Łożyska - 12/07/2020
NSK | Łożyska TL firmy NSK o dwukrotnie dłuższym okresie eksploatacji
Łożyska baryłkowe NSK z technologią TL są coraz częściej stosowane w przemyśle papierniczym, ponieważ rosnąca liczba producentów maszyn i papierni dąży do maksymalizacji okresu eksploatacji i czasu pracy maszyn. Udowodniono, że unikatowe cechy specyfikacji TL (tough and long life, wytrzymałość i długa żywotność) zapewniają większą odporność na naprężenia obwodowe, a tym samym ograniczają możliwość pęknięć pierścieni wewnętrznych i gwarantują ponad dwukrotnie większą żywotność w porównaniu do łożysk ze standardową obróbką powierzchni. Łożyska baryłkowe z serii TL zostały specjalnie zaprojektowane dla sekcji maszyn papierniczych, w których panują podwyższone temperatury, w tym dla walców suszących, walców kalandrujących (wygładzających), walców nawijających wstęgę i walców PV.
Łożyska te opracowano jako rozwiązanie specyficznego problemu pęknięć pierścieni wewnętrznych. Uszkodzenia tego typu powszechnie występują w walcach suszących (w tym w cylindrach suszących typu Yankee) i w walcach sekcji kalandrowania, gdzie para przepływa przez wydrążoną oś walca w celu jego podgrzania. W takim przypadku czop rozszerza się szybciej niż łożysko, co sprawia, że pasowanie staje się ciaśniejsze. Gdy naprężenie obwodowe (siła wywierana obwodowo) pierścienia wewnętrznego wzrasta, mogą pojawić się pęknięcia.
Wysokie temperatury charakterystyczne dla maszyn papierniczych stwarzają dodatkowe wyzwania dla łożysk. Przykładowo duża ilość wydzielanego ciepła obniża lepkość środków smarnych, skracając okres eksploatacji łożysk, a niepożądane zjawisko pełzania ma negatywny wpływ na stabilność wymiarową.
Chociaż wdrożenie procedury powolnego rozruchu może zapobiec takim problemom - poprzez stopniowe zwiększanie temperatury - może to potrwać kilka godzin, a papiernie nie mogą sobie pozwolić na straty spowodowane zatrzymaniem produkcji. Zaproponowane przez NSK rozwiązanie polega na umiejętnym wyborze łożyska.
W celu przezwyciężenia wpływu wysokiej temperatury firma NSK przeanalizowała mechanizm pękania pierścieni wewnętrznych i wdrożyła metodę oceny wytrzymałości, która następnie doprowadziła do opracowania zastrzeżonej specyfikacji stopu TL. W łożyskach tych zastosowano stal nawęglaną z wykorzystaniem specjalnej obróbki powierzchni, zapewniającej zarówno wysoką twardość powierzchni bieżni, jak i stabilność wymiarową w wysokich temperaturach. Co ważne, odporność pierścienia wewnętrznego została na tyle zwiększona, że znacznie lepiej wytrzymuje naprężenia obwodowe - nawet w temperaturze do 200°C.
Wytrzymałość pierścieni wewnętrznych, które spełniają wymogi specyfikacji TL jest wyższa niż wytrzymałość pierścieni wewnętrznych wykonanych ze stali bainitycznej lub stali łożyskowej; podobnie twardość ich powierzchni tocznej jest wyższa niż twardość powierzchni tocznych wykonanych ze stali bainitycznej lub stali utwardzonych. Czynniki te są kluczowe dla zdolności łożysk TL do zapewnienia dłuższej żywotności, na przykład w przypadku kalandrów, walców prowadzących i walców wygładzających.
Przykładem jest duży zakład papierniczy, który miał problemy z walcami kalandrującymi, gdzie zaobserwowano liczne pęknięcia na wewnętrznych pierścieniach łożysk tocznych. Firma zmagająca się nawet z 12 awariami w ciągu roku, które powodowały niezaplanowane przestoje i zwiększenie nakładu prac konserwacyjnych, zaprosiła zespół inżynierów NSK do zbadania i rozwiązania problemu. W ramach Programu Wartości Dodanej AIP firma NSK rozpoczęła kompleksowy przegląd zastosowania.
Eksperci NSK szybko odkryli, że standardowe łożyska baryłkowe stosowane w walcu kalandrującym nie posiadają pierścieni wewnętrznych ze stali nawęglanej, przez co są podatne na wpływ wysokiej temperatury i pękanie. Zarekomendowano zastosowanie łożysk baryłkowych NSK z technologią TL. Innowacyjny skład chemiczny stali oraz większa odporność na naprężenia obwodowe i pęknięcia wydłużyły dwukrotnie okres eksploatacji i zmniejszyły koszty wymiany łożysk oraz przestojów. W ciągu pięciu lat od wprowadzenia zmian papiernia zaoszczędziła około 430.000 euro.
Od 1994 r. łożyska baryłkowe NSK z technologią TL są z powodzeniem stosowane w cylindrach suszących i w walcach innych sekcji maszyn papierniczych. Obecnie produkowanych jest ponad 100 różnych rozmiarów / typów łożysk TL, co pomaga szerokiej grupie klientów osiągnąć wyższą wydajność i opłacalność. Ponadto w celu dostosowania łożysk do cylindrów suszących typu Yankee firma NSK oferuje duże samonastawne łożyska wałeczkowe z serii TL o średnicach do 1360 mm.
Zdjęcie 1) Wiele sekcji maszyn papierniczych poddawanych jest działaniu wysokich temperatur, co stanowi szczególne wyzwanie dla łożysk. Photo: Moreno Soppelsa/Shutterstock
Zdjęcie 2) Przykład struktury walca suszącego pokazujący typowe temperatury robocze.
1 Przepływ pary, 2 Olej smarujący, 3 Powrót oleju
Zdjęcie 3) Ślady pęknięć na hartowanym na wskroś pierścieniu wewnętrznym łożyska baryłkowego spowodowane naprężeniem obwodowym.
Zdjęcie 4) Łożyska baryłkowe NSK z technologią TL zapewniają dwukrotnie dłuższą żywotność w porównaniu do standardowych odpowiedników.
Udostępnij