セメントミルおよびキルンの駆動構造 ― ヘリカルギアが使用されている箇所
セメント製造には、3種類の大型回転機械が必要 ヘリカルギア 駆動装置：ボールミル（クリンカーをセメントに粉砕）、立型ローラーミル（交互粉砕）、ロータリーキルン（石灰石の焼成）。それぞれに独自の駆動装置がある。 ヘリカルギア 要件：
ボールミルは、鋼製の粉砕ボールが部分的に充填された回転円筒（直径3～8m、長さ8～18m）です。円筒は、ミル本体にボルトで固定された大型リングギア（「ブルギア」）を介して12～20rpmで回転し、モーターによって駆動されるピニオンシャフトと密閉型ギアボックスを介して噛み合います。ブルギアの直径は6～12m、モジュールはM20～M50です。この規模では実用的な密閉型ハウジングが存在しないため、開放型のギア機構が採用されています。
立型ローラーミルは、モーター駆動のテーブルが毎分20～40回転で回転し、駆動は密閉された多段式機構によって行われる。 ヘリカルギア ギアボックス（通常はベベルギアとヘリカルギア）により、モーター速度をテーブル速度まで減速します。密閉された構造により、 ヘリカルギア 非常に摩耗性の高いセメント粉塵環境から保護します。モジュールM12～M20は17CrNiMo6浸炭処理済みです。
回転窯は、直径4～8m、長さ50～200m、質量500～5000トンの巨大な傾斜円筒で、毎分0.5～4回転で回転します。 ヘリカルギア 駆動装置はボールミルと同じ開放型ブルギアとピニオン機構を使用するが、窯の偏心（ライディングリングに対するシェルの0.5～2mmの振れ）によって窯の回転周波数で周期的な負荷変動が生じるという課題が加わる。
セメントミル用ヘリカルギアのサービスファクター ― なぜSF = 2.0～3.5なのか
セメントボールミル駆動装置のサービス係数（ISO 6336の用語ではアプリケーション係数KA）は、このシリーズの他のどのアプリケーションよりも著しく高い。3つの独立した負荷イベントでは、高いサービス係数が必要となる。
- ボールチャージ白内障衝撃： ボールミル内の粉砕ボールは単に転がるのではなく、回転するシリンダーによって約2時の位置まで運ばれ、その後、ボールチャージの先端に向かって滝のように落下します（「滝状落下」）。この滝状落下のたびに、ミルシェルに短時間で大きなトルクスパイクが発生し、 ヘリカルギア 駆動部は、通常、0.05～0.2秒間、150～200%の公称トルクを発生します。一般的なボールミルの回転速度（15 RPM）では、これらの動作は運転中、4秒ごとに連続して発生します。
- 凍結された充電の再開: ボールミルが停止中に湿った材料が固化した場合（凍結した材料）、駆動装置が固化した材料をほぐそうとするため、再起動トルクは定格トルクの300～500%に達する可能性があります。これはまれなケースですが、容量不足の装置にとっては壊滅的な事態となります。 ヘリカルギア 運転する。
- 研削ボールの追加衝撃： 稼働中のミルに研削ボールが（上部のホッパーから）投入されると、個々のボールは既存の粉砕物に衝突する前に最大2～3メートル落下し、ミルシェルを通してブルギアとピニオンに伝達される高周波の衝撃パルスを発生させます。
これらの負荷イベントの複合効果は、稼働中のミルで記録されたトルク測定によって定量化され、通常運転時のAGMAサービス係数SF = 2.0～2.5、凍結チャージ再起動機能時のSF = 3.0～3.5を正当化する。 ヘリカルギア およびピニオンの仕様。
大型セメントミル用ヘリカルギアの材質と熱処理
大型モジュール ヘリカルギア セメントミルまたはキルン駆動用途の場合、ブルピニオンには42CrMo誘導焼入れHRC 50～55、オープンギア構成のブルリングギアには鋳鋼HB 220～280を使用します。ギア強度計算では、伝達トルクに2.0～3.5のサービス係数を適用します。
セメントミルの材料選択 ヘリカルギア セクションサイズと熱処理の容易性によって左右される。
| 成分 | 代表的な材料 | 熱処理 | 硬度 | 選択理由 |
|---|---|---|---|---|
| ブルリングギア（外径6～12m） | 鋳鋼（0.35～0.45% C）または溶接加工された部材 | 正規化＋温度調節またはQT | HB 180～250 | サイズが大きいため浸炭や誘導加熱は不可能。ミルシェルにボルトで固定されたセグメントに製造される。 |
| ピニオン（外径0.4～1.2m） | 42CrMo4鍛造 | QT + 誘導加熱処理された歯面 | 中心部HRC 28～35、表面HRC 50～55 | 断面サイズ300～600mm径—42CrMo鋼の焼入れ性は十分。歯面のみの誘導焼入れにより、断面全体の歪みを回避。 |
| 密閉型ギアボックス ヘリカルギア | 17CrNiMo6鍛造 | ガス浸炭＋研磨 | 硬度HRC 58～62、ケース厚1.2～2.5mm | 密閉型ギアボックス ヘリカルギア （M12～M20）は浸炭処理可能範囲内です。SF = 2.0以上および24時間連続運転にはプレミアム材料が必要です。 |
開放型ギア潤滑 ― ブルギア駆動装置特有の課題
セメントボールミルやキルンの開放型ブルギアとピニオンは、密閉型オイルバスを使用できません。ギアが大きすぎる上に、研磨性の粉塵環境下で回転するためです。潤滑システムは、噛み合い直前に歯面に直接潤滑剤を塗布する必要があり、通常は次の3つの方法のいずれかを使用します。
歯の根元（噛み合い直前）に向けられたスプレーノズルから、ISO VG 3000～6800のオープンギアオイルが一定間隔（通常、ブルギアの歯面幅1メートルあたり2～5ml、3～5分ごと）で噴射されます。オイルは、噴射間隔中に保護膜を形成するのに十分な粘度と、ブルギアのリム回転速度での遠心力による飛散を防ぐのに十分な接着力を備えている必要があります。
従来の瀝青・黒鉛複合剤（塗布前に流動粘度まで加熱した半固体ペースト）は、歯面に向かって滴下塗布される。黒鉛は接触ゾーンで極めて高い圧力の境界膜を形成し、瀝青担体は歯面に付着する。効果的ではあるが環境問題があり、現代の合成オープンギアオイルがほとんどの市場で好ましい代替品となっている。
PLC制御の潤滑ポンプは、ミル駆動制御によって作動し、ギア1回転あたり正確な量のオイルを供給します。プロセス制御と統合することで、高負荷時（ボールチャージの追加）には潤滑速度を上げ、低負荷時には潤滑速度を下げます。連続運転セメントミルに最適な最新のアプローチです。 ヘリカルギア そしてピニオンドライブ。
窯の偏心とそれがヘリカルギア駆動に及ぼす影響
長さ200m、直径5mの回転窯では、熱膨張、タイヤクリープ、シェル楕円率により、運転条件下でタイヤ（ライディングリング）の振れが0.5～2mmとなる。この振れは、窯の質量3,000～5,000トンと相まって、窯の回転周波数（0.5～4 RPM = 0.008～0.067 Hz）でピニオンメッシュに周期的な半径方向の力変動を生じさせる。 ヘリカルギア 窯のブルギアと噛み合うピニオンにおいて、この低周波の力変動により、軸方向のスラストが交互に変化します（F_a = F_t × tan β であり、F_t は偏心荷重によって変化するため）。ピニオンシャフトのスラストベアリングは、この変化に対応する必要があります。Korea Ever-Power は、窯のピニオンシャフトに球面ころスラストベアリングを推奨しています。このベアリングは、本来的にミスアライメントに対応できるため、窯の偏心荷重に伴うピニオンシャフトの周期的な傾きを許容します。
韓国エバーパワー社 ― 大型モジュールセメントミル用ヘリカルギア製造能力
韓国エバーパワー社は交換用および新規設置用の製品を製造しています。 ヘリカルカットギア セメントミルおよびキルン駆動用、M8～M50、ピニオンは最大直径2500mm、セグメントブルギアは最大直径5000mm（現場での組み立て用にマッチングされたギアセグメントとして供給）に対応。 ヘリカルギアメーカー韓国エバーパワーの社内鍛造および機械加工部門は、42CrMo（誘導加熱）および17CrNiMo6（浸炭密閉型ギアボックス段）のピニオンのブランク製造を担当しており、OES分光計による材料検証、硬度測定、およびすべての歯のギアアナライザー測定を含む完全な文書化を行っています。 ヘリカルギア製品群 セメント業界に関するお問い合わせはこちらまで。
よくある質問
直径10メートルのブルギアは50～200トンもの重量があり、単一の鍛造プレス、炉、輸送車両の処理能力をはるかに超えています。セグメント（通常、ブルギア1個あたり4～8セグメント）ごとに製造することで、各セグメントを標準的な作業場で鍛造、熱処理、精密機械加工し、現場でミルシェルフランジにボルトで固定して組み立てることができます。 ヘリカルギア セグメント接合部全体の歯ピッチは正確に一致している必要があり、試運転前に振れ測定によって組み立てられたギアの同心度を確認する必要があります。Korea Ever-Powerは、すべての接合部でピッチの連続性が検証されたマッチングセットとしてブルギアセグメントを供給します。
はい、これは一般的な寿命延長方法です。ブルギアは通常、片側の歯面（通常の回転方向の駆動側）のみに負荷がかかります。3～5年使用した後、非駆動側の歯面がまだ摩耗していない場合は、ブルギアを軸方向に反転（取り付けフランジ上で反転）して、摩耗していない歯面を新しい駆動側として使用することで、交換までの耐用年数を実質的に2倍にすることができます。ピニオンにも同様の反転操作が適用されます。この方法は、反転操作が可能なオープンギア機構に特有のものであり、密閉型ギアボックスでは適用されません。 ヘリカルギア 使用中に逆転させることはできません。
ブルギアとピニオンの組み合わせでは、ピニオンはブルギアが1回転するごとに約z₂/z₁回転します。つまり、ピニオンの各歯は、ブルギアの各歯よりもz₂/z₁倍多く噛み合います。一般的な比率8:1の場合、ピニオンの各歯は、ブルギアの各歯よりも単位時間あたり8倍の疲労サイクルを経験します。したがって、両方が同じ硬度で作られている場合、ピニオンが先に疲労限界に達します。ピニオンをHRC 50～55に硬化し、ブルギアをHB 220～250のままにすることで、両方の部品の疲労寿命はほぼ均等になります。ピニオンの硬い表面は、より高いσ_H limによってサイクル数の増加を補い、ブルギアの柔らかい表面は、より低いサイクル周波数によって適切に保護されます。
セメントボールミル用途の誘導焼入れされた42CrMoピニオンは、適切な潤滑（自動スプレーシステム、指定された塗布量でのISO VG 3000オープンギアオイル）を行うことで、歯の摩耗が20～25%の歯厚減少限界を超えるまで6～12年の耐用年数を実現します。潤滑不良やオイルの汚染は、この耐用年数を2～4年に短縮します。Korea Ever-Powerは、オープンギアの歯面を四半期ごとに目視検査（鉛線圧痕またはノギスによる歯厚測定）し、歯厚がピッチラインで元の仕様より15%以上減少した場合は、歯根曲げ疲労安全性を損なう前にピニオンを交換することを推奨しています。
セメントミルおよびキルン駆動ギアに関するお問い合わせ
ミルまたはキルンの直径、モジュール、歯数、および現在の材料グレードをご提供ください。Korea Ever-Powerは、更新されたサービス係数と誘導焼入れまたは浸炭処理の推奨事項を含む交換仕様を確認し、確認済みの仕様に基づいてギアを製造し、完全なドキュメントを提供します。
M8～M50 · 外径最大2500mm · 分割式ブルギア · 42CrMo誘導焼入れ · 17CrNiMo6浸炭処理 · SF文書
編集者: Cxm
