• RU
    • EN
    • UA
  • [Статья]

    УДК 678.067:621.771
    C.В. Семенов, С.С. Семенов
    ООО «МиниЗавод Промпластик» (Донецк, Украина)
    С.В. Поддубный, Н.В. Гичун
    НИП «Техресурс» (Донецк, Украина)

    НОВЫЕ СВОЙСТВА
    ВКЛАДЫШЕЙ ТЕКСТОЛИТОВЫХ (ТРИБОТЕКСТОЛИТОВЫХ)
    ДЛЯ ПОДШИПНИКОВ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ

    У статті розглянуті полімерні матеріали (текстоліти), котрі використовують для виготовлення вкладишів підшипників
    валків прокатних станів. Приведені нові властивості триботекстолітових вкладишів виготовлення ТОВ «МініЗавод Пром-
    пластик», котрі підтверджені при проведені промислових випробувань та при експлуатації в умовах прокатного виробництва.
    В статье рассмотрены полимерные материалы (текстолиты), которые применяются для изготовления вкладышей под-
    шипников валков прокатных станов. Приведены новые свойства триботекстолитовых вкладышей производства ООО «Мини-
    Завод Промпластик», которые подтверждены при проведении промышленных испытаний и во время эксплуатации в условиях
    прокатного производства.
    In article various kinds of polymeric materials (textolites) which are applied to manufacturing of loose leaves of bearings валков
    rolling mills are considered. New properties tribotextolites loose leaves of manufacture of LLC «MiniZavod Promplastik» which are
    confirmed at carrying out of industrial tests and during operation in the conditions of rolling manufacture are resulted.
    В качестве подшипников рабочих валков прокатных станов обычно используют неметаллические
    вкладыши текстолитовые. В подшипниках прокатных валков давление больше в 2…4 раза, а коэффици-
    ент pv — в 4…20 раз по сравнению с подшипниками машин общего назначения [1]. Ограниченные разме-
    ры шейки вала и подшипников и большие нагрузки при прокатке предъявляют особые требования к кон-
    струкции и качеству подшипников. Стойкость подшипников определяется: качеством вкладыша тексто-
    литового, качеством подачи смазочного материала (обычно – это вода и пластичная смазка), качеством
    поверхности шейки вала.
    Неметаллические подшипники скольжения имеют значительные преимущества перед бронзовыми
    подшипниками: низкая стоимость, возможность смазывания водой, хорошая прирабатываемость к шей-
    ке вала, низкий коэффициент трения и низкий расход энергии, требуемой при прокатке. Недостатки не-
    металлических подшипников: малая теплопроводность (приблизительно в 100 раз меньше, чем бронзы),
    что требует интенсивного охлаждения водой; невысокая теплостойкость (обугливаются при температуре
    120…1500С); значительная разбухаемость (из-за водопоглощения), что приводит к изменению размеров
    подшипника [1].
    Виды текстолита: текстолит из крошки, слоистый текстолит (листовой), триботекстолит.
    Текстолит из крошки представляет собой пластмассу, полученную путем горячего прессования об-
    резков хлопчатобумажных тканей, пропитанных искусственными смолами. Изготавливают цельнопрес-
    сованные подшипники для мелкосортных и среднесортных станов, с валками диаметром до 450 мм.
    Внутреннее строение материала в прессованных подшипниках примерно одинаково во всех направлени-
    ях. Этот текстолит является менее прочным и менее стойким, чем листовой слоистый текстолит. Арми-
    рование крошкой снижает физико-механические характеристики, уменьшает толщину использования
    рабочего тела вкладыша при износе.
    Слоистый текстолит производится в виде плит и применяется для изготовления наборных подшип-
    ников для крупносортных обжимных и листовых станов. Представляет собой пластмассу, полученную
    путем горячего прессования уложенной правильными слоями хлопчатобумажной ткани, пропитанной
    искусственными смолами. Строение этого текстолита неоднородно в различных направлениях. Тексто-
    лит хорошо обрабатывается – обтачивается, фрезеруется, сверлится и полируется.
    Недостатки текстолитовых подшипников (листовых): большие отходы текстолита при изготовлении,
    большие затраты ручного труда и машинного времени на изготовление и обработку подшипников.
    Подшипники из пластмасс обладают чрезвычайно небольшим коэффициентом трения – в 10…20 раз
    меньшим, чем бронзовые, при больших скоростях и давлениях на шейке почти равен коэффициенту
    трения роликовых подшипников [1]. Коэффициент трения бронзовых подшипников — µ = 0,04…0,1. Ко-
    эффициент трения роликоподшипников конических — µ = 0,002…0,005. Коэффициент трения текстоли-
    товых подшипников — µ = 0,004…0,006. Применение подшипников из пластмасс дает значительное сни-
    жение расхода энергии при прокатке по сравнению с металлическими подшипниками.Новые свойства триботекстолитовых вкладышей.
    Для повышения износостойкости подшипников прокатных станов в ООО «МиниЗавод Промпластик»
    разработаны и запущены в производство вкладыши триботекстолитовые с применением современных
    достижений науки о трении (трибологии). В результате получен новый пластик – триботекстолит, кото-
    рый представляет собой направленно армированный полимерный композит, специально созданный для
    работы в высоконагруженных парах трения (полимер-металл).
    Триботекстолит отвечает ряду требований, предъявляемых к антифрикционным материалам работа-
    ющих при высоких динамических нагрузках в условиях прокатного производства, что привело к значи-
    тельному повышению износостойкости вкладышей.
    Для увеличения стойкости и прочности триботекстолита применяется армирующий материал –
    «бельтинг» (тяжелая крупноплетеная ткань). По строению этот пластик представляет собой каркас, об-
    разуемый нитями ткани, промежутки между которыми заполнены смолой. Слои ткани располагаются
    плашмя по отношению к шейке вала, с максимальным разрывным усилием (30 МПа) в сторону враще-
    ния валка.
    На сегодняшний день разработаны и испытаны в условиях производства следующие виды материа-
    лов:
    1. Текстолит (триботекстолит) пленкообразующий ТП-220 – материал в котором увеличены физико-
    механические свойства (разрушающее напряжение при сжатии 220 МПа вместо 150 МПа по ГОСТ 5-78).
    Также в этом материале использован эффект пленкообразования, т.е. способность образовывать на по-
    верхности трения (полимер-металл) пленки переноса обладающей смазочными свойствами.
    Износостойкость вкладышей из данного материала в 1,5÷2 раза выше, чем у штатных (рядовых)
    вкладышей текстолитовых.
    2. Текстолит (триботекстолит) пленкообразующий, термостойкий, модифицированный комбинацией
    слоистых модификаторов ТПТС-260 – материал в котором увеличены физико-механические свойства
    (разрушающее напряжение при сжатии 260 МПа).
    В процессе трения, под действием возникающих высоких температур в поверхностных микрослоях
    пар трения, происходят существенные изменения свойств материалов. В обычном текстолите при нагре-
    ве до 150 0С физико-механические свойства ухудшаются в 4 раза. В триботекстолите ТПТС-260 увели-
    чена теплостойкость до 150 0С без ухудшения физико-механических свойств.
    Слоистые модификаторы плакируют микронеровности поверхности шеек валков и снижают коэффи-
    циент трения. В этом материале также использован эффект пленкообразования.
    Износостойкость вкладышей из данного материала в 2÷2,5 раза выше, чем у штатных (рядовых)
    вкладышей текстолитовых.
    3. Текстолит (триботекстолит) пленкообразующий, термостойкий, модифицированный геомодифика-
    тором трения (ГМТ) ТПТГ-260 – материал в котором увеличены физико-механические свойства (разру-
    шающее напряжение при сжатии 260 МПа).
    На металлургических предприятиях применяются ГМТ для увеличения срока службы высоконагру-
    женных механизмов за счет микрошлифовки и увеличения микротвердости поверхности трения.
    ГМТ – комплекс измельченных природных минералов, прошедших механоактивацию, магнитную
    сепарацию с добавкой катализаторов. Попадая в зону контакта, ГМТ вносит структурные изменения в
    поверхность трения, которые способны ее модифицировать в триботехнически выгодном направлении,
    при этом обрабатываемые узлы трения механизмов работают в штатном режиме.
    Сырьем для производства геомодификаторов трения является минеральное сырье с максимальным
    содержанием окиси магния, двуокиси кремния, окислов вольфрама, фтористого кальция и примесей со-
    единения никеля, кобальта, меди, олова, цинка. Триботехнический состав ГМТ делает процесс прира-
    ботки новых и работы изношенных пар трения механизмов плавным и управляемым. Процесс сопро-
    вождается пассивацией трущихся поверхностей и имеет выраженный эффект последствий.
    Эффективность применения триботехнических составов ГМТ для увеличения ресурса оборудования
    подтверждена техническими актами предприятий: ОАО «ДМЗ», ЗАО «ММЗ «Истил (Украина)», ОАО
    МК «Азовсталь», ОАО «ЗМК «Запорожсталь», ГОАО «Шахтоуправление Донбасс», ЗАО «Донецкий
    завод высоковольтных опор», ООО «Донецкшахтометрострой», ООО «Механик», ОАО «Бастет-Про».
    Промышленные испытания вкладышей триботекстолитовых ТПТГ-260 были проведены в условиях
    стана 2300 на ОАО «ДМЗ».
    Проведенный визуальный осмотр и фотографическая фиксация рабочей поверхности шеек левой и
    правой сторон валка (рисунок 1) после проката 7500 тонн металла показали:
    – поверхность правой шейки валка (штатный вкладыш) волнообразная, тусклая, с бороздками, шеро-
    ховатая с острыми кромками;
    – поверхность левой шейки валка (опытный вкладыш) осветленная в результате микрополировки из-
    за действия модификатора ГМТ, гребни волн отполированы, бороздки сглажены.Рисунок 1 – Микрополировка поверхности шейки валка вкладышем ТПТГ-260 после проката 7500 тн.
    Таким образом, наблюдается работа ГМТ модификатора по всей поверхности шейки валка с макси-
    мальным эффектом в нагруженных точках, что приводит дополнительно к снижению коэффициента тре-
    ния.
    Проведенный визуальный осмотр и фотографическая фиксация поверхностей штатного и опытного
    вкладышей (рисунок 2) после проката 7500 тонн металла показали:
    — поверхность штатного вкладыша пористая с микротрещинами;
    — поверхность опытного вкладыша гладкая, однородная, с равномерным износом.
    Рисунок 2 – Состояние рабочей поверхности вкладышей после проката 7500 тонн:
    текстолитового (штатного слева) и триботекстолитового (опытного справа).
    Таким образом, подтверждаются высокие физико-механические и триботехнические свойства трибо-
    текстолита ТПТГ-260.
    Износостойкость вкладышей из данного материала в 3,5…4 раза выше, чем у штатных (рядовых)
    вкладышей текстолитовых.
    Увеличение физико-механических показателей было достигнуто за счет применения нового полиме-
    ра, а также применения технологии армирования рабочего тела вкладышей цельными листами бельтинга
    по всей толщине 20…35 мм (рисунок 3). Это также позволило использовать рабочее тело вкладыша до
    остаточной толщины 8 мм, вместо 12 мм у штатных. Листы уложены в направлении вращения шейки
    валка основой – с максимальными свойствами на разрыв (30 МПа).Рисунок 3 – Схема укладки листов
    Наблюдения в процессе эксплуатации вкладышей показали, что износ рабочего тела штатных (тек-
    столитовых) вкладышей имеет форму эллипса (рисунок 4), т.е. шейка валка отклоняется от вертикали в
    сторону вектора горизонтальной нагрузки, образующейся в момент входа заготовки в валки. Это приво-
    дит к перекосам в параллельной работе валков. Износ вкладышей из триботекстолита происходит по
    вертикали, причем это наблюдалось на прокате с максимальным усилием обжатия.
    Рисунок 4 – Направление износа рабочего тела вкладышей:
    текстолитового (штатного) – слева, триботекстолитового (опытного) – справа
    Анализ условий работы прокатных станов показал, что на износостойкость вкладышей влияет мно-
    жество факторов:
    — температура окружающей среды;
    — шероховатость шеек валков;
    — интенсивность подачи и жесткость охлаждающей жидкости;
    — попадание окалины в пару трения;
    — тип проката (динамические нагрузки);
    — наличие станции густой смазки.
    Исходя из этого, износостойкость вкладышей является величиной относительной зависящей от кон-
    кретных условий производства в которых проводились сравнительные испытания разных вкладышей.
    Сравнительные промышленные испытания штатных и опытных вкладышей в различных условиях
    производства подтверждают, что чем больше отрицательных факторов действует при прокате, тем выше
    относительная стойкость триботекстолитов. Т.е. при максимальных нагрузках проката, комплекс трибо-
    технических свойств вкладышей показывает максимальную относительную износостойкость в сравне-
    нии со штатными текстолитовыми.
    Экономический эффект от применения триботекстолитовых вкладышей достигается за счет: увели-
    чения износостойкости вкладышей, получения качественного проката за счет стабильных геометриче-
    ских размеров, увеличения срока службы шеек прокатных валков, экономии расхода электроэнергии,
    безостановочной работы станов, уменьшение трудоемкости в ремонтных работах.
    Планируется провести сравнительные испытания вкладышей штатных (текстолитовых) и триботек-
    столитовых в полном объеме – на двух сопряженных валках:
    — зафиксировать шероховатость исходную и конечную вкладышей;
    — зафиксировать шероховатость исходную и конечную шеек валков;
    — провести измерение износа в контрольных точках по периметру вкладыша после прокатки;
    — провести фотографирование рабочих поверхностей;
    — зафиксировать начальную и конечную твердость текстолитовых вкладышей;
    — провести измерения параметров вибрации.ВЫВОДЫ.
    Проведенные промышленные испытания штатных (текстолитовых) и триботекстолитовых вклады-
    шей производства ООО «МиниЗавод Промпластик», а также их эксплуатация в условиях производства
    различных меткомбинатов показали:
    — износостойкость вкладышей триботекстолитовых ТП-220 в 1,5…2 раза выше штатных;
    — износостойкость вкладышей триботекстолитовых ТПТС-260 в 2…2,5 раза выше штатных;
    — износостойкость вкладышей триботекстолитовых ТПТГ-260 в 3,5…4 раза выше штатных.
    Для получения максимального эффекта целесообразно устанавливать вкладыши ТП-220 в паре с
    вкладышами ТПТГ-260, т.к. микрополировка шеек валков будет увеличивать срок службы вкладышей
    ТП-220 (с учетом разной износостойкости вкладышей ТП-220 и ТПТГ-260 их установку необходимо
    осуществлять в соотношении ТП-220/ТПТГ-260 – 70%/30%). При установке пар вкладышей, для макси-
    мального проявления свойств ГМТ, вкладыши ТПТГ-260 необходимо ставить в более нагруженное ме-
    сто.
    Список литературы.
    1. Королев А.А., Николаевский Г.Н. Механическое оборудование прокатных цехов. Государственное
    научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии. М.: 1953. – С.358
    2. Трофимов Н.Н., Канович М.З. Основы создания полимерных композитов. М.: Наука, 1999. – 539 с.
    3. ГОСТ 5-78 – Текстолит и асботекстолит конструкционные. Технические условия

    Другие статьи

    Акт испытаний

    Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna.

    Информация

    Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna.

    Статья

    Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna.

    ДМЗ от 26.05.08П

    Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna.