Vierintälaakerit Paperiteollisuudelle Tuotteet Palvelut Suunnittelu Mitoitus

Transkriptio

1 Vierintälaakerit Paperiteollisuudelle Tuotteet Palvelut Suunnittelu Mitoitus A Member of the Schaeffler Group

2 Vierintälaakerit Paperiteollisuudelle Tuotteet Palvelut Suunnittelu Mitoitus Julk. No. WL13 103/2 FIb

3 Sisältö 1 FAG-tuotteet ja palvelut paperiteollisuudelle (yleiskatsaus) Vakiolaakerit Erikoistuotteet Palvelutarjonta Jälkimerkinnät, tekniset spesifikaatiot Paperikonelaakerointien vaatimukset Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista Märkäpää Formeritela (Formeri) Imutela Keskitela Taipumakompensoitu tela Kuivatusosa Johtotela Kuivatussylinteri Kalanteri- ja jälkikäsittelyosa Kalanterin lämpötela Levitystela FAG:n palvelulla parempaan käyttövarmuuteen Vierintälaakereiden varastointi Laakereiden asennuksen ja irrotuksen valmistelu Asennus ja irrotus Lieriö- ja kartiopinta Sovitteet ja toleranssit Laakereiden kunnonvalvonta ja analyysi PC-laakerilaskentaohjelmat vierintälaakerointien suunnitteluun ja laskentaan FAG-Asennuspalvelu FAG-Koulutustarjonta Julkaisuvalikoima Vierintälaakereiden mitoitus ja voitelu Mitoitus Voitelu Rasvavoitelu Öljyvoitelu Taulukot Muunnokset Säteisvälys, säteisvälyksen pienentymä FAG 2

4 Tuotteet ja palvelut paperiteollisuudelle 1 FAG- tuotteet ja palvelut paperiteollisuudelle FAG tarjoaa paperiteollisuudelle laajan ja kattavan valikoiman tuotteita ja palveluita. Paperiteollisuuden laakeritarpeen painopiste on vakiolaakereissa, siis laakereissa, joiden ulkomitat ovat standardisoituja. Massanvalmistuksen alueella näitä laakereita ovat muunmuassa pallomainen rullalaakeri ja lieriörullalaakeri. Paperinvalmistuksen alueella hallitseva laakerityyppi on pallomainen rullalaakeri. Paperikoneiden oheislaitteissa (moottorit, vaihteet, puhaltimet, pumput) esiintyy myös urakuulalaakereita, viistokuulalaakereita ja kartiorullalaakereita. Paperin jälkikäsittelyssä tavanomaisia vakiolaakerityyppejä ovat pallomainen rullalaakeri, viistokuulalaakeri ja lieriörullalaakeri. Vakiolaakereille FAG toimittaa myös sopivia tarvikkeita ja pesiä. FAG:lla on niinsanottu tilaus- ja varastointiohjelma Paper Scope, johon kuuluvat erityisen kysytyt pallomaiset rullalaakerit kokoluokassa D 320 mm. Paper Scope on tarkoitettu parantamaan toimituskykyä erityisesti paperitehtaiden varaosatarpeen ollessa kyseessä. Paper Scope koostuu yksinomaan niistä tuotteista, joilla on erityistä merkitystä paperiteollisuudelle, mutta muuten tuotteita valmistetaan vain epäsäännöllisin väliajoin ja joita kysytään hyvin vaihtelevin toimitusmäärin. Näitä ovat pallomaiset rullalaakerit kysytyissä sarjoissa 230, 231, 232 ja 239 ominaisuuksien ja yhdistelmien ollessa paperiteollisuudessa tyypillisiä: lieriömäinen ja kartiomainen laakerireikä normaalia suurempi säteisvälys (C3 tai C4) tavanomaista suurempi vierintätarkkuus (T52BW), kun tunnusluku n d m > min 1 mm voiteluporaukset sisärenkaassa (H140) kuivatussylintereiden ja lämmitettyjen kalanteritelojen yhteydessä hiilletyskarkaistu sisärengas (W209B) Uudenaikaisten paperikoneiden suuntaus kulkee kohti laakereita, jotka ovat ominaisuuksiltaan C3/C4, T52BW ja W209B. Tämän ohella FAG:lla on erityinen ohjelma paperiteollisuutta varten. Näillä tuotteilla on mahdollista toteuttaa laakerointiteknisesti vaativia laakerointeja toimintavarmasti ja taloudellisesti. Ohjelmaan kuuluu kulma-asemoituva lieriörullalaakeri, jaettu pallomainen rullalaakeri, kolmirengaslaakeri ja erikoispesät. FAG:n tarjonta on kaiken kattava, kun mukaan vielä luetaan asennustarvikkeet, kunnossapitotarvikkeet ja kunnonvalvontalaitteet, asennus- ja irrotuspalvelu, käyttötekniikkaneuvonta, koulutus ja opetusohjelmat, PC-laakerilaskentaohjelmat ja tekniset julkaisut. Katsauksen FAG:n tuotteisiin ja palveluihin paperiteollisuudelle löydät taulukosta sivuilta 4 ja 5. Sivun 6 taulukosta löydät tarvittavat jälkimerkinnät ja tekniset spesifikaatiot. Pallomaiset rullalaakerit paperiteollisuudelle Kulma-asemoituva kaksirivinen lieriörullalaakeri Vierintälaakereiden kunnonvalvonta FAG:n laakerianalysaattorilla 3 FAG

5 Tuotteet ja palvelut paperiteollisuudelle Vakiolaakerit, pesät ja tarvikkeet 1.1 Vakiolaakerit, pesät ja tarvikkeet (Luettelo WL FI) Laakerityyppi Urakuulalaakeri Viistokuulakaakeri Laakerisarja/tyyppi/koko Käyttökohde C3 (d ) Köysipyörät C3 (d ) Levitystelat 62.. (d ) (d ) Moottorit, vaihteet Sekoittimet, puhaltimet 73.. (d ) Painelajittimet 72.. (d ) Pulpperit Pumput, vaihteet Rullaimet, uudelleenrullaimet Kartiorullalaakeri Painelajittimet, pulpperit, välihammaspyörästöt, pumput, vaihteet, rintatelan aksiaalilaakeri Lieriörullalaakeri NU NUB2../3.. NNU 49 Pallomainen rullalaakeri E-rakenne NU30../NU10.. (d ) NU23.. (d ) NUB2../3.. (d ) NU/N30..C5.M17D.T27 (d ) NU/N31..C5.M17D.T27 (d ) NNU49.. (d ) FAG 5... Jauhimet Johto-/ Säätötelat Kuivatussylinterit, kiillotussylinterit Tambuurilaakerit Aallotustelat Vaihteet, pulpperit Imutelat 240/241.. (d ) Imulaatikon laakeri 230..(K).MB.C3.T52BW.(H40AB) (d ) Hoitopuoli 239..(K).MB.C3.T52BW.(H40AB) (d ) 231..K.MB.C3 (d ) Käyttöpuoli 223/222..EK.C3 (d ) Johtotelat 232..EA(S)K.M.C3 (d ) 230/231/232..K.MB.C3 (d ) Puristintelat 230/239/(248)..MB.T52BW.(H40AB) Taipumakompensoidut telat 230/239/(248)..MB.C3.T52BW.(H40AB) (d ) 230/231..MB.(C3).(C4) (d ) Kalanteritelat 232..K.MB.C4.T52BW Softkalanterin telat 231..K.MB.C4.T52BW (d ) 230/231..K.MB.C4.(W209B) (d ) Kuivatussylinterit 230/231..K.MB.C4.(W209B) (d ) Kiillotussylinterit 231..K.MB (d ) Tambuurilaakerit 240..SK30.MB.C4.T52BW (d ) Rullaustelan laakerit Pulpperit, Jauhimet, Hakettajat, Hiomakoneet, Painelajittimet, Kuorimarummut (kantorullat) FAG 4

6 Tuotteet ja palvelut paperiteollisuudelle Erikoistuotteet ja palvelut 1.2 Erikoistuotteet Laakerityyppi Kulma-asemoituva lieriörullalaakeri (TI WL ) Laakerisarja/tyyppi/koko FAG5...K.C5 (.W209B) (d ) FAG5...K.C5 (.W209B) (d ) Käyttökohde Kuivatuussylinterit Kiillotussylinterit Kolmirengaslaakeri (TI WL ) FAG5... (d ) FAG5... (d ) Uivat telat puristinosalla ja kalantereissa Taipumakompensoidut telat Jaettu pallomainen rullalaakeri (TI WL ) 222SM..MA (d ) FAG5... (d ) Erilliset kiristysrenkaat Pulpperien ja sekoittajien voimansiirto Puhaltimet Kuivatussylintereiden uusintalaakeroinnit Pesät (TI WL 13-1) PMD PMDR PMD31.. (d ) PMDR31.. (d ) Kuivatussylinterit Keila- tai pystylaakeripesänä PM30..K-- PM30..H-- PM30..K-- (d ) PM30..H-- (d ) Kuivatussylinterit Kiillotussylinterit (vain uusintalaakeroinneissa) SUC30../31.. (d ) Erikoistuote keila- tai pystylaakeripesänä PMF PMF 23/22/32.. (d ) Johtotelat (Kuivatusosa) 1.3 Palvelutarjonta Asennus- ja kunnonvalvontapalvelu Laitteet ja tarvikkeet asennukseen, kunnossapitoon ja kunnonvalvontaan Käyttötekninen neuvonta FAG:n koulutustarjonta Vierintälaakereiden peruskurssi Yksilöllinen koulutus kunnossapitohenkilökunnalle PC-ohjelmisto itseopiskeluun (W.L.S.) Videofilmit FAG-julkaisut ja Tekninen informaatio -julkaisut PC-ohjelmat laakerointien suunnitteluun ja laskentaan sekä laakerivalintaan FAG-CD-ROM -tuoteluettelo Laakerivalintaohjelma W.A.S. Erikoislaskentaohjelmia laakereille ja liitäntäosille Arcanol-vierintälaakerirasvat 5 FAG

7 Tuotteet ja palvelut paperiteollisuudelle Paperiteollisuuden vierintälaakereiden jälkimerkinnät ja tekniset spesifikaatiot 1.4 Paperiteollisuuden vierintälaakereiden jälkimerkinnät ja tekniset spesifikaatiot Jälkimerkintä C2 C3 C4 C5 H40 H40AB H40AC H40CA H44S H88 H140 J26A J26B J26C M MB M15NZ M17D T27 T50H T52BW W10A W10D W209B Merkitys Säteisvälys pienempi kuin normaali Säteisvälys suurempi kuin normaali Säteisvälys suurempi kuin C3 Säteisvälys suurempi kuin C4 Laakeri ilman voitelu-uraa ja voiteluporauksia Pallomainen rullalaakeri, jossa 6 voiteluporausta sisärenkaassa Pallomainen rullalaakeri, jossa 6 voiteluporausta ja voitelu-ura sisärenkaassa Laakeri, jossa 6 voiteluporausta ja voitelu-ura ulkorenkaassa Ulkorenkaan voiteluporaukset suljettu alumiinitulpilla Sisärenkaan vierintätarkkuus P5, ulkorenkaan P4 + J26C + M15NZ + ulkorenkaan kavennettu leveystoleranssi Yhdistetyt H40AC, H44SB ja T52BW Vierintäradan suurimman säteisheiton paikka merkitty sisärenkaalla tai holkilla Vierintäradan suurimman säteisheiton paikka merkitty ulkorenkaalla Vierintäradan suurimman säteisheiton paikka merkitty sisärenkaalla ja ulkorenkaalla Massiivimessinkipidin, ohjaus vierintäelimistä Massiivimessinkipidin, ohjaus sisärenkaasta Mittauspöytäkirja ja Talyrond-mittakiekko, sarjanumero Sisärenkaan hiushalkeamatarkistus Lieriörullilla ballistinen ulkoprofiili Ulkohalkaisijan kavennettu toleranssi (miinus-miinus) Sisä- ja ulkorenkaan vierintätarkkuus P5 (+J26C) Ulkorenkaan Isotemp-lämpökäsittely Sisä- ja ulkorenkaan Isotemp-lämpökäsittely Sisärengas hiilletyskarkaistu Yleisesti käytettyjä yhdistelmiä: C3.H40AB.T52BW C3.H40AC.T52BW C3.T52BW C5.M17D.T27.W10A.W209B C5.M17D.T27.W10D H40AB.T52BW H40AC.T52BW H44S.T52BW FAG 6

8 Paperikonelaakerointien vaatimukset 2 Paperikonelaakerointien vaatimukset Nykypäivan koneet, joita käytetään jatkuvan paperiradan ja kartongin tuotantoon, ovat kooltaan erittäin suuria, pituudeltaan jopa 200 m. Rainan leveys on jopa 10 m ja nopeudessa ylletään aina 1800 m/min asti. Raina kulkee lukemattomien telojen kautta. Telat on laakeroitu vierintälaakereilla. Kuten allaolevasta kuvasta selviää, paperikoneet koostuvat pääosiltaan samoista komponenteista: Märkäpää käsittää massan levitysosan (viiraosan) ja puristinosan; kuivatusosa; loppuryhmä, jossa sijaitsevat kalanteri ja rullausyksikkö. Tyypilliset paperikonelaakeroinneille asetetut vaatimukset ovat: Korkein mahdollinen käyttövarmuus helppo asennus kulma-asemoitumiskyky (taipumatilanne) ei herkkä korrosiolle märässä päässä sopivuus korkeille lämpötiloille kuivatusosalla soveltuvuus korkeisiin pyörimisnopeuksiin laakereiden korkea laatu ja vierintätarkkuus Paperikoneen tulisi käydä mahdollisimman häiriöttä ts. katkoitta ja pysäytysten tulisi tapahtua vain suunnitellusti korjaus- ja huoltosunnitelman mukaisesti. Tästä johtuen tärkeimpänä tekijänä kaikkien laakerointien suunnittelussa ja laakereiden valinnassa on saavuttaa koneen korkein käyttöluotettavuus ja -varmuus. Oikean laakerivalinnan ohella esittävät oikein valittu voitelu ja hyvä kunnossapito yhtä tärkeää roolia. Kunnossapitoon kuuluu myös laakereiden käynninaikainen kunnonvalvonta. Helppo asennus on syytä ottaa huomioon jo suunnittelussa, sillä näin voidaan korjaustilanteessa säästää kallisarvoista aikaa. Paperikoneiden koosta johtuen laakerietäisyydet ovat suuria ja näinollen laakereiden on usein oltava kulma-asemoituvia ja pystyttävä kompensoimaan lämpölaajenemista. Ympäristön kosteus on märässä päässä hyvin korkea. Tämä edellyttää tiivistyksen suunnittelemista niin, että veden pääsy laakerointiin ja tästä johtuva korroosio on estetty. Kosteus voi päästä laakerointiin myös voitelun kautta ja näin vaikuttaa laakeroinnin elinikään erittäin haitallisesti. Kuivatusosan korkeat käynti- ja laakerilämpötilat ovat voitelulle ja laakerointisuunnittelulle jopa märkäpäätäkin vaativampia. Ja lopulta, ratanopeuksien myötä alati kasvavat laakereiden pyörimisnopeudet on otettava huomioon laakerointeja suunniteltaessa ja laakereita valittaessa. Paperikoneet ovat mittatilaustuotteita ts. räätälöity kunkin asiakkaan erityisiin vaatimuksiin. Koneita ei valmisteta sarjassa, mikä taas on melko tyypillistä muussa koneenrakennuksessa. Kokemus samantyyppisistä komponenteista ja olosuhteista on kuitenkin hyödyllistä paperikoneiden laakerointeja suunniteltaessa. Nykyaikainen paperikone Märkäpää suuri määrä vettä ympäristön lämpötila < 50 C Kuivatusosa ( ) ( ) korkea kosteus ympäristön lämpötila > 100 C Loppuryhmä Imutela Levitystela Johtotela Lämpötela Levitystela Muovaustela Levitystela Taipumakompensoitu tela Kuivatussylinteri Paperinjohtotela DuoStabilizertela Taipumakompensoitu tela Muovausosa Puristinosa 7 FAG

9 Paperikonelaakerointien vaatimukset Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista Pallomainen rullalaakeri on nykyään hallitseva laakerityyppi, erityisesti keskisuurissa ja suurissa laakeroinneissa. Lieriörullalaakeria käytetään myös usein erikoisolosuhteissa ja erikoistelarakenteissa. Paperitehtaan muissa koneissa ja laitteissa (moottorit, vaihteet, puhaltimet, kuorimarummut, hiomakoneet, hakettimet, jauhimet, sekoittimet, päällystyskoneet, uudelleenrullaimet ja leikkaimet) tulevat myös muut laakerityypit kysymykseen (katso sivut 4 ja 5). Paperiteollisuudessa laakeroinnit mitoitetaan huomattavasti pitempään nimelliseen elinikään kuin muussa koneenrakennuksessa on tapana, katso kappale 5.1. Voitelulla on erittäin suuri merkitys laakerin elinikään. Moderneissa paperikoneissa ovat kaikki telalaakerit käyttövarmuus- ja huoltosyistä johtuen kytketty kiertoöljyvoiteluun. Vanhojen paperikoneiden märkäpäässä (ympäristön lämpötilan ollessa matala) esiintyy vielä rasvavoitelua. Kuivatusosan köysipyörien, levitystelojen ja toisinaan myös johtotelojen laakeroinnit ovat rasvavoideltuja, katso kappale 5.2. Korkea voitelun puhtausaste koko laakerin käyttöajan on laakerin käyttöiän ratkaiseva tekijä. Korkea puhtausaste/pitkä käyttöikä edellyttää erinomaista tiivistystä, erityisesti estämään kosteuden pääsyä laakeriin ja oikeaa laakerointiratkaisua kuhunkin telaan, katso esimerkit kappaleesta 3. 3 Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista 3.1 Märkäpää FAG 8

10 Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista Märkäpää Formeri-tela (Formeri) Moderneissa, nopeissa paperikoneissa formeritela on ensimmäinen tela, jonka yli paperi vielä massana kulkee. Telan tehtävänä on poistaa paljon vettä ja samalla antaa paperille hyvä pohja. Tela on jopa 10 m pituudeltaan ja valmistettu ruostumattomasta erikoisteräksestä. Vesi poistuu imun avulla telan vaippaan porattujen pienten reikien - kennoston - kautta. Kennostoon kertynyt vesi sinkoutuu noin puolen telakierroksen jälkeen vedenkeräyskaukaloon. Kahden muoviviiran välissä kulkeva paperiraina, josta edelleen poistetaan vettä, siirtyy viiranimutelan viemänä puristinosalle. Tekniset tiedot Telan pituus mm; telan halkaisija mm; 276 kierrosta min 1 (nopeus m/min); telan paino 200 kn; viiran kireys 5 kn/m. Laakerin valinta, mitoitus Hoitopuolen päälaakerin kokoa valittaessa on imulaatikon halkaisija ratkaiseva valintakriteeri. Suosituksemme on valita laakeri, jonka dynaaminen kantokyky on mahdollisimman pieni. Näin voidaan laakerin vierintäelinten liukumariskiä parhaiten pienentää (vertaa esimerkki 3.1.2). Telan taipumasta johtuva kulmavirhe saattaa edellyttää kulma-asemoituvan lieriörullalaakerin käyttöä. Pääkriteerit laakerin mitoituksessa ovat telan paino, viiran kireys ja pyörimisnopeus. Laakereiksi valitaan FAG-pallomaiset rullalaakerit: 22326E.C3 Imulaatikon tukilaakeriksi, hoitopuolen päälaakeriksi 23996K.MB ja käyttöpuolelle 23068K.MB. Suoraan akselikartiolle asennettavat päälaakerit asennetaan ja irrotetaan hydraulisia asennusvälineitä apuna käyttäen. Käyttöpuolen laakeri toimii laakeroinnin ohjaavana (aksiaalisesti) laakerina. Vapaakäyvällä laakerilla on ulkorenkaalla liukusovite, jotta se voi siirtyä ja näin seurata telan pituusmuutoksia. Työstötoleranssit Päälaakerit: Kiertävä kuorma edellyttää tiukkaa sovitetta sisärenkaalla; Pyöreystoleranssi IT5/2 (DIN ISO 1101); Kartiokulmatoleranssi AT7 (DIN 7178). Pesäsovite G7, koska ulkorenkaalla on pistekuorma. Imulaatikon laakeri: Pesäsovite N7 (kiertävä kuorma ulkorenkaalla), akselin sovite f6 (pistekuorma sisärenkaalla). Voitelu Öljykiertovoitelu toteutettuna EPlisäaineistetulla mineraaliöljyllä, jonka viskositeetti on riittävän korkea. Öljyllä on oltava myös riittävä lisäaineistus ruostumista ja vettä vastaan. Minimiöljymäärät kappaleen mukaan. Tiivistys Päälaakerit: Monisokkeloinen labyrinttitiiviste estää veden pääsyn laakerointiin, erityisesti telan puolelta. Imulaatikon laakeri: Labyrinttitiiviste estää veden sisäänpääsyn imulaatikon puolelta. 9 FAG

11 Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista Märkäpää Imutela Imutelat sijaitsevat paperikoneen viiraja puristinosalla. Imutelat ovat onttoja sylintereita, jopa 10 m pituudeltaan, ja niiden vaipat ovat täynnä pieniä reikiä. Osa paperirainassa olevasta vedestä poistuu pyörivän telavaipan ja telan sisällä olevaan tyhjiön vaikutuksesta. Imulaatikko, ikäänkuin telan akselina, ei pyöri. Modernissa paperikoneessa telavaipan käyttö tapahtuu planeettapyörästöllä. Tekniset tiedot Telan pituus mm; Telan halkaisija mm; Pyörimisnopeus 278 min 1 (nopeus 1 400m/min); ); telan paino 270 kn; viiran kireys 5 kn/m. Laakerin valinta, mitoitus Laakereiden kokoa valittaessa on imulaatikon halkaisija ratkaiseva valintakriteeri. Suosituksemme on valita laakeri, jonka dynaaminen kantokyky on mahdollisimman alhainen; korkeampi suhteellinen laakerikuorma vähentää liukumariskiä (liian pieni kuormitus ja riittämätön voitelu voi johtaa siihen, että vierintäelimet liukuvat vierintäradalla). Telan taipumasta johtuva kulmavirhe saattaa edellyttää kulma-asemoituvan lieriörullalaakerin käyttöä. Pääkriteerit laakerin mitoituksessa ovat telan paino, viiran kiristysvoima ja pyörimisnopeus. Laakeriksi valittiin pallomainen rullalaakeri 239/850K.MB.C3, jossa on kartiomainen laakerireikä (K 1:12) ja normaalia suurempi laakerivälys. Laakeri asennetaan vierintätarkkuussyistä suoraan akselikartiolle. Helppo asennus mahdollistuu hydrauliikka-apuvälineitä käyttäen. Käyttöpuolen laakeri toimii laakeroinnin ohjaavana (aksiaalisesti) laakerina. Vapaakäyvällä laakerilla on ulkorenkaalla liukusovite, jotta se voi siirtyä ja näin seurata telan pituusmuutoksia. Molempien laakereiden nimellinen elinikä on L h > h. Laakerin käyttölämpötilan ollessa 60 C ja öljyn nimellisviskositeetin ISO VG 68 (viskositeettisuhdeluku κ > 2; a 23 -kerroin = 2,2) antaa laajennettu elinikälaskelma tulokseksi yli h. Työstötoleranssit Sisärenkaalla on kiertävä kuorma ja se on asennettu tiukasti kartiomaiselle akselipinnalle. Pyöreystoleranssi IT5/2 (DIN ISO 1101); Kartiokulmatoleranssi AT7 (DIN 7178). Pesäsovite G7, koska ulkorenkaalla on pistekuorma. Voitelu Pallomaisia rullalaakereita voidellaan kiertoöljyvoitelulla minimiöljymäärän ollessa 8 l/min. Öljynä käytetään EPlisäaineistettua riittävän korkeaviskoottista mineraaliöljyä. Öljyllä on oltava myös riittävä lisäaineistus korroosiota ja vettä vastaan. Kun öljy johdetaan laakeriin keskeltä, saavutetaan toimiva voitelu. Tiivistys Tiivisteen (labyrintin) suuntaan kulkeutuva öljy sinkoutuu takaisin ja kerääntyy öljytilaan heittourien ansiosta. Ulkopuolisen veden sisäänpääsyn estävät telan puolella oleva suojalevy ja monisokkeloinen, rasvatäyttöinen labyrinttitiiviste, johon on yhdistetty V-rengas. Valmetin tehdaskuva FAG 10

12 Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista Märkäpää 11 FAG

13 Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista Märkäpää Puristinosa: Keskitela Paperiraina kulkee huopien kannattamana puristinosan telojen välistä; näin suuri osa rainassa olevasta vedestä tulee puristettua pois. Moderneissa paperikoneissa tela on puristuskosketuksessa useampaan imu- ja/tai puristintelaan. Keskitela on massiivinen, materiaalina joko graniitti/teräs tai päällystetty teräs. Tekniset tiedot Telan pituus mm; Telan halkaisija mm; Nopeus 1 450m/min; telan paino 750 kn; Muiden kolmen telan puristusvoima kodistuu suunnista 30, 180 ja 210 ; Laakerilämpötila 60 C. Telalla on suora käyttö. Laakerin valinta, mitoitus Korkeasta säteiskuormasta ja mahdollisesta kulmavirheestä johtuen laakereiksi valitaan joko 231- tai 232-sarjan pallomainen rullalaakeri, jolla on erittäin korkea kantokyky ja kyky kulma-asemoitua. Tärkeää on myös laakerin pieni rakennekorkeus, sillä pesän sallittu halkaisija on rajoitettu. Telan paino ja muiden telojen nippivoimat aiheuttavat yhdistetyn laakerikuorman F r = 300 kn. Telan molempiin päihin valittiin pallomainen rullalaakeri 231/600K.MB.C3. Kartioreikäiset laakerit (kartiokkuus 1:12) asennetaan vierintätarkkuussyistä suoraan akselikartiolle. Helppo asennus mahdollistuu hydrauliikka-apuvälineitä käyttäen. Hoitopuolen laakerin vapaakäyvyys on mahdollista pesän liukusovitteen avulla. Näin ulkorenkaan on mahdollista siirtyä telan lämpötilamuutosten mukaan. Ohjaava laakeri sijaitsee käyttöpuolella. Telan pyörimisnopeuden ollessa 308 min 1 saavutetaan nimelliseksi eliniäksi L h > h. Hyvän voitelun (viskositeettisuhdeluku κ 3; peruskerroin a 23II = 3) ja korkean puhtauden (puhtaustunnusluku V = 0,5) olosuhteissa antaa laajennettu elinikälaskelma tulokseksi >> h. Työstötoleranssit Sisärenkaalla on kiertävä kuorma ja se on asennettu tiukasti kartiomaiselle akselipinnalle. Pyöreystoleranssi IT5/2 (DIN ISO 1101); Kartiokulmatoleranssi AT7 (DIN 7178). Pesäsovite G7, koska ulkorenkaalla on pistekuorma. Voitelu Kiertoöljyvoitelu minimiöljymäärän ollessa 7 l/min. Öljynä käytetään EPlisäaineistettua mineraaliöljyä (viskositeetti ISO VG 100). Öljyllä on oltava myös riittävä lisäaineistus korroosiota ja vettä vastaan. Kun öljy johdetaan laakeriin keskeltä, saavutetaan toimiva voitelu. Öljy poistuu laakerin molemmilta puolilta kulkeutumalla ensin öljyn keräystilaan ja sieltä poistoporauksen kautta pois pesästä. Tiivistys Telan heittourat estävät öljyn pääsyn pois pesästä. Hankaamattomat ja huoltovapaat rakotiivisteet estävät ulkopuolisen epäpuhtauden pääsyn laakeriin. FAG 12

14 Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista Märkäpää Taipumakompensoitu tela Taipumakompensoidut telat puristinosalla huolehtivat siitä, että paperi on koko rainaleveydeltään tasapaksuista ja -laatuista. Käyttö on ohjaavan laakerin puolella ja tapahtuu vaihteen ja telavaipalla olevan kaarihammaskytkimen välityksellä. Taipumakompensoitu tela puristetaan korkealla kuormalla vastatelaa (kalanteritela) vasten. Tästä on seurauksena vastatelan taipuminen ja telavaipan muovautuminen. Tähän muodonmuutokseen on taipumakompensoidun telan mukauduttava. Taipumakompensoitu tela koostuu pyörimättömästä akselista sekä pyörivästä telavaipasta. Akselilla on toisistaan riippumattomasti säädettäviä paine-elementtejä. Elementit kannattavat vaippaa hydrostaattisesti ja niiden avulla säädetään telan taipuma. Vaippa säädetään vastatelan vaipan muotoon ja näin saavutetaan paperin tasapaksuus. Tekniset tiedot Telan pituus mm; Telan halkaisija mm; Telan paino 61 t; Telan vaipan paino 210 kn; Puristusvoima 700 kn; Nopeus m/min (n = 470 min 1 ); Laakerilämpötila 55 C. Laakerin valinta, mitoitus Laakeriksi valittiin pallomainen rullalaakeri FAG 23096MB.T52BW (dynaaminen kantoluku C = kn). Edellytetty elinikä: > h. Laakerilla on käytössä (kun elementit ovat paineistettuja) vain telan ohjaustehtävä. Mahdollisesta liukumavaarasta johtuen voidaan valita laakerisarja 239, jolla on matalampi kantoluku. Laakereilla on korotettu vierintätarkkuus (jälkimerkintä T52BW), sillä vaipan pyörintätarkkuudella on vaikutus paperin laatuun. Työstötoleranssit Sisärenkaalla on pistekuorma, tästä johtuen akselisovite on f6. Tiukka sovite (pesäsovite P6) ulkorenkaalla kiertävästä kuormasta johtuen. Voitelu Dynaamisesta kulma-asemoituvuudesta ja/tai liukumavaarasta johtuen on voitelun oltava erinomainen, jotta saavutetaan koko ajan kantava voiteluainekalvo. Laakerit voidellaan hydraulijärjestelmän öljyllä (EP-lisäaineistettu ISO VG 150). Öljy johdetaan sivuporausten kautta laakereihin. Uudemmissa rakenteissa ja erityisesti lämmitetyissä teloissa voiteluöljy johdetaan sisärenkaan porausten kautta laakerin voideltaville pinnoille. Tiivistys Laakerit on tiivistetty ulospäin säteistiivisteellä. Sisäpuolella oleva levy pitää huolta siitä, että laakeritilassa on aina riittävä määrä voiteluöljyä. 13 FAG

15 Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista Kuivatusosa 3.2 Kuivatusosa Johtotela Johtotelat johtavat/ohjaavat huopia ja viiroja märkä- ja kuivatusosalla. Molempien osien laakerointeihin käytetään samoja laakereita. Laakerointikohteesta riippuen eroavat laakerereiden voitelu ja tiivistys toisistaan. Vanhoissa paperikoneissa ovat märkäosan laakerit pääosin rasvavoidellut, kuivatusosan öljyvoidellut. Uusien paperikoneiden molempien osien laakeroinnit on voideltu öljyllä. Erillinen öljykierto märkä- ja kuivatusosalle on kuitenkin välttämättömyys, sillä olosuhteet eroavat suuresti toisistaan. Yhä suuremmat koneet ovat myös entistä nopeampia. Tästä johtuen tämän käyttökohteen kartioreikäiset laakereiden sisärenkaat asennetaan suoraan kartiomaiselle akselille. Märkäpää Kohteesta riippuen laakeroinnit ovat alttiina korkealle kosteudelle. Erityisesti koneen painevesipuhdistuksen yhteydessä on olemassa vaara, että vesi pääsee laakeripesään. Kuivatusosa Korkea ympäristön lämpötila (n. 95 C) johtaa telan lämpölaajenemiseen ja asettaa voitelulle korkeat vaatimukset. Laakereiden käyttölämpötila voi nousta aina 115 C:een asti. Tekniset tiedot Rainan leveys mm; telan halkaisija 700 mm; paperiradan nopeus m/min (750 kierrosta min 1 ); telan paino kg (voima F G 80 kn); rainan kireys 1 kn/m (voima F z 9 kn); Voiman kohdistuskulma 180 ; Laakerin lämpötila n. 105 C. Laakerin valinta, mitoitus Kuormituksen alaisena ollessaan on laakereiden samanaikaisesti pystyttävä kulma-asemoitumaan (kulmavirhe, taipuma). Laakerirenkaiden lämpötilaerosta johtuen on normaalia suurempi säteisvälys, C3, tarpeellinen. Laakereiksi valittiin pallomaiset rullalaakerit 22330EK.C3. Beloitin tehdaskuva FAG 14

16 Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista Kuivatusosa Laakerikuorma: P = (F G + F z )/2 = (80 + 9)/2 = 44.5 kn Telan akselihalkaisija on valittu telan edellytetyn jäykkyyden mukaan. Tämä johtaa korkeaan dynaamiseen tunnuslukuun f L, joka merkitsee yli tunnin nimellistä laakerielinikää; saavutettava elinikä on hyvän voitelun olosuhteissa vielä korkeampi. Pesät voidaan asentaa joko pystyasentoon, ylösalaisin tai kiinnittää sivusta. Pesät on suunniteltu kiertoöljyvoiteluun. Työstötoleranssit Sisärenkaalla on kiertävä kuorma ja se on asennettu tiukasti kartiomaiselle akselipinnalle. Tela-akseliin on työstetty öjjyurat, joten asennus ja irrotus tapahtuu helposti hydraulityökaluja apuna käyttäen. Pyöreystoleranssi IT5/2 (DIN ISO 1101); Kartiokulmatoleranssi AT7 (DIN 7178). Laakerin pesäsovite on G7. Voitelu Kuivatusosalla: katso esimerkki (kuivatussylinteri), sillä laakerit on kytketty samaan öljykiertoon kuivatussylintereiden kanssa. Min. voiteluöljymäärä on 0.9 l/min. Märkäosalla: katso esimerkit (viiran imutela) ja (keskitela), sillä johtotela on samassa öljykierrossa näiden telojen knssa. Min. voiteluöljymäärä on 0.5 l/min. Tiivistus Hankaamattomat ja huoltovapaat rakotiivisteet estävät kuivatusosan laakeroinneissa öljyn karkaamisen pesästä kannen porausten kautta. Märkäosan laakeroinnit on tiivistetty jälkivoideltavin labyrinttitiivistein estämään veden pääsyn laakerointiin. Heittourat ohjaavat läpi päässeen öljyn takaisin öljyn keräystilaan ja takaisin kiertoon. Kansitiivisteet (O-renkaat) tekevät pesistä öljytiiviit. 15 FAG

17 Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista Kuivatusosa Kuivatussylinteri Kuivatusosalla höyrystetään paperista loppu poistettava vesi. Paperi kulkee lukuisten kuumennettujen kuivatussylintereiden kautta, kuivatusviirojen (aikaisemmin kuivatushuopien) johdattamana. Kuivatusslinterit on kuumennettu hyöryllä (höyryn lämpötila riippuu paperilajista, paperin paksuudesta, ratanopeudesta ja kuivatussylintereiden määrästä). Höyryn korkea lämpötila johtuu myös laakerisijoihin ja asettaa näinollen myös laakereille korkeat edellytykset. Jotta laakerilämpötilat voitaisiin pitää mahdollisimman kohtuullisina, käytetään nykyään eristettyjä sylinteriakseleita, joiden sisällä höyry virtaa. Tekniset tiedot Työleveys mm; sylinterin halkaisija mm; paperiradan nopeus m/min (248 kierrosta min 1 ); lämmityslämpötila 165 C (7 bar); sylinterin massa kg; viiran kireys 4.5 kn/m; Voiman kohdistuskulma 180 ; huuvan sisäinen lämpötila 95 C; eristetty akseli. Laakerin valinta Laakerikuorma koostuu sylinterin painosta, viiran kireydestä ja tilapäisestä vesimassasta sylinterin sisällä. Vapaakäyvä laakeri on kuormitettu 75 kn:lla, ohjaava laakeri ottaa vastaan myös käytön kuormituksen, joten sen kuorma on 83 kn. Sylintereiden lämmitys johtaa lämpölaajenemiseen, minkä seurauksena pitkän sylinterin pituudessa tapahtuu merkittäviä muutoksia. Kulma-asemoituva rullalaakeri on tarpeellinen ottamaan vastaan laakereiden välillä tapahtuva telapituuden muutokset ja kulmavirheet. 31-sarjan kaksirivinen lieriörullalaakeri on oikea valinta vapaakäyväksi laakeriksi hoitopuolelle. Laakeri ottaa helposti vastaan telassa tapahtuvat pituusmuutokset. Tämä tapahtuu laakerin sisällä, rullien ja sisärenkaan välillä. Pallomainen ulkorenkaan liukupinta kompensoi mahdollisen akselin kulmavirheen. Asennettu laakeri on kaksirivinen kulma-asemoituva lieriörullalaakeri FAG K.C5, jonka päämitat ovat 200x340x112 mm. Ohjaavana laakerina käyttöpuolella toimii pallomainen rullalaakeri 23140BK.MB.C4. Jotta myös sylinterin lämmitysvaiheessa ilmenevä max. 50 K:n renkaiden välinen lämpötilaero ei johtaisi laakerin esijännitykseen, on molemmilla laakereilla suurin piirtein yhtä suuri käyttövälys. Pallomaisella rullalaakerilla on normaalia suurempi säteisvälys C4 ( µm), lieriörullalaakerilla normaalia suurempi säteisvälys C5 ( µm). Molemmilla laakereilla on kartioreikä ja ne asennetaan hydraulityökaluja apuna käyttäen suoraan akselikartiolle. Koska laakerit ovat päämitoiltaan samoja, voidaan sekä käyttö- että hoitopuolella käyttää PMD-pystylaakeripesiä (FAG PMD 3140AF tai BF). Korkeasta lämpötilasta johtuen molemmat laakerit ovat erikoislämpökarkaistuja (isotemp) ja ovat 200 C asti mittastabiileja. Laakerin mitoitus Kuivatussylinterin laakereilta edellytetään L hna h saavutettavaa elinikää. Voitelulla on ratkaiseva vaikutus laakerin laajennetussa elinikälaskelmassa. Mineraaliöljy nimellisviskositeetiltaan 220 mm 2 /s (ISO VG 220) saa keskimääräisessä käyttölämpötilassa 100 C käyttöviskositeetin ν 16 mm 2 /s. Suhteellinen viskositeetti muodostuu laakerin pyörimisnopeudesta ja keskihalkaisijasta d m = ( )/2 = 270 mm > ν 1 = 25 mm 2 /s. Tästä seuraa viskositeettisuhdeluku: κ = ν/ν 1 = 16/25 = Arvolla K = 1 saadaan pallomaiselle rullalaakerille peruskerroin a 23II =1.1. Lieriörullalaakeri saa K:n arvolla 0 peruskertoimen a 23II =1.4. Normaalipuhtaudella (puhtaustekijä s = 1) kerroin a 23 = a 23II s on 1.1 pallomaiselle rullalaakerille ja 1.4 lieriörullalaakerille. Saavutettava laakerielinikä on täten L hna = a 1 a 23 L h molemmilla laakereilla huomattavasti yli h. Työstötoleranssit Sisärenkailla on kiertävä kuorma ja se on asennettu tiukasti kartiomaiselle akselipinnalle. Akselille on työstetty hydrauliurat, joten laakerit voidaan asentaa hydrauliasennusvälineitä apuna käyttäen. Pyöreystoleranssi IT5/2 (DIN ISO 1101); Kartiokulmatoleranssi AT7 (DIN 7178). Laakerin pesäsovite on G7. FAG 16

18 Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista Kuivatusosa Voitelu Laakeripesät on kytketty kiertoöljyvoiteluun, joten lämpöä voidaan jatkuvasti johtaa pois laakereista. Öljynä käytetään mineraaliöljyä ISO VG 220 tai 320, jolla on oltava korkea käyttöviskositeetti, terminen stabiliteetti, hyvä suoja laakerin kulumista vastaan, hyvät vedenerotteluominaisuudet ja korkea puhtausaste. Minimiöljymäärä 1.6 l/min. johdetaan laakerirenkaan öljyuran ja ulkorenkaan voiteluporausten kautta suoraan keskelle laakeria. Laakerin molemminpuolisen öljynpoiston ansiosta öljyvuodon vaara vähenee huomattavasti. Edellisestä johtuen mahdolliset epäpuhtaudet ja kulumapartikkelit poistuvat välittömästi laakerista. Tiivistys Hankaamattomat ja huoltovapaat rakotiivisteet takaavat tiivistyksen akselin läpimenoissa. Heittourat ohjaavat läpi päässeen öljyn takaisin öljyn keräystilaan ja takaisin kiertoon. Kansitiivisteet (O-renkaat) tekevät paperikoneen pesistä öljytiiviit. 17 FAG

19 Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista Kalanteri- ja jälkikäsittelyosa 3.3 Kalanteri- ja jälkikäsittelyosa Valmetin tehdaskuva Kalanterin lämpötela Kuivatusosan jälkeen paperiraina kulkee ns. kalanterin läpi. Soft-kalanteri silottaa paperin pinnan ja täten parantaa paperin painettavuutta. Soft-kalanteri koostuu kahdesta peräkkäin asennetusta telaparista. Kalanteritela (teräs) on kerran nipin ala- ja kerran ylätelana. Vastatelana on niinsanottu taipumakompensoitu tela (elastinen materiaali). Soft-kalanterin telat voidaan lämmittää joko vedellä, höyryllä tai öljyllä. Nippikuorma (puristusvoima) määräytyy kunkin paperilajin mukaan. Tekniset tiedot Työleveys n. 7 m; Pyörimisnopeus 350 min 1 (ratanopeus m/min); Öljyn lämpötila C; Tela-akselit eristetty; Laakerin sisärenkaan käyttölämpötila 130 C. Laakerin valinta, mitoitus Laakereiden säteiskuorma riippuu siitä, onko kalanteritela nipin ylä- vai alatelana, telan painosta F G ja vaihtelevista puristusvoimista aikajaksoineen. P 1 = F G + F nip min = 600 kn P 2 = F G + F nip keskim. = 990 kn P 3 = F G + F nip max = kn P 4 = F G F nip min = 60 kn P 5 = F G F nip keskim. = 390 kn P 6 = F G F nip max = 720 kn Aikajaksot: P 1 ja P 4 molemmat 10 %, P 2, P 3, P 5, P 6, kukin 20 %. Kalanteritelan ollessa alatelana vaikuttavat nippikuorma ja telan paino; Ylätelana ollessaan laakerikuormaksi jää vain nippikuorman ja telan painon erotus. Jos laakerin mitoituslähtökohdaksi otettaisiin laakerin maksimikuorma, päädyttäisiin laakerin ylimitoitukseen (yhdistetty dynaaminen kuormitus P < 0.02 dynaaminen kantoluku C). Näin pienen kuormituksen olosuhteissa on liukuman vaara ilmeinen, riittämättömän voitelun olosuhteissa tämä voi johtaa laakerin vaurioitumiseen. Jotta mahdollinen laakerivaurio voitaisiin välttää, tulisi valita pienempi, pienemmän dynaamisen kantokyvyn omaava laakeri. Näin tunnusluku P/C > Pienempi rullamassa ehkäisee voitelufilmin katkeamisen vaaraa. Pallomainen rullalaakeri täyttää laakerin kulma-asemoitumisen ja kantokyvyn vaatimukset. Telan akselin ja telan vaipan halkaisija rajoittavat laakerin rakennekorkeutta. Laakereiksi valittiin suhteellisen leveät pallomaiset rullalaakerit 231/560AK.MB.C4.T52BW. Laakereiden nimelliseksi eliniäksi saadaan annetulla kuormituskollektiivilla L h = h. ISO VG 220 -voiteluöljyllä saadaan 130 C:n käyttölämpötilassa viskositeettisuhde κ = Laajennettu käyttöikälaskelma johtaa (f s* > 12; a 23II =1.2; V = 0.5; s =1.6) saavutettavaan laakereiden käyttöikään L hna > h. Laakerirenkaiden suuri lämpötilaero telan lämmitysvaiheessa edellyttää laakerin säteisesijännitysvaarasta johtuen suurennettua säteisvälystä C4. Laakerin tunnusluvun n d m ollessa min 1 mm suositetaan laakerille korotettua vierintätarkkuutta merkinnän T52BW mukaisesti. Työstötoleranssit Sisärenkaalla on kiertävä kuorma ja se on asennettu tiukasti kartiomaiselle akselipinnalle. Akselille on työstetty hydrauliurat, joten laakerit voidaan asentaa ja irrottaa hydrauliasennusvälineitä apuna käyttäen. FAG 18

20 Esimerkkejä paperikonelaakeroinneista Kalanteri- ja jälkikäsittelyosa Pyöreystoleranssi IT5/2 (DIN ISO 1101), Kartiokulmatoleranssi AT7 (DIN 7178). Laakerin pesäsovite on F7. Voithin tehdaskuva Voitelu Laadullisilta ominaisuuksiltaan sopivalla synteettisellä ISO VG 220 -öljyllä on järjestetty kiertoöljyvoitelu. Öljy testattu on dynaamisessa testissä (FAG-testi FE8) ja se on hyväksytty. Kun suuri määrä öljyä (vähimmäismäärä 12 l/min) johdetaan laakerin keskeltä laakeriin, voidaan laakerista öljyn poistumisen mukana poistaa lämpöä, mikä johtaa öljyn pienempään termiseen kuormitukseen. Mahdolliset epäpuhtaudet ja kulumapartikkelit huuhtoutuvat pois laakerista. Öljy poistuu molemmilta puolin laakeria öljyn keräilytilaan ja sieltä porausten kautta pois pesästä. Tiivistys Telapuolen kulmarenkaat estävät öljyn suoran karkaamisen kannen kautta. Heittourat ohjaavat läpi päässeen öljyn takaisin öljyn keräystilaan ja takaisin kiertoon. Kansitiivisteet (O-renkaat) tekevät pesistä öljytiiviit. 19 FAG