bigpo.ru
добавить свой файл
1 2 ... 11 12






Раздел 2



Машиностроение. Металлургия





УДК 621.771.23




ИЛЬКУН В.И.,
СИТКИН М.И.,
БУГАЕВ Д.Ю.

Исследование работоспособности подшипников качения рабочих валков клетей НСХП-1400


П

о многолетним наблюдениям в клетях непрерывного шестиклетьевого стана холодной прокатки 1400 (НСХП-1400) листопрокатного цеха № 3 (ЛПЦ-3) АО «АрселорМиттал Темиртау» существует проблема частого выхода из строя подшипников качения рабочих валков.

НСХП-1400 1 предназначен для производства холоднокатаной полосы толщиной 0,18-0,6 мм с рабочим усилием прокатки до 20 МН. Паспортная скорость полосы после обжатия в клети № 6 составляет 33 м/с (рабочая скорость 28 м/с). Диаметры бочек валков: рабочего 600 мм; опорного 1400 мм.

Все клети стана имеют одинаковую конструкцию, а опоры рабочих валков этих клетей однотипны (рисунок 1).

Радиальные усилия воспринимают четырехрядные роликовые подшипники № 36-442860ХМ (1 и 7). Осевые усилия воспринимают радиально-упорный двухрядный конический роликоподшипник № 847156Л (2). Для осевой фиксации валка в подушке А служит радиальный шариковый однорядный подшипник № 156 (3). Смазка подшипников производится воздушно-масля­ной смесью на основе масла турбинного 30 (Т30).

Установлено, что в процессе эксплуатации опор наблюдаются нагрев, сильный износ тел качения, беговых дорожек и оплавление сепараторов подшипников № 847156Л.

При прокатке вначале сильно нагревается подшипник № 847156Л. Затем тепло от данного подшипника передается на подшипник № 36-442860ХМ (рисунок 1). В результате происходит уменьшение его радиального зазора, что приводит к заклиниванию тел качения, дальнейшему нагреву и износу подшипника.

Из-за близкого расположения подшипников в подушке (опора В) нагрев подшипника № 847156Л приводит к уменьшению срока службы подшипника № 36-442860ХМ. Это подтверждают различия в сроках службы подшипников № 36-442860 в опоре А и опоре В (в опоре В срок службы подшипников ниже). Сильный износ беговых дорожек подшипника № 847156Л приводит к смещению рабочего валка. При этом верхний рабочий валок смещается в сторону привода, а нижний – в сторону перевалки. По данным визуального осмотра, смещение может достигать 20 мм. Смещением нижнего рабочего валка в сторону обслуживания (перевалки) способствует, в частности, деформация уплотнения 5 (рисунок 1), которая, вдвигаясь в подшипник № 36-442860ХМ, вызывает заклинивание 1-го ряда роликов (со стороны бочки валка) этого подшипника. Поскольку в подушках не установлены температурные датчики, дающие информацию о нагреве подшипников, температура нагрева подшипника № 847156Л по визуальным наблюдениям может достигать примерно 800 °С.



А – левая подушка (плавающая); В – правая подушка (фиксированная); 1, 7 – радиальный четырехрядный роликовый подшипник №36-442860ХМ; 2 – радиально-упорный двухрядный конический роликоподшипник №847156Л; 3 – радиальный шариковый однорядный подшипник №156; 4 – стакан; 5, 6 – уплотнения подшипников

Рисунок 1 – Опора рабочего валка стана холодной прокатки


Нагрев и низкий срок службы подшипника № 847156Л (средняя наработка на отказ в 2008 г. составила 690 часов) можно объяснить большой осевой нагрузкой, воспринимаемой подшипником, большими скоростями прокатки, возможной работой подшипника с перекосами и неудовлетворительной системой смазки.

Изменение объемов производства ЛПЦ-3 и количества подшипников рабочих валков НХСП-1400, двухклетьевого дрессировочного стана 1400 (ДДС-1400), двухклетьевого прокатно-дрессировочного стана 1400 (ДПДС-1400), вышедших из строя за период с 1994 по 2008 гг., приведены на рисунке 2. Предоставление в статье информации об общем выходе подшипников на не одном стане (стане НСХП-1400, рассматриваемом в статье), а на всех станах, входящих в ЛПЦ-3, связано с ограниченной доступностью к получению информации, предоставляемой предприятием. При анализе рисунка 2 принимали во внимание, что конструкции клетей НСХП-1400, ДДС-1400, ДПДС-1400 однотипны, рабочая скорость и усилия дрессировки на станах ДДС, ДПДС-1400 в основном не превышают соответственно 28-33 м/с, 20МН (как на стане НСХП-1400). При этом расход подшипников на НСХП-1400 приблизительно составляет около 70 % от общего расхода подшипников по станам ЛПЦ-3.

Для изучения зависимости изменения годового расхода подшипников с 1994 по 2008 гг. в данной работе рассчитали коэффициенты корреляции и уравнение регрессии. Коэффициенты корреляции [2] находили по формуле:

 (1)

где βкоэффициент регрессии;
m – число значений x;
xi – порядковый номер года;
yi – расход подшипников на одну тысячу тонн прокатываемого металла в год, шт/тыс.т.

 (2)

Уравнение регрессии с учетом (1), (2) находили по формуле:

(3)

где α – коэффициент.



В результате расчетов по формуле (1) получили значение коэффициентов корреляции для подшипника: № 847156Л r = 0,73; № 36-442860ХМ r = –0,69; № 156Л r = –0,42. Прямые уравнений регрессии расхода подшипника представлены на рисунке 3.

Анализ рисунков 2 и 3 и результаты расчетов коэффициентов корреляции позволяют судить о следующем.




Qколичество подшипников, вышедших из строя на тыс. т прокатываемого металла (удельный расход подшипников); П – годовой объем прокатываемого металла в ЛПЦ-3 (НСХП-1400)

Рисунок 2 – Изменение объемов производства ЛПЦ-3 и количества подшипников роликов и рабочих валков НСХП-1400, ДДС-1400, ДПДС-1400, вышедших
из строя за период с 1994 по 2008 годы



1а, 2а, 3а – соответственно кривые расхода
подшипников № 847156Л, № 442860, № 156Л;
2а, 2б, 3б – уравнения регрессии расхода
подшипников № 847156Л, № 442860, № 156Л

Рисунок 3 – Кривые и прямые уравнения регрессии расхода подшипников


У подшипника № 847156Л наблюдается рост удельного расхода с каждым годом (с 1994 по 2008 гг. рост практически увеличился вдвое). К 2008 г. видно, что наблюдается увеличение расхода подшипников № 847156Л, несмотря на уменьшение объема производства (рисунок 2). При этом коэффициент корреляции более 0,5, что свидетельствует о сильной зависимости роста расхода подшипников от срока службы стана. Получаем, что срок службы в большей мере зависит от состояния работоспособности рабочих клетей стана в целом. Увеличение износа деталей их неравномерная деформация, вызванная также этим износом, приводит к перекосам валковой системы, что в свою очередь увеличивает осевые нагрузки, которые в сочетании с большими скоростями прокатки вызывают резкое снижение срока службы подшипников № 847156Л. О наличии перекосов указывает также аварийный выход из строя этих подшипников.

О характере износа подшипников № 36-442860 и № 156Л за период с 1994 по 2008 гг. можно судить об уменьшении их расхода на одну тонну прокатываемого металла (рост выхода из строя подшипников № 156Л в 2000 г. связан с применением этих подшипников взамен подшипников № 847156 на ряде опор рабочих валков). Уменьшение расхода данных подшипников можно объяснить уменьшением технологами, по возможности, усилий и скоростей прокатки и дрессировки с целью повышения надежности подшипников № 847156Л и снижения их аварийного выхода из строя. Так, скорость прокатки в клети №6 в некоторых случаях можно снижать до 20 м/с.

Информация по аварийному выходу радиально-упорных подшипников № 847156 НСХП-1400 за 2008 год приведена в таблице.

Из таблицы видно, что наиболее часто выходят из строя подшипники клетей № 4, № 5 и № 6.

Влияние скорости прокатки на срок службы подшипника № 847156 Л показано на рисунке 4.

Приведены линейные скорости вращения центров тел качения по среднему диаметру подшипников № 847156Л клетей № 1÷6 НСХП-1400. Предельная линейная скорость центров тел качения по среднему диаметру подшипников равна 11,73 м/с (паспортное значение предельной частоты вращения подшипника № 847156Л составляет 640 мин-1) и показана на рис. 4 сплошной толстой линией. Как видно из рис. 4, при режиме прокатки № 1 предельная линейная скорость тел качения подшипников превышается в клетях № 5, 6, а при режиме № 2 – для подшипников клетей № 4-6. Превышение подшипником предельной скорости значительно уменьшает срок их службы.


Аварийный выход подшипников № 847156 НСХП-1400 за 2008 г.

Период, месяц

Количество подшипников по клетям, шт

Итого, шт

№ 1

№ 2

№ 3

№ 4

№ 5

№ 6

Январь

0

1

2

4

8

4

19

Февраль

0

1

0

3

3

15

22

Март

0

2

0

0

3

9

14

Апрель

0

2

0

5

0

10

17

Май

1

2

0

7

1

9

20

Июнь

0

0

1

0

0

17

18

Июль

0

2

2

3

2

14

23

Август

0

1

2

1

4

16

24

Сентябрь

0

2

1

2

5

7

17

Октябрь

0

0

1

1

5

10

17

Ноябрь

0

0

0

2

0

4

6

Декабрь

0

0

0

4

2

2

8

Всего за год

1

13

9

32

33

117

205


следующая страница >>