Исследование характера и причин выхода из строя подшипников качения рабочих валков клетей чистовой группы НШС-1700

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование характера и причин выхода из строя подшипников качения рабочих валков клетей чистовой группы НШС-1700

В.И. Илькун,

М.И. Ситкин

Непрерывный широкополосовой стан 1700 горячей прокатки (далее НШС-1700) листопрокатного цеха № 1 (далее ЛПЦ-1) АО «АрселорМиттал Темиртау» предназначен для производства горячекатаных полос толщиной 1,2ч16,0 мм и шириной 700ч1550 мм, смотанных в рулоны массой до 23 т (Технологическая инструкция ТИ-Л-33-70.- Темиртау: КарМетК, 1970). В состав чистовой группы входят аналогичные по конструкции четырехвалковые клети № 6-12. Опоры каждого рабочего валка (рисунок 1) состоят из двух подушек с установленным в каждой из них четырехрядным коническим роликоподшипником № 77888. Смазывание подшипника в опоре осуществляется пластичной смазкой закладным способом. Опора со стороны перевалки - фиксированная в станине от осевого смещения, опора со стороны привода - «плавающая» (не фиксирована).

подшипник надежность отказ наработка

1 - валок; 2 - подушка; 3 - подшипник; 4 - передняя крышка; 5 - задняя крышка

Рисунок 1 - Опора рабочего валка клети чистовой группы НШС-1700

Одним из недостатков опор рабочих валков чистовой группы клетей № 6-12 является низкий срок службы подшипников (средняя наработка до отказа 567-1009 ч, минимальная наработка до отказа 3-44 ч). По данным цеховых журналов, причинами отказов подшипников являются: выкрошка тел качения (роликов) и обойм; поломка сепараторов (сколы, разрывы); поломка обойм подшипников (разрывы, трещины, сколы); «сгорание» подшипников.

Соотношение повреждений подшипников (к общему числу вышедших из строя) представлено в таблице 1. Термин «сгорание» подшипника означает, что в процессе эксплуатации вследствие возрастания температуры подшипника в нем выгорает смазка. После аварийной перевалки и разборки опоры видна остаточная деформация на телах качения (отклонения от круглости, вмятины) и беговых дорожках обойм (вмятины), нагар на телах качения и обоймах, оплавленный или разрушенный сепаратор.

Для определения причин выхода из строя рассматриваемых подшипников в данной работе была поставлена задача установить закон распределения вероятности наработки подшипников до отказа и определить их показатели надежности (теоретическую плотность распределения наработки до отказа f(t), вероятность отказов Q(t)).

С этой целью использовали информацию об отказах всех подшипников клетей № 6-12 за указанный период (таблица 1). В связи с универсальностью закона Вейбулла его применили для оценки показателей надежности работы подшипников, определяемых по формулам [1]:

- теоретическая плотность распределения наработки до отказа f(t):

(1)

где a - параметр масштаба (задает масштаб кривой распределения по оси абсцисс);

b - параметр формы (определяет остроту и асимметрию кривой плотности распределения);

- вероятность отказов Q(t):

(2)

Результаты расчетов представлены в виде графиков (рисунки 2, 3) и в таблице 2.

Согласованность теоретических и статистических распределений вероятностей отказов проверяли по критерию Колмогорова [1]. Вероятность согласованности составила 0,8-0,9. Это свидетельствует о достоверности принятых теоретических распределений.

В результате расчетов установили (таблица 2), что параметр b в клетях меньше или равен единице (b ? 1):

А) в клетях № 7, 9-12 параметр b < 1;

Б) в клетях №6, 8 параметр b ? 1.

Параметр b ? 1 закона Вейбула согласно [1] показывает, что большинство отказов подшипников являются внезапными (аварийными), связанными с поломками и разрушениями. Они вызваны в основном перегрузками, нарушениями правил технической эксплуатации и организационными причинами.

Аварийный выход из строя опор рабочих валков подтверждается количеством «сгоревших» подшипников, составляющих около половины всех разрушений (таблица 1).

Таблица 1 - Соотношение повреждений подшипников рабочих валков НШС-1700 к общему числу вышедших из строя

Рисунок 2 - Теоретическая плотность распределения вероятности наработки до отказа f(t) подшипников рабочих валков клетей № 6-12 НШС-1700 ЛПЦ-1

Рисунок 3 - Вероятность отказов Q(t) подшипников рабочих валков клетей № 6-12 НШС-1700 ЛПЦ-1

Таблица 2 - Результаты расчетов параметров a, b закона Вейбулла и их сопоставления со скоростью прокатки в клетях чистовой группы НШС-1700

Подшипники рабочих валков воспринимают радиальные и осевые нагрузки, возникающие при прокатке. Радиальная нагрузка, регистрируемая месдозами, не превышает паспортную (Р=18МН). В то же время частый выход из строя защелок, фиксирующих подушки от осевых смещений, позволяет заключить, что осевые усилия превышают допустимые для подшипника № 77888. Согласно [2] эти осевые усилия возникают в результате перекосов валков в клети.

Перекос валков происходит в результате изменения геометрии бочек рабочих и опорных валков, рабочих поверхностей окон станин, подушек рабочих и опорных валков, направляющих планок в станинах, вызванных их износом. В свою очередь станины имеют смещения относительно оси прокатки.

Из вышеуказанного следует, что перекос валков в клети приводит к увеличению осевых нагрузок, превышающих допустимые значения, и к перекосу обойм подшипников, вызывающих заклинивание тел качения. Это вызывает рост сил трения скольжения и большим потерям на их преодоление, приводящим к интенсивному нагреву подшипников и последующему их разрушению («сгорание» подшипника). При этом количество выделяемого тепла возрастает с увеличением скорости прокатки. В итоге подшипники, работающие в клетях с большими скоростями, имеют более низкую надежность и большой процент выхода из строя по причине «сгорания». Эта связь четко прослеживается в клетях № 9-№ 12 (рисунки 2, 3 и таблица 2). При этом максимальная частота вращения подшипников валков не превышает их предельного значения (таблица 2).

Отклонения от правил эксплуатации проявляются в виде нарушений правил сборки, монтажа и эксплуатации опор рабочих валков, а также по организационным причинам.

Рассчитанные показатели f(t), Q(t) (рисунки 2, 3 и таблица 2) для подшипников рабочих валков клетей № 6-12 можно сравнить, расположив их в порядке уменьшения надежности в следующей последовательности: подшипники валков клети № 8, затем клети № 6 и далее - клетей № 7, 9, 10, 11, 12.

С учетом близости расположения кривых f(t), Q(t) (рисунки 2, 3) относительно друг друга, рассматриваемые подшипники можно разделить на группы: первая - подшипники валков клетей № 6 и 8; вторая - клетей № 7 и 9; третья - клетей № 10, 11, 12. У подшипников первой группы преобладают повреждения в виде выкрошивания поверхностей тел качения и беговых дорожек обойм подшипников (таблица 1). Для подшипников второй и третьей групп клетей с увеличением скорости прокатки наблюдается рост процента повреждений в виде «сгорания» (таблица 1).

В результате вышеизложенного можно заключить, что:

1) большая часть выхода из строя (отказов) подшипников рабочих валков аварийная;

2) причинами выхода из строя подшипников являются перекосы валков в клетях, вызывающие большие осевые нагрузки и недопустимые перекосы внутренних колец подшипников относительно наружных;

3) перекосы валков в клетях вызваны износом рабочих поверхностей рабочих и опорных валков, окон станин, подушек рабочих и опорных валков, направляющих планок в станинах и деформациями шеек валков вследствие их перегрева;

4) подшипники рабочих валков клетей № 6 и 8 по сравнению с остальными подшипниками клетей чистовой группы НШС-1700 обладают более высокой надежностью, так как работают в условиях стабильной смазки при небольших угловых скоростях;

5) надежность подшипников рабочих валков клетей № 9-12 снижается с увеличением скорости прокатки, вследствие их перегрева и «сгорания».

Список литературы

1. Плахтин В.Д. Надежность, ремонт и монтаж металлургических машин. М.: Металлургия, 1983. 415 с.

2. Королев А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. М.: Металлургия, 1985. 376 с.

Размещено на Allbest.ru