Arquitetura do suporte do pinhão — Finalidade e configuração mecânica
O suporte de pinhão em um laminador tem uma função específica que o diferencia de uma caixa de redução de velocidade padrão: ele recebe um único eixo de entrada do motor e divide o torque igualmente entre dois eixos de saída — os fusos que acionam os cilindros de trabalho superior e inferior do laminador. Na maioria dos laminadores de tiras e chapas a quente, o suporte de pinhão opera com uma relação de transmissão de 1:1 — ambos os eixos de saída giram na mesma velocidade que o de entrada, mantendo a velocidade da superfície dos cilindros sincronizada. A redução da velocidade do motor para a velocidade de laminação é realizada por um redutor de acionamento principal separado, a montante do suporte de pinhão.
Uma engrenagem helicoidal de entrada (acionada pelo motor através do redutor principal) engrena com duas engrenagens helicoidais de saída idênticas, todas com o mesmo diâmetro. As duas engrenagens de saída acionam os eixos dos rolos superior e inferior. A relação de 1:1 significa que todas as três engrenagens do conjunto pinhão têm o mesmo número de dentes — a engrenagem pinhão de entrada é posicionada entre as duas engrenagens de saída, geralmente com simetria axial para equilibrar as cargas nos mancais.
Dois suportes de pinhão tandem em série, cada um com relação de 1:1, permitem que um laminador de 4 cilindros (cilindros de apoio + cilindros de trabalho) seja acionado por um único par de motores. O suporte de pinhão duplo contém quatro engrenagens helicoidais idênticas, e a folga entre as quatro deve ser verificada antes da montagem — um requisito complexo de conjunto combinado semelhante ao de engrenagens helicoidais duplas (Art. 55).
Impacto de mordida — O evento de carga determinante para engrenagens helicoidais com pinhão fixo
O evento mecânico mais severo em um suporte de pinhão de laminador ocorre quando a borda frontal de um tarugo, placa ou tira de aço quente entra em contato pela primeira vez com os cilindros de trabalho rotativos — o evento de “mordida”. No momento da mordida, o espaço entre os cilindros deve ser comprimido para iniciar a deformação plástica da peça, exigindo um aumento repentino e significativo do torque dos cilindros acima do torque de laminação em regime permanente.
Fator de impacto da mordida (relação entre o torque máximo e o torque constante):
Desbaste (primeira redução, placa espessa ≥ 100 mm): T_bite/T_roll = 1,8–3,0
Estabilidade intermediária (redução moderada): T_bite/T_roll = 1,4–2,0
Suporte de acabamento (tira fina, entrada suave): T_bite/T_roll = 1,1–1,5
Duração: tipicamente de 0,05 a 0,20 segundos (o tempo que a borda de ataque leva para passar pela...
folga entre os cilindros e torque de laminação para estabilizar no valor de laminação constante)
Frequência: 60–180 eventos de corte por hora em um laminador de desbaste de tiras a quente operando continuamente.
O impacto da mordida é transmitido diretamente através do suporte do pinhão. engrenagem helicoidal Ao contrário dos acionamentos de misturadores de borracha (Art. 64), onde um acoplamento hidráulico limita parcialmente o pico de partida, os suportes de pinhão de laminadores possuem uma transmissão rígida do motor aos cilindros. A dinâmica torsional da transmissão entre o motor e o eixo do cilindro de trabalho converte o evento de mordida em uma oscilação amortecida — o pico de torque de mordida se propaga de volta através do eixo, das engrenagens helicoidais do suporte de pinhão, do redutor principal e do motor, excitando os modos torsionais de todo o sistema mecânico.
Mancais de bucha com película de óleo — Por que eles alteram as especificações das engrenagens helicoidais
Suporte de pinhão de módulo grande engrenagem helicoidal — Aço M32, 42CrMo4 temperado por indução, montado em mancais de película de óleo (mancais hidrodinâmicos). O mancal suporta toda a força de separação dos cilindros (até 5.000–15.000 kN em laminadores de chapas grossas) e deve manter a integridade da película de óleo em todas as velocidades de laminação, incluindo o breve período de baixa velocidade no início e no final de cada peça laminada.
Restrição de velocidade mínima em mancais de película de óleo
Os mancais de deslizamento com película de óleo em suportes de pinhão são hidrodinâmicos — a película de óleo é gerada pela rotação do eixo dentro do mancal. Abaixo de uma velocidade mínima na superfície do eixo (tipicamente 0,3–0,8 m/s no munhão), a película de óleo se rompe e ocorre contato metal-metal no mancal. Essa restrição de velocidade mínima tem uma consequência direta para o suporte do pinhão. engrenagem helicoidalO laminador não pode operar abaixo de uma velocidade mínima dos rolos, e a laminação não deve parar com a peça na folga (o que faria com que o mancal funcionasse a seco devido à força de separação dos rolos). A laminação a baixa velocidade — onde a velocidade dos rolos é reduzida para permitir a entrada suave da peça — é limitada pela velocidade mínima da película de óleo, criando uma velocidade mínima de laminação que afeta o programa de laminação e a gama de espessuras de produto que o laminador pode produzir.
Distribuição da carga nos mancais e carga nos dentes da engrenagem
Ao contrário dos rolamentos de esferas (que podem ser pré-carregados com folga zero), os mancais de deslizamento com película de óleo possuem uma folga de funcionamento finita (tipicamente de 0,05 a 0,20 mm radialmente). Essa folga significa que o eixo do pinhão de entrada pode sofrer deflexão dentro do mancal, alterando a distância entre os centros de entrada e saída. engrenagens helicoidais sob diferentes cargas de mordida. A Korea Ever-Power especifica o coroamento do avanço nos dentes da engrenagem helicoidal do pinhão (C_β = 20–50 µm, ver Art. 46) especificamente para compensar essa deflexão do eixo dependente da carga dentro da folga do mancal de deslizamento — mantendo o contato adequado da face sob a pior carga de choque de mordida, sem concentração na borda que causaria esmagamento prematuro da carcaça nas extremidades da face.
Seleção de materiais e módulos para engrenagens helicoidais de pinhão
| Tipo de moinho | Módulo Mn | Largura da face b | Material | Tratamento térmico | Torque de saída típico |
|---|---|---|---|---|---|
| Suporte para acabamento de tiras quentes | M20–M30 | 300–500 mm | 17CrNiMo6 | Carbonetado HRC 58–62 | 500.000–2.000.000 N·m por estande |
| suporte de desbaste de tiras quentes | M32–M50 | 500–800 mm | 42CrMo4 ou 17CrNiMo6 | Indução HRC 50–55 ou carburizada | 1.000.000–5.000.000 N·m por estande |
| Laminador de placas (montante único) | M40–M60 | 600–1.000 mm | 42CrMo4 | Indução HRC 50–55 | 2.000.000–10.000.000 N·m |
| Laminador de barras e vergalhões (seção pequena) | M16–M24 | 200–400 mm | 17CrNiMo6 | Carbonetado HRC 58–62 | 50.000–500.000 N·m |
Suporte de pinhão para laminador de chapas engrenagens helicoidais Nas classes M40 a M60, o diâmetro da seção transversal de 1.500 a 2.500 mm excede a profundidade de temperabilidade de qualquer aço para cementação — o 17CrNiMo6 cementa de forma confiável em seções de até aproximadamente 500 mm de diâmetro. Na classe M50 com z = 25, o diâmetro primitivo é de aproximadamente 1.330 mm e o diâmetro da seção transversal é de aproximadamente 1.400 a 1.500 mm. Essa dimensão de seção transversal exige têmpera por indução com 42CrMo4 (endurecimento apenas da superfície do dente, deixando o núcleo com dureza de 280 a 320 HB) como a única rota de tratamento térmico viável. O limite de σ_H alcançado (820–950 MPa) é inferior ao da cementação (1.600–1.800 MPa), mas a resistência à flexão estática em torques de choque de mordida é, na verdade, melhor mantida porque o núcleo QT mais resistente resiste à propagação de trincas causadas por impactos de choque de mordida de forma mais eficaz do que uma camada cementada com uma superfície rica em carbono relativamente frágil.
Conexão Universal do Eixo — A Interface entre o Suporte do Pinhão e o Cilindro de Trabalho
Os eixos de saída do suporte do pinhão conectam-se aos pescoços dos cilindros de trabalho por meio de fusos universais (também chamados de fusos cardan ou fusos de engrenagem) — acoplamentos flexíveis que acomodam o desalinhamento angular entre o eixo de saída do suporte do pinhão e o centro do pescoço do cilindro, que varia conforme a abertura da folga entre os cilindros muda para diferentes espessuras do produto. O fuso universal transmite tanto o torque de laminação quanto o impacto de contato para o cilindro de trabalho, permitindo uma deflexão angular de ±3–15°. O suporte do pinhão é fornecido pela Korea Ever-Power. engrenagem helicoidal As dimensões de conexão do flange do eixo universal foram definidas e verificadas, confirmando que o diâmetro do eixo de saída e o círculo dos parafusos do flange são compatíveis com a especificação do eixo do cliente antes da produção.
Korea Ever-Power — Fornecimento de Engrenagens Helicoidais para Suporte de Pinhão de Laminador
Fabricação e inspeção final de um suporte de pinhão para laminador pela Korea Ever-Power. engrenagem helicoidal — M32, largura da face 600 mm, 42CrMo4 endurecido por indução HRC 52. O fator de serviço de choque de mordida (KA_eff = 2,5 para este dispositivo de desbaste) e a coroação da cabeça (C_β = 35 µm para compensação da deflexão do mancal de deslizamento) estão ambos confirmados na documentação do pedido.
A Korea Ever-Power produz engrenagens helicoidais Para suportes de pinhões de laminadores de M16 a M50, com larguras de face de 200 a 1.000 mm, em aço 17CrNiMo6 cementado (M16 a M32) e 42CrMo4 temperado por indução (M32 a M50+). O fator de serviço de choque de mordida, a especificação de coroamento da ponta e a verificação de flexão estática no torque máximo de mordida estão todos incluídos na documentação do pedido como padrão. Como um direto fabricante de engrenagens helicoidaisA Korea Ever-Power também produz o conjunto completo combinado (pinhão de entrada + dois pinhões de saída) com medições verificadas por analisador de engrenagens e correspondência confirmada entre as três engrenagens — essencial para uma distribuição equilibrada da carga. Navegue pelo catálogo. gama de produtos de engrenagens helicoidais Para laminadores e aplicações industriais pesadas.
Perguntas frequentes
Em M32–M50 e velocidades de rolamento de 0,5–10 m/s (velocidade da linha de passo), uma engrenagem cilíndrica de dentes retos teria ε_α = 1,2–1,6 (relação de contato transversal) — o que significa que cada par de dentes suporta brevemente todo o torque sozinho nas transições entre o contato de um único par e o contato de dois pares. Para um equipamento de desbaste transmitindo 2.000.000 N·m com choque de mordida a 2,5 vezes a força nominal, a força instantânea no contato de um único par seria enorme. engrenagem helicoidal Com β = 15–20° e largura da face de 600 mm, obtém-se ε_β = 1,0–1,3 além de ε_α, de modo que nenhum momento no ciclo de engrenamento é suportado por menos do que o equivalente a ε_α + ε_β pares de dentes simultaneamente. Essa distribuição de carga é o motivo pelo qual engrenagens helicoidais Substituímos as engrenagens cilíndricas de dentes retos em todos os suportes de pinhão de laminadores modernos: a transição de força mais suave reduz significativamente a amplificação do choque de mordida e a excitação da ressonância torsional que causa danos à transmissão.
Um pinhão de desbaste de aço 42CrMo4 temperado por indução (M40, HRC 52), com especificações adequadas, em produção contínua de tiras a quente a 120 ciclos de corte por hora, atinge aproximadamente 5 a 10 anos de serviço antes que o desgaste ou a fadiga dos dentes exijam a substituição. O principal mecanismo de desgaste é o desgaste abrasivo causado por partículas de óxido e carepa de laminação que penetram na carcaça do pinhão (apesar das carcaças serem seladas) e contaminam o óleo da engrenagem. (Painel de pinhão de aço 17CrNiMo6 cementado) engrenagens helicoidais (Em módulos menores M16–M24 para acabamento de suportes) normalmente atingem de 8 a 15 anos de serviço com lubrificação adequada. O dano por choque de mordida (fadiga por flexão da raiz do dente devido a eventos de sobrecarga cíclica) é o mecanismo de fadiga dominante, em vez da fadiga por contato de Hertz — razão pela qual a verificação de flexão estática no torque de mordida rege o suporte do pinhão. engrenagem helicoidal especificação mais abrangente do que a verificação da tensão de contato por fadiga no torque de rolamento nominal.
Sim — a Korea Ever-Power fornece suporte para pinhão. engrenagem helicoidal Os conjuntos (com todas as três ou quatro engrenagens) são combinados de forma homogênea, com continuidade de passo confirmada entre todos os engrenamentos. A compatibilidade é importante porque: (1) se as duas engrenagens de saída apresentarem erros de passo ligeiramente diferentes em relação ao pinhão de entrada, um rolo gira uma fração mais rápido que o outro, causando um desalinhamento entre os rolos que torce a peça na folga de laminação, criando um defeito de forma; (2) as duas engrenagens de saída devem ter espessura de dente correspondente (folga igual à do pinhão de entrada) para garantir a distribuição uniforme do torque — um conjunto não compatível transmite proporcionalmente mais torque através do engrenamento mais apertado, sobrecarregando uma das engrenagens. A Korea Ever-Power mede todas as engrenagens em um conjunto de pinhão no mesmo analisador de engrenagens e documenta a fase do passo e a folga para cada par antes do envio.
Os suportes de pinhão de laminadores utilizam um sistema de lubrificação por circulação de óleo (não por imersão ou banho de óleo) — o óleo é bombeado de um reservatório central a uma taxa de aproximadamente 3–10 L/min por engrenagem, filtrado a 10–25 µm e injetado através de bicos direcionados para a zona de entrada da malha do dente. O mesmo circuito de óleo normalmente serve ao suporte do pinhão. engrenagens helicoidais, os acoplamentos do fuso e os mancais de deslizamento. Grau do óleo: Óleo mineral para engrenagens ISO VG 220–320 com aditivos antidesgaste e antiespumantes é padrão para a maioria das aplicações em suportes de pinhão de laminadores. Formulações para serviço pesado com pacote antidesgaste reforçado são especificadas quando o laminador processa aços de alta resistência (que geram picos de choque de mordida mais elevados). O controle da temperatura do óleo é importante — o óleo deve estar acima de 30–35 °C no filtro e na bomba para manter o fluxo adequado, mas abaixo de 55–60 °C no engrenamento das engrenagens para manter a espessura adequada da película EHL.
Conjunto de engrenagens helicoidais para suporte de pinhão de laminador - Consulta
Forneça o tipo de laminador, módulo, velocidade dos cilindros, torque de laminação e dados conhecidos de choque de mordida. A Korea Ever-Power calcula o fator de serviço efetivo, confirma o material e o tratamento térmico e fornece o conjunto completo compatível com a documentação do analisador de engrenagens e o certificado de compatibilidade.
M16–M50 · Conjunto combinado (3 ou 4 engrenagens) · Indução em 42CrMo4 · Cementação em 17CrNiMo6 · Amortecedor de mordida KA_eff · Coroamento de chumbo · Quantidade mínima de pedido: 1 conjunto
Editor: Cxm
