ピニオンスタンドの構造 — 目的と機械的構成
圧延機のピニオンスタンドは、一般的な減速機とは異なる特別な役割を果たします。それは、単一のモーター入力軸からトルクを受け取り、そのトルクを2つの出力軸（圧延スタンドの上部ロールと下部ロールを駆動するスピンドル）に均等に分配することです。ほとんどの熱間圧延機では、ピニオンスタンドは1：1の減速比で動作します。つまり、両方の出力軸は入力軸と同じ速度で回転し、ロール表面の速度を同期させます。モーター速度から圧延速度への減速は、ピニオンスタンドの上流にある別の主駆動減速機によって行われます。
入力ヘリカルギア（主減速機を介してモーターによって駆動される）は、同じ直径の2つの出力ヘリカルギアと噛み合います。2つの出力ギアは、上下のロールスピンドルを駆動します。1:1の比率は、ピニオンスタンド内の3つのギアすべてが同じ歯数を持つことを意味します。入力ピニオンギアは、ベアリングの負荷をバランスさせるために、通常は軸対称になるように、2つの出力ギアの間に配置されます。
1:1の減速比を持つ2つのタンデムピニオンスタンドを直列に接続することで、4段圧延機（バックアップロール＋ワークロール）を1組のモーターで駆動できます。ダブルピニオンスタンドには4つの同一のヘリカルギアが内蔵されており、組み立て前に4つすべてのバックラッシュのマッチングを確認する必要があります。これは、ダブルヘリカルギアマッチング（Art55）と同様の複雑なマッチングセット要件です。
噛み合い衝撃 ― ピニオンスタンド用ヘリカルギアにとって決定的な負荷事象
圧延機のピニオンスタンドにおいて最も深刻な機械的現象は、熱間加工された鋼片、スラブ、またはストリップの先端が回転するワークロールに初めて接触する「噛み合い」現象です。噛み合いの瞬間、ワークピースの塑性変形を開始させるためにロールギャップを圧縮する必要があり、そのためには定常状態の圧延トルクをはるかに超える急激かつ大幅なロールトルクの増加が求められます。
噛み込み衝撃係数（ピークトルクと定常トルクの比）：
粗削りスタンド（第1減肉、厚さ100mm以上の厚板）：T_bite/T_roll = 1.8～3.0
中間林分（中程度の伐採）：T_bite/T_roll = 1.4～2.0
仕上げスタンド（細いストリップ、滑らかな入口）：T_bite/T_roll = 1.1～1.5
所要時間：通常0.05～0.20秒（先端が通過する時間）
ロールギャップと転がりトルクを安定させ、定常転がり値に落ち着かせる）
頻度：連続運転中の熱間圧延機では、1時間あたり60～180回の切削イベントが発生する。
噛み込み時の衝撃はピニオンスタンドを通して直接伝達される。 ヘリカルギア 機械的な減衰が一切ない状態で設定されています。ゴムミキサーの駆動装置（Art64）では流体継手によって起動時のピークが部分的に制限されますが、圧延機のピニオンスタンドはモーターからロールまで剛性の駆動系を備えています。モーターとワークロールスピンドル間の駆動系のねじりダイナミクスにより、噛み合いイベントが減衰振動に変換されます。噛み合いトルクのスパイクは、スピンドル、ピニオンスタンドのヘリカルギア、メイン減速機、モーターを介して逆方向に伝播し、機械システム全体のねじりモードを励起します。
油膜スリーブベアリング ― ヘリカルギアの仕様を変更する理由
大型モジュールピニオンスタンド ヘリカルギア M32、42CrMo4誘導焼入れ鋼製、油膜（流体潤滑スリーブ）ベアリングに装着。スリーブベアリングはロール分離力全体（厚板圧延機では最大5,000～15,000 kN）を支え、各圧延材の開始時と終了時の短い低速期間を含むすべての圧延速度で油膜の完全性を維持する必要があります。
油膜軸受による最低速度制限
ピニオンスタンドの油膜スリーブベアリングは流体潤滑式で、ベアリング内部のシャフトの回転によって油膜が生成されます。シャフト表面の最小回転速度（ジャーナル部で通常0.3～0.8m/s）を下回ると、油膜が破壊され、ベアリングで金属同士の接触が発生します。この最小回転速度の制約は、ピニオンスタンドに直接的な影響を与えます。 ヘリカルギア圧延機は最低ロール速度を下回って運転することはできず、ワークピースがギャップ内に残ったまま圧延を停止してはならない（ワークピースがギャップ内に残ったまま停止すると、ロール分離力によってベアリングが空転してしまうため）。低速バイト（ワークピースがゆっくりと入るようにロール速度を落とす）は、最低油膜速度によって制限され、圧延スケジュールや圧延機で製造できる製品の厚さの範囲に影響を与える最低バイト速度が生じる。
ベアリング荷重分布と歯車歯荷重
転がり軸受（クリアランスをゼロに予圧できる）とは異なり、油膜スリーブ軸受には有限の運転クリアランス（通常、半径方向に0.05～0.20 mm）があります。このクリアランスにより、入力ピニオンシャフトは軸受内でたわみ、入力軸と出力軸の中心距離が変化します。 ヘリカルギア 様々な噛み込み荷重の下で、韓国エバーパワーは、スリーブベアリングクリアランス内の荷重依存のシャフトたわみを補償するために、ピニオンスタンドヘリカルギアの歯にリードクラウニング（C_β = 20～50 µm、Art46参照）を規定しています。これにより、最悪の噛み込み衝撃荷重の下でも適切な面接触を維持し、エッジ集中によって歯端が早期に潰れるのを防ぎます。
ピニオンスタンド用ヘリカルギアの材質およびモジュール選定
| ミルタイプ | モジュールMn | 面幅b | 材料 | 熱処理 | 標準出力トルク |
|---|---|---|---|---|---|
| ホットストリップ仕上げスタンド | M20～M30 | 300～500mm | 17CrNiMo6 | 浸炭処理済み、硬度HRC 58～62 | 1林分あたり500,000～2,000,000 N·m |
| 熱間ストリップ粗加工スタンド | M32～M50 | 500～800mm | 42CrMo4または17CrNiMo6 | 誘導加熱HRC 50～55または浸炭 | 1,000,000～5,000,000 N·m/林分 |
| 板圧延機（シングルスタンド） | M40～M60 | 600～1,000 mm | 42CrMo4 | 誘導加熱HRC 50～55 | 2,000,000～10,000,000 N·m |
| 棒鋼圧延機（小断面） | M16～M24 | 200～400mm | 17CrNiMo6 | 浸炭処理済み、硬度HRC 58～62 | 50,000～500,000 N・m |
プレートミル用ピニオンスタンド ヘリカルギア M40～M60では、ブランク部分の直径が1,500～2,500 mmとなり、あらゆる浸炭鋼の焼入れ深さを超えます。17CrNiMo6は、直径約500 mmまでの断面を確実に浸炭します。z = 25のM50では、ピッチ直径は約1,330 mm、ブランク直径は約1,400～1,500 mmです。この断面サイズでは、42CrMo4誘導焼入れ（歯面のみを焼入れし、コアはQT HB 280～320のままにする）が、唯一実用的な熱処理方法として必要となります。達成されたσ_H lim（820～950 MPa）は浸炭処理（1,600～1,800 MPa）よりも低いが、噛み込み衝撃トルクにおける静的曲げ強度は実際にはより良好に維持される。これは、より強靭なQTコアが、比較的脆い高炭素表面を持つ浸炭処理ケースよりも、噛み込み衝撃による亀裂の伝播に効果的に抵抗するためである。
ユニバーサルスピンドル接続部 ― ピニオンスタンドとワークロール間のインターフェース
ピニオンスタンドの出力軸は、ユニバーサルスピンドル（カルダンスピンドルまたはギアスピンドルとも呼ばれる）を介してワークロールネックに接続されます。ユニバーサルスピンドルは、製品の厚さによってロールギャップの開口部が変化するため、ピニオンスタンド出力軸の中心線とロールネックの中心線の間の角度ずれを吸収する柔軟なカップリングです。ユニバーサルスピンドルは、転がりトルクと噛み合い衝撃の両方をワークロールに伝達し、±3～15°の角度ずれを許容します。ピニオンスタンドは、韓国エバーパワー社が供給しています。 ヘリカルギア ユニバーサルスピンドルフランジ接続寸法に合わせて寸法を決定し、クリアランスを確保した上で、生産前に出力軸径とフランジボルト円周が顧客のスピンドル仕様と互換性があることを確認します。
韓国エバーパワー - 圧延機用ピニオンスタンド用ヘリカルギア供給
韓国エバーパワー社による圧延機ピニオンスタンドの製造および最終検査 ヘリカルギア — M32、面幅600 mm、42CrMo4誘導焼入れHRC 52。バイトショックサービス係数（この荒削りスタンドの場合KA_eff = 2.5）とリードクラウニング（スリーブベアリングたわみ補正の場合C_β = 35 µm）は、注文書で確認済みです。
韓国エバーパワーは ヘリカルカットギア 圧延機用ピニオンスタンド（M16～M50、フェース幅200～1,000mm）は、17CrNiMo6浸炭処理（M16～M32）および42CrMo4高周波焼入れ処理（M32～M50+）で製造されています。バイト衝撃サービス係数、リードクラウニング仕様、バイトピークトルク時の静的曲げチェックはすべて、標準として注文書に含まれています。 ヘリカルギアメーカー韓国のEver-Power社は、ギアアナライザーによる検証済みの測定値と、バランスの取れた負荷分散に不可欠な3つのギア間のマッチングが確認された、完全なマッチングセット（入力ピニオン＋2つの出力ピニオン）も製造しています。 ヘリカルギア製品群 圧延工場および重工業用途向け。
よくある質問
M32～M50、ピッチ線速度0.5～10m/sの転動速度では、平歯車のε_αは1.2～1.6（横方向接触比）となり、これは、単一歯対接触と二重歯対接触の遷移時に、各歯対が一時的に全トルクを単独で負担することを意味します。定格の2.5倍の噛み合い衝撃で2,000,000N·mを伝達する荒削りスタンドの場合、単一歯対接触時の瞬間的な歯力は膨大になります。 ヘリカルギア β = 15～20°、歯幅 600 mm の場合、ε_α に加えて ε_β = 1.0～1.3 が達成されるため、噛み合いサイクルのどのモーメントも、同時に ε_α + ε_β 歯対に相当する数よりも少ない歯対によって支えられることはありません。この荷重分担が、 ヘリカルギア 現代の圧延機のピニオンスタンドでは、平歯車に代わってこれらの歯車が使用されています。よりスムーズな力の伝達により、噛み合い時の衝撃増幅と、駆動系に損傷を与えるねじり共振励起が大幅に低減されます。
仕様が適切に設定された42CrMo4誘導焼入れ荒削りスタンドピニオン（M40、HRC 52）は、1時間あたり120回の噛み合いイベントで連続熱間ストリップ生産において、歯の摩耗または疲労による交換が必要になるまでに約5～10年の耐用年数を実現します。主な摩耗メカニズムは、ピニオンスタンドハウジング（密閉ハウジングにもかかわらず）に入り込み、ギアオイルを汚染する酸化スケールおよびミルスケール粒子による摩耗です。17CrNiMo6浸炭ピニオンスタンド ヘリカルギア （仕上げスタンド用の小型モジュールM16～M24では）適切な潤滑を行えば、通常8～15年の耐用年数を実現します。主な疲労メカニズムは、ヘルツ接触疲労ではなく、噛み込み衝撃による損傷（周期的な過負荷による歯根の曲げ疲労）です。そのため、噛み込みトルクでの静的曲げチェックがピニオンスタンドの性能を左右します。 ヘリカルギア 定格転がりトルクにおける疲労接触応力チェックよりも仕様が厳格である。
はい、韓国エバーパワー社はピニオンスタンドを供給しています。 ヘリカルギア （3つまたは4つのギアすべてを）すべての噛み合い間のピッチ連続性が確認されたマッチングセットとしてセットします。マッチングが重要な理由は次のとおりです。（1）2つの出力ギアが入力ピニオンに対してわずかに異なるピッチ誤差を持っている場合、一方のロールが他方よりもわずかに速く回転し、クロスロールスキューが発生して、転がりギャップ内のワークピースがねじれ、形状欠陥が発生します。（2）トルクの均等な分配を確保するには、2つの出力ギアの歯厚（入力ピニオンとのバックラッシュが等しい）が一致している必要があります。マッチングされていないセットでは、よりタイトな噛み合いを通して比例してより多くのトルクが伝達され、一方のギアに過負荷がかかります。Korea Ever-Powerは、出荷前に同じギアアナライザーでピニオンスタンドセット内のすべてのギアを測定し、各ペアのピッチ位相とバックラッシュを文書化します。
圧延機のピニオンスタンドは、循環式潤滑システム（飛沫式や油浴式ではない）を採用している。オイルは中央のリザーバーからギア1歯あたり約3～10L/分の流量でポンプで送られ、10～25μmのフィルターでろ過された後、歯の噛み合い入口部に向けてノズルから噴射される。通常、同じオイル回路がピニオンスタンド全体に供給される。 ヘリカルギアスピンドルカップリングとスリーブベアリング。オイルグレード：耐摩耗剤と消泡剤を添加したISO VG 220～320の鉱物ギアオイルが、ほとんどの圧延機ピニオンスタンド用途の標準です。高強度鋼（噛み合い衝撃ピークが高くなる）を処理する場合は、耐摩耗性パッケージを強化した高負荷用配合が指定されます。オイル温度制御は重要です。適切な流量を維持するためには、フィルターとポンプでのオイル温度が30～35℃以上である必要がありますが、適切なEHL油膜厚さを維持するためには、ギアメッシュでのオイル温度が55～60℃以下である必要があります。
圧延機ピニオンスタンド用ヘリカルギアセットに関するお問い合わせ
ミルタイプ、モジュール、ロール速度、圧延トルク、および既知の噛み合い衝撃データをご提供ください。Korea Ever-Power社は、有効サービス係数を計算し、材料と熱処理を確認した上で、ギアアナライザーのドキュメントと適合証明書を添えて、完全な適合セットをご提供いたします。
M16–M50 · マッチングセット（3または4ギア） · 42CrMo4誘導処理 · 17CrNiMo6浸炭処理 · バイトショックKA_eff · リードクラウニング · 最小注文数量1セット
編集者: Cxm
