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antriebstechnik 1-2/2017

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WÄLZ- UND GLEITLAGER 06

WÄLZ- UND GLEITLAGER 06 Ausrundungskonstruktion des Walzenzapfens: isometrische Ansicht 07 Erweiterte Ansicht des vierreihigen Kegelrollenlagers Konstruktionsmerkmale des Walzwerks Walzwerktyp Walzendurchmesser Ballenbreite Verhältnis Zapfen / Ballen Distanz Walzenanstellung Walzenzapfendurchmesser Walzenkörpermaterial E-Modul Duo-Walzwerk 990 mm 2 180 mm 595 mm 60 % 2 980 mm Stahl Poissonzahl 0,3 Streckgrenze Zugfestigkeit Max. Walzlast Max. Walzgeschwindigkeit 210 000 MPa 250 MPa 460 MPa Betriebsbedingungen 2 200 t (= 21 582 kN) 220 m/min am Bandlauf Bild 07 zeigt eine erweiterte Ansicht des vierreihigen Kegelrollenlagers, das aus zwei doppelten Innenringen, vier einzelnen Außenringen, einem Innenringabstandsring und drei Außenringabstandsringen besteht. Lager Lager vierreihiges KRL M280049DW-M280010 Bauraum 595312 × 844550 × 615950 (Innendurchmesser × Außendurchmesser × Breite in mm) Timken-Kennzahl C90(4) = 4 400 kN Wie in Bild 08 gezeigt, beträgt die modifizierte Ermüdungslebensdauer L10a der Lager auf der am meisten belasteten Reihe 2 800 h. Da die Außenringe der Lager stationär in den Einbaustücken sitzen, trägt jeweils nur ein Teil des Außenrings die Walzlast. Dieser Teil wird Lastzone genannt. Walzenzapfen-Lageraußenringe sind auf ihrer Rück- und Vorderseite in vier Quadranten unterteilt. Diese Markierungen der Außenringflächen erlauben es Nutzern, zu protokollieren, welche Quadranten in der Lastzone benutzt wurden. Eine bewährte Verfahrenspraxis ist es, das Lager mit Quadrant Nummer 1 jedes Außenrings in der Lastzone zu montieren und dann während nachfolgender Inspektionen zum jeweils nächsten Quadranten zu rotieren, bis wieder Nummer 1 erreicht ist. Die Rotation bei jeder Inspektion erweitert die Nutzungsdauer des Lagers, indem sie die Last inkrementell über die gesamte Laufbahn des Außenrings verteilt. Die Maximalbelastung des Übergangsbereichs von 352 N/mm 2 und die Ermüdungslebensdauer der Walze von 4 400 h werden in Bild 09 gezeigt. Die Walze brach im Bereich des Übergangsradius. Der Kunde bat um Timkens Unterstützung beim Finden von Lösungen, die die Stärke des Walzenzapfens verbessern und die Ermüdungslebensdauer des neuen Lagers innerhalb akzeptabler Grenzen halten sollten. Es wurden keine Probleme mit der existierenden Lagerauswahl berichtet. Fallstudie – Walzenmodernisierung Timken schlug vor, die Walzenkonstruktion durch Erhöhen des Walzenzapfendurchmessers von Ø 595 mm auf Ø 610 mm sowie Ersetzen des vorhandenen Rundungsradius durch eine zusammengesetzte Verrundung zu optimieren. Der Lageraußendurchmesser und die Breite wurden beibehalten. Dabei ist zu beachten, dass die Einbaustückabdeckungen und die Dichtungen aufgrund der größeren Lagerbohrung ersetzt werden mussten. Konstruktionsmerkmale des Walzwerks Walzendurchmesser Ballenbreite 990 mm 2 240 mm Konstruktionsmerkmale des Walzwerks Walzenzapfendurchmesser 610 mm Verhältnis Zapfen / Ballen 62 % Lager Neues Lager vierreihiges KRL NP825343- NP205014 Bauraum 610000 × 844550 × 615950 (Innendurchmesser × Außendurchmesser × Breite in mm) Timken- Kennzahl Timken- Kennzahl C90(4) = 5 020 kN mit Standardlager von Timken C90(4) = 6 175 kN mit Duraspexx-Lagerausführung Die modifizierte Ermüdungslebensdauer L10a der Lager beträgt 4 500 h bei Standard- Lagern von Timken und 9 000 h bei Duraspexx-Lagern. Die maximale Belastung im Übergangsbereich (318 N/mm 2 ) und die Ermüdungslebensdauer der Walzen (6 000 h) werden in Bild 11 gezeigt. Ergebnisse der Walzenmodernisierung n Maximale Belastung von 352 N/mm 2 auf 318 N/mm 2 reduziert – das entspricht 9,6 %. n Ermüdungslebensdauer der Walzen von 4 400 h auf 6 000 h erhöht – das entspricht 36 %. n Ermüdungslebensdauer L10a der Standard-Lager von Timken von 2 800 auf 4 500 h erhöht – das entspricht 60 %. n Ermüdungslebensdauer L10a der neuen Duraspexx-Lager von 2 800 h auf 9 000 h erhöht – das entspricht 120 %. Aufgrund von häufigen Walzenzapfenbrüchen im Bereich der Übergangsradien wird marktweit nach der Modernisierung von Walzwerken verlangt. Timken verfügt über umfangreiche Erfahrungen auf diesem Gebiet und bietet sowohl technische Unterstützung bei der Optimierung von Walzenkonstruktionen als auch Lager mit einem 38 antriebstechnik 1-2/2017

WÄLZ- UND GLEITLAGER 08 09 11 10 08 Ansicht modifizierte Lagerlebensdauer L10a 09 Bewertung des Walzenzapfens vor der Modernisierung: maximale Belastung und Ermüdungslebensdauer 10 Modifizierte Lagerlebensdauer L10a für die existierende Lösung gegenüber Standard- und Duraspexx-Lagerausführung 11 Bewertung des Walzenzapfens nach der Modernisierung: Maximalbelastung und Ermüdungslebensdauer kleineren Querschnitt. Diese Maßnahmen verbessern die Leistung der Walzen, indem sie die maximale Belastung verringern und die Lebensdauer der Walzen und Lager erhöhen. www.timken.com Literaturverzeichnis: [1] Harris, T. und Kotzalas, M. (2007), “Rolling Bearing Analysis – Advanced Concepts of Bearing Technology” [2] Association of Iron and Steel Engineers (1985), “The Making, Shaping and Treating of Steel,” 10th Edition [3] The Metals Society (1978), “Flat Rolling: A Comparison of Rolling Mill Types” [4] ISO 281 (2007), Rolling Bearings – Dynamic Load Ratings and Rating Life [5] Timken Engineering Manual – Metals Industry Edition [6] Timken Metals Product Catalog Festgefahren in alter Technik? Halle 3 / Stand B 27 info@uhing.com Entdecken Sie neue Möglichkeiten www.aufglatterwelle.de UHING.indd 1 18.01.2017 15:49:02 antriebstechnik 1-2/2017 39

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