डन्ड रफिंग स्टैंड पिनियन (M40, HRC 52) निरंतर हॉट स्ट्रिप उत्पादन में 120 बाइट प्रति घंटे की दर से लगभग 5-10 वर्षों तक चलता है, जिसके बाद दांतों के घिसने या थकान के कारण इसे बदलने की आवश्यकता होती है। घिसाव का प्राथमिक कारण ऑक्साइड स्केल और मिल स्केल कणों से होने वाला अपघर्षक घिसाव है जो पिनियन स्टैंड हाउसिंग में प्रवेश करते हैं (सीलबंद हाउसिंग के बावजूद) और गियर तेल को दूषित करते हैं। 17CrNiMo6 कार्बराइज्ड पिनियन स्टैंड पेचदार गियर (फिनिशिंग स्टैंड के लिए छोटे मॉड्यूल M16–M24 में) सही लुब्रिकेशन के साथ आमतौर पर 8–15 साल तक सेवा प्रदान करते हैं। चक्रीय ओवरलोड घटनाओं से दांत की जड़ में होने वाली थकान (बाइट शॉक डैमेज) प्रमुख थकान तंत्र है, न कि हर्ट्ज़ कॉन्टैक्ट फटीग — यही कारण है कि बाइट टॉर्क पर स्टैटिक बेंडिंग चेक पिनियन स्टैंड को नियंत्रित करता है। हेलिकल गियर निर्धारित रोलिंग टॉर्क पर थकान संपर्क तनाव जांच से अधिक विनिर्देश।
जी हां — कोरिया एवर-पावर पिनियन स्टैंड की आपूर्ति करता है हेलिकल गियर सभी तीन या चार गियरों को एक मिलान सेट के रूप में तैयार किया जाता है, जिसमें सभी मेशों के बीच पिच की निरंतरता सुनिश्चित की जाती है। मिलान महत्वपूर्ण है क्योंकि: (1) यदि दो आउटपुट गियरों में इनपुट पिनियन के सापेक्ष पिच त्रुटियाँ थोड़ी भिन्न होती हैं, तो एक रोल दूसरे की तुलना में थोड़ा तेज़ घूमता है - जिससे क्रॉस-रोल तिरछापन होता है जो रोलिंग गैप में वर्कपीस को मोड़ देता है, जिससे आकार में दोष उत्पन्न होता है; (2) समान टॉर्क वितरण सुनिश्चित करने के लिए दोनों आउटपुट गियरों की दाँतों की मोटाई (इनपुट पिनियन के साथ समान बैकलैश) समान होनी चाहिए - एक बेमेल सेट तंग मेश के माध्यम से आनुपातिक रूप से अधिक टॉर्क संचारित करता है, जिससे एक गियर पर ओवरलोड हो जाता है। कोरिया एवर-पावर एक ही गियर विश्लेषक पर पिनियन स्टैंड सेट में सभी गियरों को मापता है और शिपमेंट से पहले प्रत्येक जोड़ी के लिए पिच फेजिंग और बैकलैश को दस्तावेज़ित करता है।
रोलिंग मिल पिनियन स्टैंड में परिसंचारी तेल स्नेहन प्रणाली (स्पलैश या ऑयल बाथ नहीं) का उपयोग किया जाता है - केंद्रीय जलाशय से लगभग 3-10 लीटर/मिनट प्रति गियर मेश की दर से तेल पंप किया जाता है, 10-25 माइक्रोमीटर तक फ़िल्टर किया जाता है, और दांतों के मेश प्रवेश क्षेत्र की ओर निर्देशित नोजल के माध्यम से इंजेक्ट किया जाता है। यही तेल परिपथ आमतौर पर पिनियन स्टैंड को भी सेवा प्रदान करता है। पेचदार गियरस्पिंडल कपलिंग और स्लीव बेयरिंग। तेल ग्रेड: अधिकांश रोलिंग मिल पिनियन स्टैंड अनुप्रयोगों के लिए ISO VG 220–320 मिनरल गियर ऑयल, जिसमें घिसाव-रोधी और झाग-रोधी योजक होते हैं, मानक है। उच्च-शक्ति वाले स्टील (जो उच्च बाइट शॉक पीक उत्पन्न करते हैं) की प्रोसेसिंग के लिए, अधिक घिसाव-रोधी पैकेज वाले हेवी-ड्यूटी फॉर्मूलेशन निर्दिष्ट किए जाते हैं। तेल के तापमान का नियंत्रण महत्वपूर्ण है — पर्याप्त प्रवाह बनाए रखने के लिए फ़िल्टर और पंप पर तेल का तापमान 30–35°C से ऊपर होना चाहिए, लेकिन पर्याप्त EHL फिल्म मोटाई बनाए रखने के लिए गियर मेश पर तापमान 55–60°C से नीचे होना चाहिए।
रोलिंग मिल पिनियन स्टैंड हेलिकल गियर सेट के बारे में पूछताछ
अपनी मिल का प्रकार, मॉड्यूल, रोल की गति, रोलिंग टॉर्क और ज्ञात बाइट शॉक डेटा प्रदान करें। कोरिया एवर-पावर प्रभावी सेवा कारक की गणना करता है, सामग्री और हीट ट्रीटमेंट की पुष्टि करता है, और गियर विश्लेषक दस्तावेज़ और मिलान प्रमाण पत्र के साथ पूरा मिलान सेट प्रदान करता है।
M16–M50 · मैचिंग सेट (3 या 4 गियर) · 42CrMo4 इंडक्शन · 17CrNiMo6 कार्बराइज्ड · बाइट शॉक KA_eff · लीड क्राउनिंग · न्यूनतम ऑर्डर मात्रा 1 सेट
संपादक: सीएक्सएम
