Architettura del supporto pignone: scopo e configurazione meccanica
Il pignone di un laminatoio svolge una funzione specifica che lo distingue da un normale riduttore di velocità: riceve un singolo albero motore in ingresso e ripartisce la coppia in modo equo tra due alberi di uscita, ovvero i mandrini che azionano i rulli di lavoro superiore e inferiore del laminatoio. Nella maggior parte dei laminatoi a caldo per nastri e lamiere, il pignone opera con un rapporto di trasmissione 1:1: entrambi gli alberi di uscita ruotano alla stessa velocità dell'albero di ingresso, mantenendo sincronizzata la velocità della superficie dei rulli. La riduzione di velocità dalla velocità del motore alla velocità di laminazione viene effettuata da un riduttore di velocità principale separato, posto a monte del pignone.
Un ingranaggio elicoidale di ingresso (azionato dal motore tramite il riduttore principale) ingrana con due ingranaggi elicoidali di uscita identici dello stesso diametro. I due ingranaggi di uscita azionano i mandrini di rulli superiore e inferiore. Il rapporto 1:1 significa che tutti e tre gli ingranaggi del pignone hanno lo stesso numero di denti: il pignone di ingresso è posizionato tra i due ingranaggi di uscita, in genere con uguale simmetria assiale per bilanciare i carichi sui cuscinetti.
Due gruppi di pignoni tandem in serie, ciascuno con rapporto 1:1, che consentono di azionare un laminatoio a 4 rulli (rulli di supporto + rulli di lavoro) con una singola coppia di motori. Il gruppo di pignoni doppio contiene quattro ingranaggi elicoidali identici e la corrispondenza del gioco tra tutti e quattro deve essere verificata prima del montaggio: un requisito di accoppiamento complesso simile a quello dell'accoppiamento degli ingranaggi elicoidali doppi (Art. 55).
Shock da morso: l'evento di carico determinante per gli ingranaggi elicoidali del supporto pignone
L'evento meccanico più critico in un supporto pignone di un laminatoio si verifica quando il bordo anteriore di una billetta, lastra o nastro di acciaio caldo entra in contatto per la prima volta con i rulli di lavoro rotanti: l'evento di "morso". Al momento del morso, lo spazio tra i rulli deve essere compresso per avviare la deformazione plastica del pezzo, il che richiede un aumento improvviso e consistente della coppia di laminazione rispetto alla coppia di laminazione a regime.
Fattore di shock del morso (rapporto tra coppia di picco e coppia costante):
Banco di sgrossatura (prima riduzione, lastra spessa ≥ 100 mm): T_bite/T_roll = 1,8–3,0
Posizione intermedia (riduzione moderata): T_morso/T_rotolamento = 1,4–2,0
Supporto di finitura (striscia sottile, ingresso liscio): T_bite/T_roll = 1,1–1,5
Durata: tipicamente 0,05–0,20 secondi (il tempo necessario affinché il bordo d'attacco attraversi il
gioco di rotolamento e coppia di rotolamento per stabilizzarsi al valore di rotolamento costante)
Frequenza: da 60 a 180 eventi di morso all'ora in un laminatoio di sgrossatura a caldo in funzione continua
Lo shock del morso viene trasmesso direttamente attraverso il supporto del pignone ingranaggio elicoidale impostato senza alcuna attenuazione meccanica — a differenza degli azionamenti dei miscelatori di gomma (Art64) dove un giunto idraulico limita parzialmente il picco di avviamento, i supporti pignone dei laminatoi hanno una trasmissione rigida dal motore ai rulli. La dinamica torsionale della trasmissione tra motore e mandrino del rullo di lavoro converte l'evento di morso in un'oscillazione smorzata: il picco di coppia di morso si propaga all'indietro attraverso il mandrino, gli ingranaggi elicoidali del supporto pignone, il riduttore principale e il motore, eccitando modi torsionali dell'intero sistema meccanico.
Cuscinetti a manicotto con film d'olio: perché modificano le specifiche degli ingranaggi elicoidali
Supporto pignone a modulo grande ingranaggio elicoidale — M32, 42CrMo4 temprato a induzione, montato su cuscinetti a film d'olio (manicotto idrodinamico). Il cuscinetto a manicotto supporta l'intera forza di separazione dei rulli (fino a 5.000–15.000 kN nei laminatoi per lamiere pesanti) e deve mantenere l'integrità del film d'olio a tutte le velocità di laminazione, compreso il breve periodo a bassa velocità all'inizio e alla fine di ogni pezzo laminato.
Vincolo di velocità minima imposto dai cuscinetti a film d'olio
I cuscinetti a strisciamento a film d'olio nei supporti del pignone sono idrodinamici: il film d'olio viene generato dalla rotazione dell'albero all'interno del cuscinetto. Al di sotto di una velocità superficiale minima dell'albero (tipicamente 0,3-0,8 m/s sul perno), il film d'olio si rompe e si verifica un contatto metallo-metallo nel cuscinetto. Questo vincolo di velocità minima ha una conseguenza diretta per il supporto del pignone. ingranaggio elicoidaleIl laminatoio non può funzionare al di sotto di una velocità minima di laminazione e la laminazione non deve arrestarsi con il pezzo in lavorazione nell'intercapedine (il che causerebbe il funzionamento a secco del cuscinetto sotto la forza di separazione dei rulli). La morsura a bassa velocità, in cui la velocità di laminazione viene ridotta per consentire al pezzo di entrare delicatamente, è limitata dalla velocità minima del film d'olio, creando una velocità di morsura minima che influisce sul programma di laminazione e sulla gamma di spessori del prodotto che il laminatoio può produrre.
Distribuzione del carico sui cuscinetti e carico sui denti degli ingranaggi
A differenza dei cuscinetti a rulli (che possono essere precaricati a gioco zero), i cuscinetti a manicotto a film d'olio hanno un gioco di funzionamento finito (tipicamente 0,05–0,20 mm radialmente). Questo gioco significa che l'albero del pignone di ingresso può flettersi all'interno del suo cuscinetto, modificando la distanza tra i centri di ingresso e di uscita. ingranaggi elicoidali sotto carichi di morso variabili. Korea Ever-Power specifica la bombatura del piombo sui denti degli ingranaggi elicoidali del supporto del pignone (C_β = 20–50 µm, vedi Art46) specificamente per compensare questa flessione dell'albero dipendente dal carico all'interno del gioco del cuscinetto a manicotto, mantenendo un contatto superficiale adeguato sotto il peggior carico d'urto di morso senza concentrazione di spigoli che causerebbe uno schiacciamento prematuro della carcassa alle estremità della faccia.
Selezione dei materiali e dei moduli per ingranaggi elicoidali del supporto pignone
| Tipo di mulino | Modulo Mn | Larghezza del viso b | Materiale | Trattamento termico | Coppia di uscita tipica |
|---|---|---|---|---|---|
| supporto per finitura a caldo | M20–M30 | 300–500 mm | 17CrNiMo6 | Carburato HRC 58–62 | 500.000–2.000.000 N·m per fila |
| banco di sgrossatura a caldo | M32–M50 | 500–800 mm | 42CrMo4 o 17CrNiMo6 | Induzione HRC 50–55 o carburato | 1.000.000–5.000.000 N·m per filamento |
| Laminatoio a piastre (monoblocco) | M40–M60 | 600–1.000 mm | 42CrMo4 | Induzione HRC 50–55 | 2.000.000–10.000.000 N·m |
| Laminatoio per barre e tondini (sezione piccola) | M16–M24 | 200–400 mm | 17CrNiMo6 | Carburato HRC 58–62 | 50.000–500.000 N·m |
Per supporto pignone laminatoio a piastre ingranaggi elicoidali Nelle leghe M40–M60, il diametro della sezione grezza di 1.500–2.500 mm supera la profondità di temprabilità di qualsiasi acciaio cementabile: il 17CrNiMo6 cementa in modo affidabile sezioni fino a circa 500 mm di diametro. Nella lega M50 con z = 25, il diametro primitivo è di circa 1.330 mm e il diametro della sezione grezza è di circa 1.400–1.500 mm. Questa dimensione della sezione richiede la tempra a induzione del 42CrMo4 (tempra solo della superficie del dente, lasciando il nucleo a QT HB 280–320) come unico trattamento termico pratico. Il limite σ_H raggiunto (820–950 MPa) è inferiore a quello cementato (1.600–1.800 MPa), ma la resistenza alla flessione statica a coppie di torsione da morso è in realtà meglio mantenuta perché il nucleo QT più tenace resiste alla propagazione delle cricche dagli impatti da morso in modo più efficace rispetto a un involucro cementato con una superficie ad alto contenuto di carbonio relativamente fragile.
Attacco universale del mandrino: l'interfaccia tra il supporto del pignone e il rullo di lavoro.
Gli alberi di uscita del supporto pignone si collegano ai colli dei rulli di lavoro tramite perni cardanici (chiamati anche perni cardanici o perni a ingranaggi): giunti flessibili che compensano il disallineamento angolare tra l'asse centrale dell'albero di uscita del supporto pignone e l'asse centrale del collo del rullo, che varia al variare dell'apertura del gap dei rulli per diversi spessori del prodotto. Il perno cardanico trasmette sia la coppia di laminazione che l'urto di presa al rullo di lavoro, consentendo al contempo una deflessione angolare di ±3–15°. Il supporto pignone è fornito da Ever-Power Korea. ingranaggio elicoidale Il set è dimensionato e predisposto per le dimensioni di connessione della flangia del mandrino universale, confermando che il diametro dell'albero di uscita e il cerchio dei bulloni della flangia siano compatibili con le specifiche del mandrino del cliente prima della produzione.
Korea Ever-Power — Fornitura di ingranaggi elicoidali per supporto pignone laminatoio
Produzione e collaudo finale di un supporto per pignone di laminatoio da parte di Ever-Power, Corea del Sud. ingranaggio elicoidale — M32, larghezza della faccia 600 mm, 42CrMo4 temprato a induzione HRC 52. Il fattore di servizio per gli urti da morso (KA_eff = 2,5 per questo banco di sgrossatura) e la bombatura del passo (C_β = 35 µm per la compensazione della deflessione del cuscinetto a manicotto) sono entrambi confermati nella documentazione d'ordine.
La Corea Ever-Power produce ingranaggi a taglio elicoidale per supporti pignone laminatoi da M16 a M50, larghezze faccia 200–1.000 mm, in 17CrNiMo6 cementato (M16–M32) e 42CrMo4 temprato a induzione (M32–M50+). Il fattore di servizio shock morso, la specifica di bombatura del passo e il controllo di flessione statica al picco di coppia di morso sono tutti inclusi nella documentazione d'ordine come standard. Come diretto produttore di ingranaggi elicoidali, Korea Ever-Power produce anche il set completo abbinato (pignone di ingresso + due pignoni di uscita) con misurazioni verificate tramite analizzatore di ingranaggi e abbinamento confermato tra tutti e tre gli ingranaggi, essenziale per una distribuzione bilanciata del carico. Sfoglia il gamma di prodotti per ingranaggi elicoidali per laminatoi e applicazioni industriali pesanti.
Domande frequenti
A M32–M50 e velocità di rotolamento di 0,5–10 m/s di velocità della linea di passo, un ingranaggio cilindrico avrebbe ε_α = 1,2–1,6 (rapporto di contatto trasversale) — il che significa che ogni coppia di denti sopporta brevemente l'intera coppia da sola nelle transizioni tra contatto a coppia singola e a doppia coppia. Per un banco di sgrossatura che trasmette 2.000.000 N·m con shock di morso pari a 2,5 volte il valore nominale, la forza istantanea dei denti al contatto a coppia singola sarebbe enorme. ingranaggio elicoidale con β = 15–20° e larghezza della faccia 600 mm si ottiene ε_β = 1,0–1,3 oltre a ε_α, quindi nessun momento nel ciclo di ingranamento è portato da meno dell'equivalente di ε_α + ε_β coppie di denti simultaneamente. Questa ripartizione del carico è il motivo per cui ingranaggi elicoidali Abbiamo sostituito gli ingranaggi cilindrici a denti dritti in tutti i moderni supporti pignone dei laminatoi: la transizione di forza più fluida riduce significativamente l'amplificazione dello shock di innesto e l'eccitazione della risonanza torsionale che causa danni alla trasmissione.
Un pignone di supporto per sgrossatura in acciaio 42CrMo4 temprato a induzione (M40, HRC 52) ben specificato, in una produzione continua di nastri a caldo a 120 operazioni di taglio all'ora, raggiunge circa 5-10 anni di servizio prima che l'usura o la fatica dei denti ne richiedano la sostituzione. Il principale meccanismo di usura è l'usura abrasiva dovuta a scaglie di ossido e particelle di scaglia di laminazione che penetrano nell'alloggiamento del supporto del pignone (nonostante gli alloggiamenti sigillati) e contaminano l'olio del cambio. Supporto del pignone cementato in acciaio 17CrNiMo6 ingranaggi elicoidali (nei moduli più piccoli M16–M24 per i supporti di finitura) raggiungono in genere 8–15 anni di servizio con una lubrificazione corretta. Il danno da shock da morso (fatica da flessione della radice del dente dovuta agli eventi di sovraccarico ciclico) è il meccanismo di fatica dominante piuttosto che la fatica da contatto di Hertz, motivo per cui il controllo statico della flessione alla coppia di morso regola il supporto del pignone ingranaggio elicoidale specifica più del controllo della sollecitazione di contatto a fatica alla coppia di rotolamento nominale.
Sì — Korea Ever-Power fornisce supporti per pignone ingranaggio elicoidale I set (tutti e tre o quattro gli ingranaggi) vengono assemblati come un set abbinato con continuità di passo confermata tra tutti gli ingranaggi. L'abbinamento è importante perché: (1) se i due ingranaggi di uscita hanno errori di passo leggermente diversi rispetto al pignone di ingresso, un rullo gira leggermente più velocemente dell'altro, causando una deviazione incrociata dei rulli che torce il pezzo in lavorazione nell'intercapedine di laminazione, creando un difetto di forma; (2) i due ingranaggi di uscita devono avere lo stesso spessore del dente (gioco uguale al pignone di ingresso) per garantire una distribuzione uniforme della coppia: un set non abbinato trasmette una coppia proporzionalmente maggiore attraverso l'ingranamento più stretto, sovraccaricando un ingranaggio. Korea Ever-Power misura tutti gli ingranaggi in un set di pignoni sullo stesso analizzatore di ingranaggi e documenta la fase del passo e il gioco per ogni coppia prima della spedizione.
I supporti per pignoni dei laminatoi utilizzano un sistema di lubrificazione a circolazione d'olio (non a sbattimento o a bagno d'olio): l'olio viene pompato da un serbatoio centrale a una velocità di circa 3-10 L/min per ogni ingranamento, filtrato a 10-25 µm e iniettato attraverso ugelli diretti verso la zona di ingresso dell'ingranamento dei denti. Lo stesso circuito dell'olio serve in genere il supporto del pignone. ingranaggi elicoidali, gli accoppiamenti del mandrino e i cuscinetti a manicotto. Grado dell'olio: l'olio per ingranaggi minerale ISO VG 220–320 con additivi antiusura e antischiuma è standard per la maggior parte delle applicazioni di supporti pignone nei laminatoi. Formulazioni per impieghi gravosi con un pacchetto antiusura maggiorato sono specificate quando il laminatoio lavora acciai ad alta resistenza (che generano picchi di shock di morso più elevati). Il controllo della temperatura dell'olio è importante: l'olio deve essere superiore a 30–35 °C al filtro e alla pompa per mantenere un flusso adeguato, ma inferiore a 55–60 °C all'ingranamento per mantenere uno spessore adeguato del film EHL.
Richiesta di informazioni sul set di ingranaggi elicoidali per supporto pignone laminatoio.
Fornite il tipo di laminatoio, il modulo, la velocità di laminazione, la coppia di laminazione e i dati noti relativi allo shock di morso. Korea Ever-Power calcola il fattore di servizio effettivo, conferma il materiale e il trattamento termico e fornisce il set completo abbinato con la documentazione dell'analizzatore di ingranaggi e il certificato di abbinamento.
Gamma di prodotti per ingranaggi elicoidali
M16–M50 · Set abbinato (3 o 4 ingranaggi) · Induzione 42CrMo4 · Carburazione 17CrNiMo6 · Morso ammortizzante KA_eff · Bombatura in piombo · Quantità minima d'ordine 1 set
Redattore: Cxm
