Architettura di azionamento per mulini e forni per cemento: dove vengono utilizzati gli ingranaggi elicoidali
La produzione di cemento utilizza tre grandi tipi di macchine rotanti che richiedono ingranaggio elicoidale azionamenti: il mulino a sfere (macinazione del clinker per produrre cemento), il mulino a rulli verticali (macinazione alternativa) e il forno rotante (calcinazione del calcare). Ognuno ha caratteristiche distinte. ingranaggio elicoidale requisiti:
Un mulino a sfere è un cilindro rotante (diametro 3-8 m, lunghezza 8-18 m) parzialmente riempito di sfere di acciaio da macinare. Il cilindro ruota a 12-20 giri/minuto azionato da una grande corona dentata (la "corona principale") imbullonata al corpo del mulino, che ingrana con un albero pignone azionato da un motore tramite un riduttore chiuso. I diametri della corona principale raggiungono i 6-12 m con moduli da M20 a M50. La disposizione a ingranaggi aperti viene utilizzata perché non esistono alloggiamenti chiusi pratici per queste dimensioni.
Un mulino a rulli verticale utilizza un tavolo azionato da un motore che ruota a 20–40 giri/minuto, con l'azionamento fornito attraverso un sistema multistadio chiuso ingranaggio elicoidale riduttore (tipicamente a stadi conici + elicoidali) che riduce la velocità del motore alla velocità del tavolo. La disposizione racchiusa protegge il ingranaggi elicoidali dall'ambiente altamente abrasivo della polvere di cemento. Modulo M12–M20 in acciaio 17CrNiMo6 cementato.
Un forno rotante è un cilindro inclinato massiccio (diametro 4–8 m, lunghezza 50–200 m, massa 500–5000 tonnellate) che ruota a 0,5–4 giri al minuto. Forno ingranaggio elicoidale Gli azionamenti utilizzano la stessa configurazione a ingranaggi conici aperti dei mulini a sfere, ma con l'ulteriore difficoltà rappresentata dall'eccentricità del forno (0,5-2 mm di disallineamento del guscio rispetto agli anelli di scorrimento) che crea una variazione periodica del carico alla frequenza di rotazione del forno.
Fattore di servizio per ingranaggi elicoidali per mulini di cemento: perché SF = 2,0–3,5
Il fattore di servizio (fattore di applicazione KA nella terminologia ISO 6336) per gli azionamenti dei mulini a sfere per cemento è significativamente più elevato rispetto a qualsiasi altra applicazione di questa serie. Tre eventi di carico indipendenti richiedono elevati fattori di servizio:
- Impatto catastrofico della carica sferica: Le sfere di macinazione in un mulino a sfere non rotolano semplicemente: vengono trasportate fino alla posizione approssimativa delle ore 2 dal cilindro rotante e poi precipitano ("a cascata") sulla punta della carica di sfere. Ogni evento di cataratta produce un picco di coppia breve ma di elevata intensità sul guscio del mulino e attraverso il ingranaggio elicoidale azionamento — tipicamente 150–200% di coppia nominale per 0,05–0,2 secondi. Alle tipiche velocità di rotazione del mulino a sfere (15 giri/minuto), questi eventi si verificano ogni 4 secondi in modo continuo durante il funzionamento.
- Riavvio della ricarica bloccata: Se un mulino a sfere viene arrestato con una carica di materiale umido che si solidifica durante l'arresto (carica congelata), la coppia di riavvio può raggiungere 300–500% del valore nominale mentre l'azionamento lavora per staccare il materiale solidificato. Questo è un evento raro ma catastrofico per sottodimensionato ingranaggio elicoidale unità.
- Aggiunta di sfere abrasive: Quando le sfere di macinazione vengono aggiunte al mulino in funzione (da una tramoggia sopraelevata), le singole sfere cadono fino a 2-3 metri prima di colpire il carico esistente, creando impulsi d'impatto ad alta frequenza che si trasmettono attraverso il guscio del mulino fino alla ruota dentata e al pignone.
L'effetto combinato di questi eventi di carico — quantificato attraverso misurazioni di coppia registrate su mulini in funzione — giustifica il fattore di servizio AGMA SF = 2,0–2,5 per il normale funzionamento e SF = 3,0–3,5 per la capacità di riavvio a carica congelata nel ingranaggio elicoidale e specifiche del pignone.
Materiali e trattamenti termici per ingranaggi elicoidali di grandi dimensioni per cementifici
Modulo grande ingranaggio elicoidale Per applicazioni di azionamento di mulini o forni per cemento: acciaio 42CrMo temprato a induzione HRC 50–55 per il pignone principale; acciaio fuso HB 220–280 per la corona dentata principale in configurazioni a ingranaggi aperti. Un fattore di servizio di 2,0–3,5 viene applicato alla coppia trasmessa nel calcolo della resistenza degli ingranaggi.
La scelta del materiale per il mulino per cemento ingranaggi elicoidali è determinato dalle dimensioni della sezione e dall'accessibilità al trattamento termico:
| Componente | Materiale tipico | Trattamento termico | Durezza | Motivo della scelta |
|---|---|---|---|---|
| Ingranaggio ad anello (diametro esterno 6–12 m) | acciaio fuso (0,35–0,45% C) o sezioni saldate | Normalizzare + temperamento o QT | HB 180–250 | Le dimensioni impediscono la cementazione o la cottura a induzione; fabbricato in segmenti imbullonati al corpo del mulino |
| Pignone (diametro esterno 0,4–1,2 m) | 42CrMo4 forgiato | Fianchi del dente induriti per induzione QT + | HRC del nucleo 28–35; HRC della superficie 50–55 | Sezione di diametro 300–600 mm — temprabilità adeguata dell'acciaio 42CrMo; la tempra a induzione sui fianchi del dente evita la distorsione dell'intera sezione. |
| Cambio in scatola ingranaggi elicoidali | 17CrNiMo6 forgiato | Gas carburato + macinato | HRC 58–62; spessore della capsula 1,2–2,5 mm | Cambio in scatola ingranaggi elicoidali (M12–M20) rientrano nella capacità di carburazione; materiale di prima qualità necessario per SF = 2,0+ e servizio continuo 24 ore |
Lubrificazione degli ingranaggi aperti: la sfida unica delle trasmissioni a ingranaggi principali
L'ingranaggio principale e il pignone aperti di un mulino a sfere o di un forno per cemento non possono utilizzare un bagno d'olio chiuso: l'ingranaggio è troppo grande e ruota in un ambiente di polvere abrasiva. Il sistema di lubrificazione deve applicare il lubrificante direttamente sui fianchi dei denti immediatamente prima dell'ingranamento, in genere utilizzando uno dei tre metodi seguenti:
Un ugello di spruzzatura diretto alla base del dente (appena prima dell'ingranamento) applica olio per ingranaggi aperti ISO VG 3000–6800 a intervalli di tempo prestabiliti (tipicamente 2–5 ml per metro di larghezza della faccia della ruota dentata principale ogni 3–5 minuti). L'olio deve avere una viscosità sufficiente a formare una pellicola protettiva tra le spruzzature e un'adesione sufficiente a resistere alla forza centrifuga che lo disperde alla velocità del bordo della ruota dentata principale.
Le tradizionali mescole bituminose-grafite (pasta semisolida riscaldata fino a raggiungere la viscosità di flusso prima dell'applicazione) vengono applicate a goccia sui fianchi dei denti in entrata. La grafite crea una pellicola di protezione contro le pressioni estreme nella zona di contatto; il bitume aderisce alla superficie del dente. Efficaci ma problematiche dal punto di vista ambientale; gli oli sintetici moderni per ingranaggi aperti sono le alternative preferite nella maggior parte dei mercati.
Pompa di lubrificazione controllata da PLC, attivata dal controllo dell'azionamento del mulino, che eroga un volume preciso di olio per ogni giro dell'ingranaggio. Si integra con il controllo di processo per aumentare la portata di lubrificazione durante i periodi di carico elevato (aggiunta di sfere) e ridurla durante i periodi di basso carico. La soluzione moderna e corretta per i mulini di cemento a funzionamento continuo. ingranaggio elicoidale e trasmissioni a pignone.
L'eccentricità del forno e il suo effetto sulla trasmissione a ingranaggi elicoidali
Un forno rotante di 200 m di lunghezza e 5 m di diametro ha un'eccentricità del pneumatico (anello di rotolamento) di 0,5–2 mm in condizioni operative dovute all'espansione termica, allo scorrimento del pneumatico e all'ovalizzazione del guscio. Questa eccentricità, combinata con la massa del forno di 3.000–5.000 tonnellate, produce una variazione periodica della forza radiale sull'ingranamento del pignone alla frequenza di rotazione del forno (0,5–4 RPM = 0,008–0,067 Hz). Per un ingranaggio elicoidale Quando il pignone si innesta con la ruota dentata principale del forno, questa variazione di forza a bassa frequenza crea cambiamenti alternati di spinta assiale (poiché F_a = F_t × tan β e F_t varia con il carico eccentrico) che i cuscinetti reggispinta dell'albero del pignone devono compensare. Korea Ever-Power raccomanda cuscinetti reggispinta a rulli sferici per gli alberi dei pignoni dei forni: la loro intrinseca capacità di compensazione del disallineamento tollera l'inclinazione ciclica dell'albero del pignone che accompagna il carico eccentrico del forno.
Korea Ever-Power — Capacità di ingranaggi elicoidali per mulini per cemento di grandi dimensioni
Korea Ever-Power produce ricambi e nuove installazioni ingranaggi a taglio elicoidale per azionamenti di mulini e forni per cemento da M8 a M50, con diametri fino a 2500 mm per pignoni e fino a 5000 mm per ingranaggi segmentati (forniti come segmenti di ingranaggi abbinati per l'assemblaggio in loco). Come diretto produttore di ingranaggi elicoidali, La forgiatura e la lavorazione interna di Ever-Power Corea gestiscono la produzione grezza per pignoni in 42CrMo (induzione) e 17CrNiMo6 (stadi del cambio in carter cementato) con documentazione completa che include verifica del materiale tramite spettrometro OES, test di durezza e misurazione con analizzatore di ingranaggi su tutti i denti. Sfoglia il gamma di prodotti per ingranaggi elicoidali per richieste relative all'industria del cemento.
Domande frequenti
Un ingranaggio principale di 10 metri di diametro pesa dalle 50 alle 200 tonnellate, ben oltre la capacità di qualsiasi singola pressa per forgiatura, forno o veicolo di trasporto. La produzione in segmenti (tipicamente da 4 a 8 segmenti per ingranaggio principale) consente di forgiare, trattare termicamente e lavorare con precisione ciascun segmento in un'officina standard, per poi assemblarlo in loco mediante bullonatura alla flangia del guscio del mulino. ingranaggio elicoidale Il passo dei denti in corrispondenza delle giunzioni dei segmenti deve essere perfettamente abbinato e la concentricità degli ingranaggi assemblati verificata mediante misurazione dell'eccentricità prima della messa in servizio. Korea Ever-Power fornisce segmenti di ingranaggi principali in un set abbinato con continuità del passo verificata in tutte le giunzioni.
Sì, è una pratica comune per prolungare la durata utile. La ruota dentata principale è tipicamente caricata su un solo fianco del dente (il fianco motore nella normale direzione di rotazione). Dopo 3-5 anni di funzionamento, se il fianco non motore è ancora usurato, la ruota dentata principale può essere capovolta assialmente (invertita sulla sua flangia di montaggio) per portare in servizio il fianco non usurato come nuovo fianco motore, raddoppiando di fatto la durata utile prima della sostituzione. La stessa inversione si applica al pignone. Questa pratica è specifica per le configurazioni di ingranaggi aperti dove è disponibile l'accesso per la capovolgimento; riduttore chiuso ingranaggi elicoidali non vengono invertiti durante il servizio.
In una coppia pignone-ingranaggio principale, il pignone compie circa z₂/z₁ giri per ogni giro dell'ingranaggio principale, il che significa che ogni dente del pignone si innesta z₂/z₁ volte più spesso di ogni dente dell'ingranaggio principale. Per un rapporto tipico di 8:1, ogni dente del pignone subisce 8 volte più cicli di fatica per unità di tempo rispetto a ogni dente dell'ingranaggio principale. Il pignone raggiunge quindi per primo il suo limite di fatica se entrambi sono realizzati con la stessa durezza. Indurendo il pignone a HRC 50-55 e lasciando l'ingranaggio principale a HB 220-250, la durata a fatica di entrambi i componenti viene approssimativamente equalizzata: la superficie più dura del pignone compensa il suo maggior numero di cicli con un σ_H lim più elevato, mentre la superficie più morbida dell'ingranaggio principale è adeguatamente protetta dalla sua minore frequenza di ciclo.
Con una lubrificazione adeguata (sistema di spruzzatura automatico, olio per ingranaggi aperti ISO VG 3000 alla velocità di applicazione specificata), i pignoni in acciaio 42CrMo temprato a induzione, utilizzati nei mulini a sfere per cemento, raggiungono una durata di servizio di 6-12 anni prima che l'usura dei denti superi il limite di perdita di spessore di 20-25%. Una lubrificazione inadeguata o l'olio contaminato riducono tale durata a 2-4 anni. Korea Ever-Power raccomanda un'ispezione visiva trimestrale dei fianchi dei denti degli ingranaggi aperti (misurando lo spessore del dente con un'impronta a filo di piombo o con un calibro) e la sostituzione del pignone quando lo spessore del dente sulla linea di passo è inferiore di oltre 15% rispetto alle specifiche originali, prima che la riduzione dello spessore della sezione inizi a compromettere la sicurezza contro la fatica da flessione della radice del dente.
Richiesta di informazioni sugli ingranaggi di trasmissione per mulini e forni per cemento.
Fornire il diametro del mulino o del forno, il modulo, il numero di denti e il grado del materiale attuale. Korea Ever-Power conferma le specifiche di sostituzione con il fattore di servizio aggiornato e la raccomandazione di tempra a induzione o cementazione, quindi produce l'ingranaggio secondo le specifiche confermate con la documentazione completa.
Gamma di prodotti per ingranaggi elicoidali
M8–M50 · Diametro esterno fino a 2500 mm · Ingranaggio segmentato · Induzione 42CrMo · Carburazione 17CrNiMo6 · Documentazione SF
Redattore: Cxm
