1 października 2022


(artykuł reklamowy)

Dzisiejsze walcownie borykają się z niskim poziomem inwestycji w nowe wyposażenie oraz wyższymi wymaganiami w zakresie produkcji. Walcownie starzeją się, ale w celu podwyższenia produktywności ich obciążenia użytkowe stale się zwiększają. Tak ekstremalne warunki, w połączeniu z przestarzałą konstrukcją walców, stanowią przyczynę wielu uszkodzeń czopów walców roboczych walcowni 2-HI czy też walców oporowych walcowni 4-HI. W rezultacie, na rynku powstał popyt na usługi modernizacji walcowni, mający na celu zmniejszenie ryzyka pękania czopów w obszarze pierścienia labiryntowego, przy pracy pod dużym obciążeniem. Wybór łożysk może odgrywać znaczącą rolę w planowaniu przewidzianych modernizacji.

Nicolae Tudor

Podczas procesu walcowania obciążenie na walcowany produkt jest przenoszone poprzez łożyska. Jeden obszar na czopie walca jest poddany głównie naprężeniu rozciągającemu o maksymalnej wartości σmax, podczas gdy obszar przeciwległy jest poddany naprężeniu ściskającemu o minimalnej wartości σmin. Gdy walec obróci się o 180° wspomniane dwa obszary zmieniają pozycję i wielkość naprężenia powierzchniowego, a siła rozciągająca ulega zwiększeniu z σmax do σmin = -σmax. Naprężenia materiału w tych punktach wielokrotnie ulegają zmianie, oscylując między dwoma progami (jedna pełna zmiana na obrót), jak widać na rysunku 1.

naprezenie rozciaganie walca
Rys. 1    Naprężenie przy rozciąganiu walca

W rezultacie, obszar czopu walca znajdujący się pomiędzy łożyskiem a beczką walca (promień podtoczenia) jest poddany naprzemiennemu, symetrycznemu i cyklicznemu naprężeniu rozciągającemu, którego wartość zmienia się wraz z obrotem walca. Aby zapewnić kontrolę koncentracji naprężeń należy zawsze dokładnie ocenić maksymalne dopuszczalne naprężenie, w celu uzyskania jak najlepszej geometrii podcięcia pomiędzy czopem a beczką walca (tj. podcięcia i promieni podtoczenia).

Zagadnienia teoretyczne związane z modernizacją walców pod kątem ekstremalnych obciążeń
Optymalizacja konstrukcji czopu walca
Mocno obciążone walce, które często pracują przy niewielkich prędkościach, wymagają większej średnicy czopu, aby przenosić wyższe naprężenia rozciągające. Z uwagi na ten wymóg, standardowy rozmiar łożysk walcowniczych (łożysko A na rysunku 2) może nie być odpowiedni. W przypadku zastosowań o wysokim obciążeniu zaleca się łożyska o mniejszym przekroju (łożysko B), mające tę samą średnicę zewnętrzną, co łożyska do zastosowań ciężkich, ale za to większy otwór. Łożyska o mniejszym przekroju zapewniają większy stosunek średnicy czopu do średnicy walca (d/D ~ 68%) oraz, gdy jest to możliwe, mniejszą szerokość łożyska, która skraca także odległość wzdłużną pomiędzy środkiem podparcia łożysk a powierzchnią czołową beczki walca. Większa średnica zewnętrzna czopu i obniżony moment ugięcia walca zwiększają wydajność czopu walca przy ekstremalnych obciążeniach.

 

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 5 (116) maj 2017