Aplicarea și analiza tehnică a garniturilor de etanșare rotative mari în laminoarele de oțel și alte echipamente mari

În laminoarele de oțel, mașinile pentru fabricarea hârtiei, cutiile de viteze pentru sarcini grele și alte echipamente industriale mari, garniturile de ulei rotative mari (garnituri de ulei rotative mari sau etanșări radiale pentru arbori) servesc drept componente de etanșare principale care protejează sistemele de rulmenți, previn scurgerile de lubrifiant și blochează pătrunderea contaminanților. În condiții dure de funcționare, cum ar fi temperaturi ridicate, presiune ridicată, sarcini mari, vibrații la impact, ceață de apă și praf, garniturile de ulei convenționale de dimensiuni mici adesea dau greș. Garniturile de ulei rotative mari, cu adaptabilitatea lor excelentă la diametre mari, designul structural ranforsat și materialele de înaltă performanță, au devenit o tehnologie cheie pentru îmbunătățirea fiabilității echipamentelor și extinderea intervalelor de întreținere.

1. Caracteristicile structurale ale garniturilor de etanșare rotative mari

Garniturile de ulei rotative mari adoptă de obicei un design cu etanșare radială cu buze, constând în principal din următoarele componente:

• Buză de etanșareFabricat din cauciuc rezistent la ulei (cum ar fi NBR, FKM), poliuretan (PU), PTFE sau materiale compozite. Menține contact direct cu arborele rotativ pentru a forma o interfață de etanșare dinamică. Designul buzei include adesea o buză principală și o buză secundară anti-praf pentru etanșare bidirecțională.
• Carcasă metalicăOferă rigiditate structurală, potrivită pentru aplicații cu diametru mare (diametre de până la 1 metru sau mai mult). Formele comune includ carcase metalice integrale, cauciuc armat cu material textil sau modele complet din cauciuc.
• Primăvara JartiereiOferă o forță de preîncărcare radială constantă, asigurând că buza menține un contact strâns cu suprafața arborelui chiar și la viteze mari și după uzură.
• Design special ranforsatPentru aplicațiile de laminoare, se utilizează în mod obișnuit buze îngroșate, structuri auxiliare labirintice sau modele de tip divizat (Split) pentru a facilita instalarea și întreținerea la fața locului.

Comparativ cu garniturile de etanșare standard, garniturile de etanșare rotative mari pun accent pe o capacitate ridicată de valoare PV (presiune × viteză superficială), o generare redusă de căldură prin frecare și o rezistență excelentă la contaminare. Unele produse de înaltă calitate încorporează, de asemenea, canale de răcire sau acoperiri speciale pentru a se adapta mediilor cu viteză mare și sarcini mari la gâturile laminatelor din laminoare.

2. Aplicații tipice în laminoarele de oțel

Mediul de lucru al laminoarelor de oțel (în special al laminoarelor de benzi la cald, al laminoarelor de benzi la rece și al laminoarelor de plăci) este extrem de dur: viteze mari de laminare, sarcini radiale mari, stropire cu apă de răcire și emulsii de laminare și praf abundent de oxid de fier. Acești factori impun cerințe stricte privind reținerea lubrifiantului de la rulmenți și izolarea contaminanților externi.

1. Garnituri cu gât de rolăAplicată la carcasele rulmenților cilindrilor de lucru și cilindrilor de susținere, aceasta este cea mai tipică aplicație a garniturilor de etanșare rotative de dimensiuni mari. Noile garnituri de etanșare specifice laminoarelor, dezvoltate de producători precum JTEKT, reduc semnificativ pătrunderea apei și temperatura buzelor prin designuri specializate, prelungind astfel durata de viață a rulmenților.
2. Garnituri pentru sistemul de transmisieSe utilizează pe arborii principali ai motorului, arborii de intrare/ieșire ai cutiei de viteze, arborii de transmisie universali și alte componente rotative pentru a preveni scurgerile de lubrifiant și a bloca pătrunderea prafului.
3. Echipamente auxiliareAdoptat pe scară largă în piese rotative, cum ar fi bobine, mese cu role de transport și foarfece.

Exemplu de parametri de funcționare:

• Diametrul arborelui: 300 mm până la 2000 mm sau mai mare
• Viteză la suprafață: până la 30 m/s sau mai mare
• Interval de temperatură: -40°C până la +150°C (mai ridicat cu materiale speciale)
• Medii: Ulei de lubrifiere, apă de răcire, emulsii, praf de fier

3. Avantaje tehnice și cerințe de performanță

• Fiabilitate ridicată și durată lungă de viațăDesignul cu buze ranforsate și materialele premium pot atinge durate de etanșare de zeci de mii de ore, reducând timpii de nefuncționare neplanificați. Etanșările industriale pentru sarcini grele de la mărci precum SKF au performanțe excelente în laminoare, separând eficient uleiul de ungere de fluidele de răcire.
• Rezistență superioară la contaminareBuzele secundare sau structurile labirintice blochează eficient apa, praful și depunerile de calcar, protejând rulmenții de defectarea prematură cauzată de contaminare.
• Frecare redusă și economie de energieBuzele compozite din PTFE sau profilurile optimizate ale buzelor reduc cuplul de frecare, consumul de energie mai mic și minimizează generarea de căldură, ceea ce le face potrivite pentru laminarea la viteză mare.
• Instalare și întreținere convenabileModelele de tip divizat (Split Seal) permit înlocuirea fără dezasamblarea echipamentelor mari, reducând considerabil timpul de nefuncționare.
• Rezistență la medii și temperaturăSelecția de FKM sau materiale compozite speciale oferă rezistență la ulei, apă, aditivi chimici și coroziune acidă/alcalină moderată.

Comparativ cu etanșările de înaltă calitate, cum ar fi etanșările cu arc, etanșările rotative mari se concentrează mai mult pe eficiența costurilor și adaptabilitatea la dimensiuni mari, ceea ce le face soluția de etanșare „de bază” pentru industriile grele precum cea siderurgică.

4. Selectarea materialelor și elemente esențiale de design

• Materiale din cauciucNBR (uz general), HNBR (rezistent la căldură și ulei), FKM (rezistent la temperaturi ridicate și substanțe chimice).
• ÎntăririCarcase din cauciuc sau metal ranforsate cu material textil pentru rigiditate sporită.
• Tratament de suprafațăDuritatea arborelui ≥ HRC45, rugozitatea Ra 0,2–0,8 μm. În timpul instalării, trebuie acordată atenție concentricității și teșiturilor.
• Verificarea designuluiAnaliza cu elemente finite (FEA) este utilizată pentru a simula presiunea de contact cu buza, distribuția termică și comportamentul la uzură pentru a asigura fiabilitatea în condiții reale de laminare.

Selecția trebuie să ia în considerare în mod cuprinzător diametrul arborelui, viteza de rotație, mediul, temperatura, presiunea și spațiul de instalare, cu referire la standardele ISO, DIN sau manualele de inginerie ale producătorului.

5. Tendințe de dezvoltare

Pe măsură ce industria siderurgică se transformă spre inteligență și eficiență ridicată, garniturile de ulei rotative mari se dezvoltă în următoarele direcții:

• Monitorizare inteligentăIntegrarea senzorilor pentru monitorizarea în timp real a temperaturii buzelor, a stării de uzură și a semnelor de scurgeri.
• Materiale ecologice cu frecare redusăNoi compozite PTFE și materiale ecologice pentru reducerea consumului de energie și a emisiilor.
• Designuri modulare și cu schimbare rapidăOptimizarea suplimentară a designurilor divizate și a dimensiunilor standardizate.
• Integrare cu rulmențiDezvoltarea de unități combinate de etanșare-lagăr pentru simplificarea structurii echipamentelor.

Concluzie

Deși garniturile de ulei rotative mari par simple din punct de vedere structural, acestea își asumă responsabilitatea critică de a „proteja rulmenții și de a asigura producția continuă” în laminoarele de oțel și alte echipamente mari. Performanța lor fiabilă de etanșare afectează direct utilizarea echipamentelor, calitatea produsului și costurile de operare. Prin selecție științifică, instalare corectă și întreținere regulată, garniturile de ulei rotative mari pot îmbunătăți semnificativ competitivitatea generală a echipamentelor industriale grele, cum ar fi producția de oțel. În contextul obiectivelor „dual carbon” și al modernizărilor de producție de înaltă performanță, optimizarea continuă a acestei tehnologii de etanșare de bază va oferi un sprijin solid pentru dezvoltarea de înaltă calitate a industriei.