Подушки и подшипники валков прокатного стана

1 Корпус подшипника прокатного валка называется подушкой.

2 Типы подшипников, применяемых в опорах прокатных клетей: скольжения (текстолитовые), жидкостного трения, качения.

Текстолитовые подшипники скольжения опор валков применяют в опорах обжимных, сотовых, толстолистовых и трубных станах.

Текстолит получают горячим прессованием, уложенной слоями хлопчатобумажной ткани, пропитанной слой резольного типа.

1 – подушка; 2 – вкладыш; 3 – фланец.

Рисунок 18 – Схема действия усилий в подшипнике скольжения

При высоких скоростях коэффициент трения f = 0,004…0,006.

При низких скоростях – f = 0,01…0,01.

Давление в подшипнике:

Допускаемое давление [P] = 25…30МПа;

Температура работы подшипника t≤60…80°С;

Подшипники скольжения жидкостного трения (ПЖТ)

Область применения – листовые станы холодной прокатки (на опорном валке).

При жидком трении рабочие поверхности цапфы и вкладыша разделены слоем масла, толщина которого h>RZ₁ + RZ₂; коэффициент трения f = 0,003…0,005 (при полужидкостном режиме работы f = 0,008…0,1).

Основными деталями ПЖТ является цапфа и вкладыш с баббитовой заливкой.

Баббит Б – 83, Б – 87, Б – 16 (число 83% олова).

I – положение покоя;

II – положение цапфы при ее вращении

Рисунок 19 – Схема усилий возникающих в ПЖТ

1) Наличие клинообразного зазора между скользящими поверхностями.

2) Зазор непрерывно заполняется маслом.

3) Цапфа вращается со скоростью больше ω_{критического}.

Явление увеличения давления в масле называется гидродинамическим эффектом.

Несущая способность (грузоподъёмность) ПЖТ:

где U – окружная скорость цапфы;

η – динамическая вязкость масла;

d – диаметр подшипника;

l – длина вкладыша.

Рисунок 20

1 Грузоподъёмность подшипника возрастает при увеличении U, l, d, η.

2 Грузоподъёмность (F_r) возрастает при δ = const и уменьшении h_min.

3 При h_min и δ = 2h_min грузоподъёмность F_r= F_{r max} максимальна.

При

и

F_r = F_{r max}, но режим не устойчив, имеют место вибрации.

Условный коэффициент грузоподъёмности:

где η – вязкость, Па ∙ с;

U – скорость;

l – длина подшипника;

d – диаметр подшипника.

l/d = 0,6; 0,75; 0,9.

Рисунок 21

После этого определяется коэффициент трения и расход масла.

Масло высокой вязкости П-28, турбинные масла УТ, ПС-28, МС-20, МК-22 и т.д.

Кинематическая вязкость:

где ρ – плотность;

η – абсолютная (динамическая) вязкость.

Тепловой расчёт

При ламинарном движении:

– градиент для всех случаев

Рисунок 22

Сопротивление движения в слое жидкости:

Закон Ньютона для вязкой жидкости:

Сила трения:

где l – длина вкладыша;

d – номинальный диаметр подшипника.

Радиальное усилие:

где р – среднее давление.

Коэффициент трения ПЖТ:

где δ/d – учитывает повышение давления.

Тепловой поток сил трения:

Тепловой поток, уносимый маслом:

где с – объёмная удельная теплоёмкость масла,

с = 16 ∙ 10⁵ Дж/м³град;

Q – расход масла через один подшипник;

Δt – перепад температур.

Расход масла для одного подшипника:

- гидродинамические ПЖТ (р = 0,1…0,3);

- гидростатические ПЖТ (р = 50…60МПа)

- гидростатодинамические АЖТ.

1 – цапфа; 2 – вкладыш; 3 – карманы гидростатической части; 4 – капиллярный трубопровод.

Рисунок 23 – Схема гидростатодинамического ПЖТ.

Подшипники качения

В опорах валков в обжимных, заготовочных, сортовых и трубопрокатных станов рабочих валков клетей кварто применяются подшипники качения.

По конструкции это двух- и четырёхрядные подшипники с коническими роликами, реже 4-х рядные с цилиндрическими роликами в комбинации с упорными, сферическими и другими видами подшипниками.

Диаметр шейки валка с цилиндрическими подшипниками больше, чем с коническими.

Коэффициент трения в подшипнике 0,002…0,005.