Втулка цилиндра нижнего валка листопрокатного станка большой мощности

Если честно, когда слышу про втулка цилиндра нижнего валка, всегда вспоминаю, как новички путают её с обычной втулкой шпинделя — а это принципиально разные вещи. У нас на прокатном стане 3500 как-то поставили экспериментальный вариант от стороннего поставщика, так за месяц три замены сделали. Потом уже разобрались: дело не в материале, а в расчёте зазоров под специфическую вибрацию.

Конструкционные особенности и типичные просчёты

Самый частый косяк — пытаются удешевить конструкцию через уменьшение толщины стенки. Для листопрокатного станка большой мощности это смертельно: помню, в 2018 на КМЗ ставили втулки с расчётным зазором 0.12 мм, а через две недели работы появился стук на реверсе. Вскрыли — а там эллипсность 0.8 мм.

Интересно, что китайские производители типа ООО ?Цзянсу Минбай Гидравлическая Технология? (mbyy.ru) сначала грешили избыточным упрочнением поверхностей. Их техдокументация показывала твёрдость 62 HRC, но при динамических нагрузках появлялись микротрещины. Сейчас вроде пересмотрели технологию — видел их последние образцы с градиентной закалкой.

Кстати, про тепловые деформации: многие забывают, что при непрерывной прокатке температура в зоне контакта валка достигает 200°C. Стандартные расчёты на 80-100°C просто не работают. Приходится добавлять компенсационные канавки — но это уже ноу-хау каждого производителя.

Практика эксплуатации и мониторинг состояния

У нас на предприятии внедрили систему контроля вибрации на подшипниковых узлах. Так вот, втулка цилиндра даёт характерный спектр на частотах 120-150 Гц при износе. Раньше ждали пока зазор достигнет 0.3 мм — теперь меняем при 0.15.

Забавный случай был с подбором смазки: перешли на синтетическую POLYREX EM, а через месяц обнаружили повышенный износ. Оказалось, их втулка имела покрытие молибденом, которое конфликтовало с присадками. Пришлось возвращаться к старой доброй SHELL Gadus.

Коллеги с Уралмаша рассказывали, что пробовали ставить втулки с тефлоновым напылением. В теории — снижение трения, на практике — при перегреве напыление отслаивалось и забивало гидросистему. Дорогостоящий эксперимент вышел.

Материаловедческие нюансы

Спор вокруг бронзы БрАЖ-9-4 против латуни ЛЦ40Сд не утихает. Лично я склоняюсь к бронзе — лучше теплопроводность. Но есть нюанс: при ударных нагрузках (например, при захлёстывании листа) бронза может дать трещину, тогда как латунь просто смнётся.

Видел у ООО ?Цзянсу Минбай Гидравлическая Технология? в каталоге на mbyy.ru варианты из спечённых материалов. Пробовали тестовую партию — стойкость неплохая, но цена в 2.3 раза выше. Для серийного производства пока невыгодно.

Запомнился курьёз с термообработкой: один поставщик прислал партию с твёрдостью 45 HRC вместо заявленных 55. При микроскопии увидели пережог — видно, перегрели в печи. Хорошо, что проверили до установки.

Монтажные особенности и риски

При запрессовке многие не контролируют соосность — потом удивляются, почему втулка работает одним боком. Разработали простейшее приспособление: оправка с индикатором, позволяет выставить соосность в пределах 0.05 мм.

Гидравлические цилиндры от того же Минбай (mbyy.ru) обычно идут с предустановленными втулками. Но мы всегда перепроверяем посадку — как-то попались экземпляры с заниженным диаметром на 0.08 мм. Хорошо, заметили до запуска.

Тепловой зазор — отдельная песня. Для нижнего валка особенно критично, так как там и тепловое расширение, и прогиб от нагрузки. Эмпирическая формула: расчётный зазор + 0.05 мм на каждые 100°C сверх 60°C.

Перспективные разработки и личный опыт

Пробовали вакуумную наплавку износостойким сплавом — дорого, но для ремонта дорогих втулок оправдано. Правда, геометрию потом приходится доводить вручную.

Интересное решение видел у китайцев: комбинированная втулка со стальной основой и бронзовой вставкой. Для станка большой мощности не подошло — разные коэффициенты расширения сыграли злую шутку.

Сейчас экспериментируем с лазерной наплавкой — пока стабильность оставляет желать лучшего. Но зато можно локально усиливать наиболее нагруженные участки.

Кстати, на mbyy.ru в разделе гидравлических компонентов появились втулки с антифрикционным покрытием на основе дисульфида молибдена. Заказали пробную партию — посмотрим, как поведёт себя при пиковых нагрузках.