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圧延機ベアリングの究極ガイド
圧延機用軸受の中で最も代表的な軸受はロールベアリングです。 ローラーベアリングは、ローラーを支持し、フレーム内の正しい位置を維持するために使用される重要なコンポーネントです。 ベアリングの摩擦係数は回転エネルギー消費に関係します。 ベアリングの耐用年数は圧延機の稼働率に関係します。 ベアリングの剛性は圧延製品の寸法精度に影響します。 したがって、鋼の圧延生産では、ロールベアリングには摩擦係数が小さく、十分な強度と一定の剛性が求められます。 最新の圧延機では、ロールベアリングの構造も、迅速なロール交換作業を容易にする必要があります。 典型的な 四列円筒ころ軸受 ラジアル荷重を負荷します。 スラストローラーまたは スラスト玉軸受 ラジアルアンギュラ玉軸受またはラジアルころ軸受はアキシアル荷重を負担します。 ほとんどの圧延機ベアリングは、オイルエア潤滑またはオイルミスト潤滑とグリースを使用します。 潤滑 と冷却。
球面ころ軸受
圧延機のベアリング構成は、主に同じロールネックに並んで設置された600組の球面ローラーベアリングを使用しています。 この構成は基本的に当時の生産条件を満たしており、圧延速度はXNUMXrpmに達することができました。 しかし、速度が上がるにつれて、ベアリング寿命が短い、消耗が大きい、完成品の精度が低い、ロールネックの摩耗が激しい、ロールの軸方向の動きが大きいなどの欠点が顕著になります。
四列円筒ころ軸受＋スラスト軸受
円筒ころ軸受 内径とロールネックの間にタイトフィットを採用し、ラジアル方向の力に耐えます。 負荷容量が大きく、限界速度が高く、精度が高く、内輪と外輪が分離可能で交換可能、加工が容易、製造コストが低く、取り付けと分解が簡単であるという利点があります。 ; スラスト軸受は軸力を負担する軸受であり、圧延機の特性に合わせて具体的な構造形式を選択できます。
スラストころ軸受は、重荷重および低速時において、小さなアキシアルすきまでスラスト荷重に耐えられるように装備されています。 アンギュラ玉軸受を採用することにより、転がり速度が速い場合、限界速度が速いだけでなく、運転中のアキシアルすきまを厳密に管理することができます。 ローラーは軸方向にしっかりとガイドされており、一般的な軸方向の荷重に耐えることができます。 このタイプの軸受構造は、軸受寿命が長く信頼性が高いだけでなく、圧延品の精度が高く、制御が容易であるなど多くの利点があります。 したがって、現在最も広く使用されており、主に線材ミル、厚板ミル、箔ミル、ダブルサポートロールで使用されています。 冷間圧延機、熱間圧延機用サポートロールなど
四列円筒ころ軸受と六列円筒ころ軸受は、圧延スタンドのロールネック、ドラム、圧延機にほぼ独占的に使用されています。 これらのベアリングは他のローラーベアリングと比較して低摩擦です。 これらのベアリングは通常、ロールネックに締まりばめで取り付けられるため、圧延速度が速い圧延機用途に特に適しています。 これらのベアリングの断面が小さいため、ロール直径に比べて比較的大きなロールネック直径を使用できます。 ころの取付個数が多いためラジアル荷重の負荷能力が非常に大きくなります。
多列円筒ころ軸受はラジアル荷重のみに耐えることができます。このため、これらの軸受は、アキシアル荷重を受ける深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受、ラジアル形やスラスト形の円すいころ軸受と組み合わせて取り付けられます。 XNUMX 列および XNUMX 列円すいころ軸受は別個の設計です。つまり、一体型フランジを備えた軸受リングと、ころと保持器のアセンブリを別個の軸受リングから個別に取り付けることも、すべての軸受コンポーネントを個別に取り付けることもできます。
これにより、軸受の取り付け、保守、点検が大幅に簡素化されます。ベアリングは、ベアリングシートに対するシャフトの軸方向変位の一定の限界に耐えることができます。四列円筒ころ軸受は円筒穴を持ち、一部のサイズの軸受にはテーパ穴も用意されています。テーパー穴を備えたベアリングは、取り付け時に調整して、特定のラジアル内部クリアランスまたは規定の予圧を得ることができます。
圧延機軸受の潤滑
ころ軸受の潤滑は他の転がり軸受の潤滑と原理的には同じですが、ころがり軸受の使用条件は比較的過酷であり、その作動性能を有効に発揮できるかどうかは潤滑に大きく依存します。ベアリング。 ロールベアリングの主な潤滑方式には、グリース潤滑とオイル潤滑があります。
(1) グリース潤滑のグリースにはシール効果もあります。シール構造や潤滑設備がシンプルでグリースの補給も便利です。したがって、使用条件が許す限り、ロールベアリングはグリースで潤滑されるのが一般的です。オイル潤滑には強力な冷却効果があり、ベアリングから汚れや水分を取り除くことができます。オイル潤滑を用いたころ軸受の潤滑方法には、圧油潤滑、オイルスプレー潤滑、オイルミスト潤滑、オイルエア潤滑などがあります。
(2) 圧油供給潤滑は、常用回転速度におけるロール軸受の最も有効な潤滑方法です。 油噴射潤滑とは、軸受の片側に取り付けられた油噴射ノズルから軸受内部に潤滑油を一定の圧力で噴射して潤滑を行うものです。 一般に、高速ローラーベアリングや、圧油供給潤滑では冷却要件を満たせない状況で使用されます。
(3) スプレー潤滑 オイルミストを含んだ乾燥圧縮空気を軸受内部に噴霧して潤滑します。油の使用量も少量です。空気の作用により冷却効果が非常に強力です。主に、圧延速度が速く、圧延精度が高い大型圧延機に使用されます。ローラーベアリング、またはベアリングハウジング内で頻繁に分解されないローラーベアリング用。圧油供給潤滑とオイル注入潤滑の両方で、オイル入口および出口パイプ、潤滑ポンプ、オイルリザーバ、および場合によっては潤滑油クーラーの設置が必要です。そのため、コストが比較的高く、一般にころ軸受が使用されることはほとんどありません。
圧延機軸受の寿命に影響を与える理由
圧延機ベアリングは圧延機の重要なコンポーネントです。 圧延機の稼働中、ベアリングはロールを支持し、ロールの正しい位置を維持しながらロールの圧延力を支えます。 圧延機軸受の品質と寿命が信頼できるかどうかは、圧延機の操業の信頼性に直接影響します。 セックス。 圧延機ベアリングの耐用年数に影響を与える要因は数多くあります。 軸受の材質、構造設計、製造精度、取り付けとシール、潤滑、冷却などの一連の内部および外部要因はすべて、圧延機軸受の耐用年数に影響を与えます。 過酷な作業条件は、圧延機ベアリングの初期故障の主な原因です。 一般的に、ベアリングの使用条件には、主に荷重と分布、潤滑、シール、速度伝達、動作温度、放熱条件など、ベアリングの品質と使用状況が含まれます。 部品が同じでも使用条件が異なると寿命に大きな差が生じます。
超硬が軸受寿命に及ぼす影響
高炭素軸受鋼は、焼入れと低温焼戻しを行うと、組織が未溶解炭化物、針状マルテンサイト、残留オーステナイトに変化します。未溶解炭化物の含有量、炭化物の形態分布、針状マルテンサイト サイズと残留オーステナイトは、軸受の見かけの特性に影響します。軸受鋼中の未溶解炭化物の含有量が少ないほど、軸受鋼の硬度は高くなります。その理由は、未固溶炭化物の含有量が少ないほど、マルテンサイト基地の炭素濃度が低くなるからである。が増えて硬度も高くなります。
焼入れされた軸受鋼中に存在する少量の未溶解炭化物は、軸受の耐摩耗性を向上させるのに役立ち、また、細粒のクリプトマルテンサイトを得るのに役立ち、それによって軸受の靭性と耐疲労性を向上させます。炭化材料の粒子サイズも軸受の寿命に大きな影響を与えます。軸受鋼の炭化物粒子は0.6um未満であり、その耐用年数が大幅に向上します。高品質の軸受鋼の炭化物粒子のサイズは、通常の軸受鋼のサイズよりもはるかに小さく、炭化物粒子の分布も均一であり、縞状の分布には現れません。ネットワーク炭化物分布は、マトリックス粒子間の接続に影響を与え、それによって軸受の疲労抵抗限界を低下させます。ベアリング間の応力が疲労限界を超えると、徐々に亀裂が発生し、ベアリングの寿命が短くなります。
ベイナイト組織の特性により、炭素クロム軸受鋼の配合限界、曲げ強度、降伏強度、断面収縮が向上し、軸受鋼の靭性が向上し、衝撃力、破壊力、摩擦に対する軸受の能力が向上します。 軸受寸法の良好な維持にも貢献します。
ベアリングの寿命に対する荷重条件の影響
圧延機に使用される軸受には、主に「複列円筒ころ軸受」「XNUMX列円すいころ軸受」「複列自動調心ころ軸受」があります。 軸受自体の品質を考慮せずに、使用条件下で使用される軸受の寿命は主に軸受によって決まります。 受ける荷重によって決まります。
ライン圧延機の圧延力は増大し続けるため、ロールネックには多列軸受しか使用できなくなりました。 多列軸受設計の概念は、複数列の転動体に依存して荷重を均一に支え、それによって軸受容量を向上させることです。 しかし、圧延機を実際に使用する場合、多列転動体の耐荷重は完全に均一ではなく、大きなばらつきが生じることもあります。 ずれが生じる主な要因としては、軸受自体の設計・製造上のずれ、軸受座の取り付け精度、圧延機部品の摩耗などが挙げられます。 同時に、軸受の荷重分布は、ローリング力、アキシアル力、ロールベンディング力の影響も受けます。
このため、軸受全体の等価荷重が変わらない状態では、各列の転動体が受ける荷重は必然的に変形し、偏心荷重が発生します。 一度発生した偏心荷重は、一定の使用範囲まで使用を続けると増大し続けます。転動体が耐える荷重が転動体の極限耐荷重を超え、局所的な過負荷破断が発生します。
偏荷重はベアリングの寿命に重大な影響を与える状況です。 上記で分析した各列のローラーのアンバランスな荷重分布に加えて、単一列のローラーが傾いて局所的に応力が集中し、転動体の滑りが発生する可能性もあります。 転がり状態が変化すると、軸受の転動体と内輪・外輪との間に接触滑りが発生し、軸受が発熱して損傷することがあります。
潤滑品質がベアリングの寿命に与える影響
軸受は潤滑品質の保証がなく、長期間安心してご使用いただけます。 圧延機のベアリングは、通常の運転中にさまざまな面で摩擦を受けます。 このうち、外輪軌道面の負荷領域は内部摩擦が最も大きくなる部分です。 ベアリングの動作中にラジアルオイルギャップが必ず存在し、ローラーの回転は負荷領域でのみ発生します。 このようにして、無負荷領域は半転がり、半滑りの状態となる。 ローラが無負荷領域から負荷領域に入ると、回転速度が急激に上昇します。 回転速度が急激に上昇すると、ころと軌道面は激しく擦れ合い、同時に鋼の圧延過程で衝撃荷重も加わります。
この場合、ベアリングの潤滑が不十分な場合、部品の表面粗さは増加し続け、摩耗は徐々に増加します。 ローラーユニットの表面にかかる圧力も増加します。 同時に、軸受の作動中、走行転動体と軌道面、走行転動体と保持器、保持器と内外輪との間に滑り摩擦が発生し、この滑り摩擦は負荷が大きくなるにつれて増加します。が増加します。 滑り摩擦が存在すると、ベアリングコンポーネント間に相対的な這いが発生します。 軸受コンポーネントの相対的な動きによって生じる摩耗を軽減するには、軸受コンポーネント間の良好な潤滑を維持する必要があります。 潤滑油膜はコンポーネント間の接触面を十分に隔離し、金属と金属の間の直接の摩擦接触を回避します。 同時に、良好な潤滑は熱放散にも優れた役割を果たし、動作中の摩擦熱の伝達を減らすことができます。
圧延機のベアリングは過酷な動作環境のため、動作中にベアリングが汚染される可能性が高くなります。したがって、グリースの汚染を避けるために、ベアリングは十分にシールされている必要があります。通常、鋼圧延設備で使用される軸受は主に生産冷却水と酸化鉄スケールによって汚染されます。グリースに水分が混入すると、軸受材料の耐疲労性が低下し、亀裂が発生します。グリースが酸化鉄スケールで汚染されている場合、状況はさらに悪化します。酸化鉄スケールは軸受内部の潤滑状態を破壊し、軸受表面に摩擦や粒子摩耗が発生します。
冷却水や酸化鉄スケールで汚れたベアリングの場合、使用中にリングの劣化が進みます。 汚染物質が増加すると、最終的にリングに亀裂が入り、ベアリングが損傷します。 したがって、理想的なベアリングシールはベアリングの耐久性を効果的に向上させることができます。 耐用年数を延長し、生産に影響を与える突然のベアリング損傷の可能性も減らします。