Архитектура привода цементного завода и печи — где используются косозубые шестерни.
В производстве цемента используются три типа крупных вращающихся машин, которые требуют косозубая передача Приводы: шаровая мельница (измельчение клинкера в цемент), вертикальная валковая мельница (попеременное измельчение) и вращающаяся печь (обжиг известняка). Каждый из них имеет свои особенности. косозубая передача требования:
Шаровая мельница представляет собой вращающийся цилиндр (диаметр 3–8 м, длина 8–18 м), частично заполненный стальными мелющими шариками. Цилиндр вращается со скоростью 12–20 об/мин и приводится в движение через большую зубчатую передачу («ведущую шестерню»), прикрепленную болтами к корпусу мельницы, и зацепляется с валом шестерни, приводимым в движение двигателем через закрытый редуктор. Диаметры ведущих шестерен достигают 6–12 м с модулями M20–M50. Открытая зубчатая передача используется потому, что в таком масштабе не существует практичного закрытого корпуса.
Вертикальная вальцовая мельница использует стол с электроприводом, вращающийся со скоростью 20–40 об/мин, при этом привод осуществляется через закрытый многоступенчатый механизм. косозубая передача Редуктор (обычно конический + косозубый) снижает скорость вращения двигателя до скорости вращения стола. Закрытая конструкция защищает косозубые шестерни от воздействия высокоабразивной цементной пыли. Модуль M12–M20 из цементированного сплава 17CrNiMo6.
Вращающаяся печь представляет собой массивный наклонный цилиндр (диаметр 4–8 м, длина 50–200 м, масса 500–5000 тонн), вращающийся со скоростью 0,5–4 об/мин. косозубая передача В приводах используется та же открытая зубчатая передача, что и в шаровых мельницах, но с дополнительной проблемой, заключающейся в том, что эксцентриситет печи (биение корпуса относительно опорных колец на 0,5–2 мм) создает периодические колебания нагрузки с частотой вращения печи.
Коэффициент запаса прочности для косозубых шестерен цементных мельниц — почему SF = 2,0–3,5
Коэффициент запаса прочности (коэффициент применения KA в терминологии ISO 6336) для приводов шаровых мельниц для цемента значительно выше, чем для любого другого применения в этой серии. Три независимых нагрузочных события требуют высоких коэффициентов запаса прочности:
- Ударная волна от попадания шара в цель: Шарики в шаровой мельнице не просто катятся — вращающийся цилиндр перемещает их примерно до положения «2 часа», после чего они каскадом («катарактой») падают на основание шаровой загрузки. Каждое такое событие вызывает кратковременный, но мощный скачок крутящего момента на корпусе мельницы и в процессе работы. косозубая передача Привод — обычно с номинальным крутящим моментом 150–200% в течение 0,05–0,2 секунды. При типичной скорости вращения шаровой мельницы (15 об/мин) эти события происходят каждые 4 секунды непрерывно на протяжении всего процесса работы.
- Перезапуск зарядки после зависания: Если шаровая мельница остановлена с загрузкой влажного материала, который затвердевает во время остановки (замерзание загрузки), крутящий момент при перезапуске может достигать 300–5001 Тл от номинального значения, поскольку привод работает на отрыв затвердевшего материала. Это редкое, но катастрофическое событие для мельниц недостаточной мощности. косозубая передача приводы.
- Ударная волна от добавления шлифовальных шариков: При загрузке шаров в работающую мельницу (из верхнего бункера) отдельные шары падают на расстояние до 2–3 м, прежде чем столкнуться с имеющейся загрузкой, создавая высокочастотные ударные импульсы, передаваемые через корпус мельницы на ведущую шестерню и зубчатое колесо.
Совокупный эффект этих нагрузок, количественно оцененный с помощью зарегистрированных измерений крутящего момента на работающих мельницах, оправдывает коэффициент запаса прочности AGMA SF = 2,0–2,5 для нормальной работы и SF = 3,0–3,5 для возможности перезапуска при замерзании шихты. косозубая передача и технические характеристики шестерни.
Материалы и термообработка для косозубых шестерен крупных цементных мельниц
Большой модуль косозубая передача Для привода цементной мельницы или печи используется индукционно закаленная сталь 42CrMo с твердостью HRC 50–55 для ведущей шестерни; литая сталь HB 220–280 для ведущей кольцевой шестерни в открытых зубчатых передачах. При расчете прочности зубчатой передачи к передаваемому крутящему моменту применяется коэффициент запаса прочности 2,0–3,5.
Выбор материала для цементной мельницы косозубые шестерни Это определяется размером участка и доступностью термической обработки:
| Компонент | Типичный материал | Термическая обработка | Твердость | Причина выбора |
|---|---|---|---|---|
| Зубчатое колесо с кольцевым креплением (наружный диаметр 6–12 м) | Литая сталь (0,35–0,45% C) или сварные сварные профили | Нормализация + темперирование или QT | HB 180–250 | Размеры исключают возможность цементации или индукционной обработки; изготовлено из сегментов, прикрепленных болтами к корпусу прокатного стана. |
| Шестерня (наружный диаметр 0,4–1,2 м) | кованая сталь 42CrMo4 | QT + индукционно закаленные боковые поверхности зубьев | Твердость керна 28–35; твердость поверхности 50–55. | Диаметр сечения 300–600 мм — закаливаемость стали 42CrMo достаточная; индукционная закалка только на боковых поверхностях зубьев предотвращает деформацию всего сечения. |
| Закрытый редуктор косозубые шестерни | 17CrNiMo6 кованый | Газонауглероживание + шлифовка | HRC 58–62; корпус 1,2–2,5 мм | Закрытый редуктор косозубые шестерни (M12–M20) находятся в пределах возможностей цементации; для SF = 2,0+ и 24-часовой непрерывной работы необходим высококачественный материал. |
Смазка открытых зубчатых передач — уникальная проблема зубчатых передач типа «бульдозер»
Открытая зубчатая передача шаровой мельницы или печи для обжига цемента не может использовать закрытую масляную ванну — шестерня слишком велика и вращается в среде абразивной пыли. Система смазки должна подавать смазку непосредственно на боковые поверхности зубьев непосредственно перед зацеплением, обычно используя один из трех методов:
Распылительная форсунка, направленная на корень зуба (непосредственно перед зацеплением), подает открытое зубчатое масло ISO VG 3000–6800 через определенные промежутки времени (обычно 2–5 мл на метр ширины рабочей поверхности шестерни каждые 3–5 минут). Масло должно обладать достаточной вязкостью для образования защитной пленки между распылениями и достаточной адгезией, чтобы противостоять центробежному разбрызгиванию при скорости вращения обода шестерни.
Традиционные битумно-графитовые компаунды (полутвердая паста, нагретая до текучести перед нанесением) наносятся капельным методом на боковые поверхности входящих зубьев. Графит образует защитную пленку в зоне контакта, предотвращающую превышение давления; битумный носитель прилипает к поверхности зуба. Эффективные, но экологически неблагоприятные, современные синтетические масла для открытых зубчатых передач являются предпочтительной альтернативой на большинстве рынков.
Насос смазки с ПЛК-управлением, срабатывающий от привода мельницы, обеспечивает точное распределение объема масла за один оборот шестерни. Интегрируется с системой управления технологическим процессом для увеличения скорости смазки во время высоких нагрузок (добавление шаров) и снижения во время низких нагрузок. Современный и эффективный подход для цементных мельниц непрерывного действия. косозубая передача и зубчатые передачи.
Эксцентриситет печи и его влияние на зубчатую передачу.
Вращающаяся печь длиной 200 м и диаметром 5 м имеет биение подшипника (колеса) 0,5–2 мм в рабочих условиях, обусловленных термическим расширением, ползучестью подшипника и овальностью корпуса. Это биение — в сочетании с массой печи 3000–5000 тонн — создает периодическое изменение радиальной силы в зацеплении шестерни на частоте вращения печи (0,5–4 об/мин = 0,008–0,067 Гц). косозубая передача При зацеплении шестерни с зубчатым колесом печи это низкочастотное изменение силы создает переменные осевые изменения осевой нагрузки (поскольку F_a = F_t × tan β, а F_t изменяется в зависимости от эксцентриситета нагрузки), которые должны компенсировать упорные подшипники вала шестерни. Компания Korea Ever-Power рекомендует сферические роликовые упорные подшипники для валов шестерен печей — их присущая способность компенсировать несоосность позволяет выдерживать циклический наклон вала шестерни, сопровождающий эксцентриситет нагрузки в печи.
Компания Korea EverPower — Возможность производства крупногабаритных модульных цементных мельниц с косозубыми шестернями.
Компания Korea Ever-Power занимается производством оборудования для замены и установки новых электросетей. косозубые шестерни Для приводов цементных мельниц и печей от M8 до M50, диаметром до 2500 мм для шестерен и до 5000 мм для сегментированных зубчатых передач (поставляются в виде подобранных сегментов для сборки на месте). В качестве прямого поставщика. производитель косозубых передачСобственное кузнечное и механическое производство компании Korea Ever-Power занимается изготовлением заготовок для шестерен из стали 42CrMo (индукционная обработка) и 17CrNiMo6 (цементированные закрытые ступени редуктора) с полным комплектом документации, включая проверку материала с помощью спектрометра OES, измерение твердости и анализ зубчатых колес на всех зубьях. Ознакомьтесь с информацией о... Ассортимент продукции с косозубыми шестернями для запросов, касающихся цементной промышленности.
Часто задаваемые вопросы
Зубчатое колесо диаметром 10 метров весит от 50 до 200 тонн — это значительно превышает возможности любого отдельного ковочного пресса, печи или транспортного средства. Изготовление сегментов (обычно 4–8 сегментов на одно зубчатое колесо) позволяет ковать, термообрабатывать и прецизионно обрабатывать каждый сегмент в стандартной мастерской, а затем собирать его на месте, прикручивая болтами к фланцу корпуса прокатного стана. косозубая передача Шаг зубьев на всех соединениях сегментов должен быть точно согласован, а соосность собранной шестерни должна быть проверена путем измерения биения перед вводом в эксплуатацию. Компания Korea Ever-Power поставляет сегменты зубчатой передачи в виде согласованного комплекта с проверенной непрерывностью шага на всех соединениях.
Да, это распространенная практика продления срока службы. Ведущая шестерня обычно нагружается только на одну зубчатую грань (ведущую грань в нормальном направлении вращения). После 3–5 лет эксплуатации, если неведущая грань все еще не изношена, ведущую шестерню можно перевернуть по оси (на ее монтажном фланце), чтобы ввести в эксплуатацию неизношенную грань в качестве новой ведущей, фактически удваивая срок службы до замены. Аналогичное переворачивание применяется и к шестерне. Эта практика характерна для открытых зубчатых передач, где есть доступ для переворачивания; для закрытых редукторов. косозубые шестерни В процессе эксплуатации они не меняются местами.
В паре шестерня-ведущая шестерня совершает приблизительно z₂/z₁ оборотов на каждый оборот ведущей шестерни — это означает, что каждый зуб шестерни зацепляется в z₂/z₁ раз чаще, чем каждый зуб ведущей шестерни. При типичном соотношении 8:1 каждый зуб шестерни подвергается в 8 раз большему количеству циклов усталости в единицу времени, чем каждый зуб ведущей шестерни. Следовательно, шестерня достигает предела усталости первой, если обе шестерни изготовлены с одинаковой твердостью. Закалка шестерни до HRC 50–55 и оставление твердости ведущей шестерни на уровне HB 220–250 примерно уравнивают ресурс усталости обоих компонентов — более твердая поверхность шестерни компенсирует большее количество циклов более высоким пределом σ_H, в то время как более мягкая поверхность ведущей шестерни адекватно защищена более низкой частотой циклов.
При правильной смазке (автоматическая система распыления, масло ISO VG 3000 для открытых зубчатых передач в соответствии с заданным расходом) индукционно закаленные шестерни из стали 42CrMo, используемые в шаровых мельницах для цемента, обеспечивают срок службы от 6 до 12 лет до того, как износ зубьев превысит предел потери толщины зуба в 20–25%. Плохая смазка или загрязненное масло сокращают этот срок до 2–4 лет. Компания Korea Ever-Power рекомендует проводить ежеквартальный визуальный осмотр боковых поверхностей зубьев открытых зубчатых передач (измерение толщины зуба с помощью свинцовой проволоки или штангенциркуля) и заменять шестерню, когда толщина зуба на делительной линии становится более чем на 15% ниже первоначальной спецификации — до того, как уменьшение толщины сечения начнет ставить под угрозу безопасность при изгибной усталости корня зуба.
Запрос информации о приводных механизмах цементных мельниц и печей.
Укажите диаметр прокатного стана или печи, модуль, количество зубьев и текущий сорт материала. Компания Korea Ever-Power подтвердит спецификацию замены с учетом обновленного коэффициента запаса прочности и рекомендаций по индукционной закалке или цементации, после чего изготовит шестерню в соответствии с подтвержденной спецификацией с полным комплектом документации.
M8–M50 · Наружный диаметр до 2500 мм · Сегментированная зубчатая передача · Индукционная обработка 42CrMo · Цементация 17CrNiMo6 · Документация SF
Редактор: Cxm
