antriebstechnik 1-2/2017
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WÄLZ- UND GLEITLAGER<br />
06 Ausrundungskonstruktion des<br />
Walzenzapfens: isometrische Ansicht<br />
07 Erweiterte Ansicht des vierreihigen Kegelrollenlagers<br />
Konstruktionsmerkmale des Walzwerks<br />
Walzwerktyp<br />
Walzendurchmesser<br />
Ballenbreite<br />
Verhältnis Zapfen /<br />
Ballen<br />
Distanz<br />
Walzenanstellung<br />
Walzenzapfendurchmesser<br />
Walzenkörpermaterial<br />
E-Modul<br />
Duo-Walzwerk<br />
990 mm<br />
2 180 mm<br />
595 mm<br />
60 %<br />
2 980 mm<br />
Stahl<br />
Poissonzahl 0,3<br />
Streckgrenze<br />
Zugfestigkeit<br />
Max. Walzlast<br />
Max. Walzgeschwindigkeit<br />
210 000 MPa<br />
250 MPa<br />
460 MPa<br />
Betriebsbedingungen<br />
2 200 t (= 21 582 kN)<br />
220 m/min am Bandlauf<br />
Bild 07 zeigt eine erweiterte Ansicht des<br />
vierreihigen Kegelrollenlagers, das aus<br />
zwei doppelten Innenringen, vier einzelnen<br />
Außenringen, einem Innenringabstandsring<br />
und drei Außenringabstandsringen besteht.<br />
Lager<br />
Lager<br />
vierreihiges KRL<br />
M280049DW-M280010<br />
Bauraum 595312 × 844550 × 615950<br />
(Innendurchmesser × Außendurchmesser<br />
× Breite in mm)<br />
Timken-Kennzahl<br />
C90(4) = 4 400 kN<br />
Wie in Bild 08 gezeigt, beträgt die modifizierte<br />
Ermüdungslebensdauer L10a der Lager auf<br />
der am meisten belasteten Reihe 2 800 h.<br />
Da die Außenringe der Lager stationär in den<br />
Einbaustücken sitzen, trägt jeweils nur ein<br />
Teil des Außenrings die Walzlast. Dieser Teil<br />
wird Lastzone genannt. Walzenzapfen-Lageraußenringe<br />
sind auf ihrer Rück- und Vorderseite<br />
in vier Quadranten unterteilt. Diese<br />
Markierungen der Außenringflächen erlauben<br />
es Nutzern, zu protokollieren, welche<br />
Quadranten in der Lastzone benutzt wurden.<br />
Eine bewährte Verfahrenspraxis ist es,<br />
das Lager mit Quadrant Nummer 1 jedes<br />
Außenrings in der Lastzone zu montieren<br />
und dann während nachfolgender Inspektionen<br />
zum jeweils nächsten Quadranten zu<br />
rotieren, bis wieder Nummer 1 erreicht ist.<br />
Die Rotation bei jeder Inspektion erweitert<br />
die Nutzungsdauer des Lagers, indem sie<br />
die Last inkrementell über die gesamte<br />
Laufbahn des Außenrings verteilt. Die<br />
Maximalbelastung des Übergangsbereichs<br />
von 352 N/mm 2 und die Ermüdungslebensdauer<br />
der Walze von 4 400 h werden in<br />
Bild 09 gezeigt.<br />
Die Walze brach im Bereich des Übergangsradius.<br />
Der Kunde bat um Timkens<br />
Unterstützung beim Finden von Lösungen,<br />
die die Stärke des Walzenzapfens verbessern<br />
und die Ermüdungslebensdauer<br />
des neuen Lagers innerhalb akzeptabler<br />
Grenzen halten sollten. Es wurden keine<br />
Probleme mit der existierenden Lagerauswahl<br />
berichtet.<br />
Fallstudie –<br />
Walzenmodernisierung<br />
Timken schlug vor, die Walzenkonstruktion<br />
durch Erhöhen des Walzenzapfendurchmessers<br />
von Ø 595 mm auf Ø 610 mm sowie<br />
Ersetzen des vorhandenen Rundungsradius<br />
durch eine zusammengesetzte Verrundung<br />
zu optimieren. Der Lageraußendurchmesser<br />
und die Breite wurden beibehalten.<br />
Dabei ist zu beachten, dass die Einbaustückabdeckungen<br />
und die Dichtungen<br />
aufgrund der größeren Lagerbohrung ersetzt<br />
werden mussten.<br />
Konstruktionsmerkmale des Walzwerks<br />
Walzendurchmesser<br />
Ballenbreite<br />
990 mm<br />
2 240 mm<br />
Konstruktionsmerkmale des Walzwerks<br />
Walzenzapfendurchmesser<br />
610 mm<br />
Verhältnis Zapfen / Ballen 62 %<br />
Lager<br />
Neues Lager<br />
vierreihiges KRL NP825343-<br />
NP205014<br />
Bauraum 610000 × 844550 × 615950<br />
(Innendurchmesser × Außendurchmesser<br />
× Breite in mm)<br />
Timken-<br />
Kennzahl<br />
Timken-<br />
Kennzahl<br />
C90(4) = 5 020 kN mit<br />
Standardlager von Timken<br />
C90(4) = 6 175 kN mit<br />
Duraspexx-Lagerausführung<br />
Die modifizierte Ermüdungslebensdauer<br />
L10a der Lager beträgt 4 500 h bei Standard-<br />
Lagern von Timken und 9 000 h bei Duraspexx-Lagern.<br />
Die maximale Belastung im<br />
Übergangsbereich (318 N/mm 2 ) und die Ermüdungslebensdauer<br />
der Walzen (6 000 h)<br />
werden in Bild 11 gezeigt.<br />
Ergebnisse der<br />
Walzenmodernisierung<br />
n Maximale Belastung von 352 N/mm 2 auf<br />
318 N/mm 2 reduziert – das entspricht<br />
9,6 %.<br />
n Ermüdungslebensdauer der Walzen von<br />
4 400 h auf 6 000 h erhöht – das entspricht<br />
36 %.<br />
n Ermüdungslebensdauer L10a der Standard-Lager<br />
von Timken von 2 800 auf<br />
4 500 h erhöht – das entspricht 60 %.<br />
n Ermüdungslebensdauer L10a der neuen<br />
Duraspexx-Lager von 2 800 h auf 9 000 h<br />
erhöht – das entspricht 120 %.<br />
Aufgrund von häufigen Walzenzapfenbrüchen<br />
im Bereich der Übergangsradien<br />
wird marktweit nach der Modernisierung<br />
von Walzwerken verlangt. Timken verfügt<br />
über umfangreiche Erfahrungen auf diesem<br />
Gebiet und bietet sowohl technische Unterstützung<br />
bei der Optimierung von Walzenkonstruktionen<br />
als auch Lager mit einem<br />
38 <strong>antriebstechnik</strong> 1-2/<strong>2017</strong>
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