Видове миксери и екструдери — къде се използват спираловидни зъбни колела
Три различни типа машини в индустрията за смесване и екструдиране използват големи модули спирална предавка задвижвания, всяко с различни характеристики на натоварване:
Вътрешен (Banbury) гумен смесител
Вътрешен смесител меси каучукови смеси между два противоположно въртящи се ротора в затворена камера. Скорост на ротора: 15–40 об/мин. Критичното събитие на натоварване — рестартиране на замръзналата смес — възниква, когато смесената смес се втвърди по време на непланирано спиране. Рестартирането срещу замръзналата смес генерира пикове на въртящия момент от 3–5 пъти номиналния въртящ момент при практически нулева скорост. спирална предавка Въртящите моменти на изходния вал достигат 150 000–600 000 N·m при големи машини с обем 600 литра. Това е най-взискателното събитие за пиков въртящ момент във всяко приложение на индустриална скоростна кутия.
Двушнеков екструдер
Двойни шнекове, въртящи се едновременно или противоположно, обработват пластмаси, хранителни съединения или лепила в непрекъснат режим. Скорост на шнека: 100–600 об/мин (по-висока от тази на гумените смесители). Изходен въртящ момент на шнек: 1000–30 000 N·m. Ударни събития: замърсяване с метал в захранващия материал (желязо от отпадъци) причинява моментални пикове на натоварването. спирална предавка разпределителната скоростна кутия трябва да разпределя еднакъв въртящ момент към двата винта — изисквайки съгласувана мощност спираловидни зъбни колела и общ входен пиньон.
Планетарни или сигма ножови миксери
Химическите, фармацевтичните и хранителните смесители въртят лопатка или котвена работна колела с 10–60 об/мин. Изходните въртящи моменти са умерени (5000–50 000 N·m) в сравнение с гумените смесители, но скоростната кутия трябва да се справя с честа обработка на партиди с променливи нива на пълнене, което създава променлив профил на натоварване, който изисква точна оценка на коефициента на експлоатация. спирална предавка Скоростната кутия обикновено включва механичен ограничител на въртящия момент, който предпазва съда на смесителя и задвижването от претоварване по време на задръстване на материала.
Фактор на обслужване — Защо KA достига 3.0–4.0 в задвижванията на гумени смесители
Факторът на обслужване за миксер и екструдер спирална предавка задвижванията е най-високата от всички категории приложения в редовната промишлена експлоатация, поради две независими и кумулативни причини:
| Зареждане на събитие | Въртящ момент - кратен | Продължителност | Честота | Принос на KA |
|---|---|---|---|---|
| Нормален пик на цикъла на смесване | 120–150% номинален | 10–30 секунди на цикъл | Всяка партида | KA ≈ 1,50 база |
| Внезапно понижаване на температурата (втвърдяване на съединението) | 150–200% рейтинг | 2–5 мин. | Няколко пъти на смяна в студено време | +0,25–0,50 към KA |
| Нормално студено стартиране с частично втвърден заряд | 200–300% клас | 5–20 сек. | Всяко стартиране на смяна | +0,50–0,75 към KA |
| Рестартиране при замръзнало зареждане (най-лошия случай) | 400–500% клас | До 30 секунди, докато зарядът се разпадне или защитата се задейства | Рядко, но трябва да се оцелее | Урежда статичната проверка за фрактури на зъбите |
Препоръчителни стойности на KA за задвижвания със спираловидни зъбни колела на миксер/екструдер (данни от полето на AGMA 2101 / Korea Ever-Power):
Двушнеков екструдер (директен двигател, без защита от повреди): KA = 1,75–2,25
Планетарно-химичен/фармацевтичен миксер: KA = 1,75–2,50
Каучукова смесителна мелница (отворена мелница, 2 валяка): KA = 2.00–2.50
Вътрешен (Banbury) гумен смесител (флуидна връзка): KA = 2,50–3,00
Вътрешен гумен смесител (DOL мотор, без хидравлична връзка): KA = 3.00–4.00
Забележка: Пикът на въртящия момент при замразено зареждане (400–500%) трябва допълнително да се провери спрямо
границата на статично огъващо напрежение на корена на зъба, използвайки коефициента на статична безопасност S_F_stat ≥ 1.0
при пиково претоварване — отделно от проверката за умора на материала (KA) при номинален въртящ момент.
Избор на материал и модул за спираловидни зъбни колела на смесител
Голям модул спирална предавка за скоростна кутия на гумобъркачка — 42CrMo4 кована, индукционно закалена HRC 50–55, модул M24. При изходни въртящи моменти от 150 000–500 000 N·m и скорост на ротора 15–30 об/мин, необходимият модул и ширина на повърхността се определят от въртящия момент при повторно пускане на замръзналото зареждане (400–500% от номиналното), а не от нормалното работно натоварване, което прави тази единица с най-високо натоварване. спирална предавка приложения в промишленото производство
Ограничения за размер на сечението и термична обработка
Изходен вал на гумен смесител спирална предавка При M32 със z = 30 зъба, диаметърът на стъпката е приблизително 1000 mm, а напречното сечение на заготовката е с диаметър 900–1100 mm. Този размер на сечението е извън възможностите за закаляемост на 20CrMnTi (който надеждно се закалява през сечения до диаметър приблизително 300–400 mm). Правилният избор на материал зависи от необходимата повърхностна твърдост и наличната термична обработка:
42CrMo4 + индукционно закаляване
Стандартният избор за смесител с голямо сечение спираловидни зъбни колела (Външен диаметър 500–2000 мм). Заготовката е с QT сечение до HB 280–320, след което отделни зъби или зъбни зони се индукционно закаляват до HRC 50–55. QT сърцевината при HB 280–320 осигурява необходимата якост за удари при повторно пускане на замръзнал заряд. Индукционното закаляване действа локално — без термична деформация в сечението. σ_H lim = 820–950 MPa; σ_F lim = 340–380 MPa в основата на зъба.
17CrNiMo6 + Газова карбуризация (по-малки модули)
За зъбни колела за екструдери и фармацевтични смесители с размери M8–M20 (външен диаметър 200–600 мм), 17CrNiMo6, цементиран до HRC 58–62, осигурява σ_H lim = 1600–1800 MPa, което позволява по-компактни и по-леки скоростни кутии със същия капацитет на въртящ момент. Цементирането е възможно за профили с диаметър до приблизително 500 мм от 17CrNiMo6. За по-големи профили, индукционният метод в 42CrMo4 е единственият практичен вариант.
Избор на модул и ширина на лицето
Модулът и ширината на лицевата страна на миксера спирална предавка обикновено се определят от пиковия въртящ момент на замразения заряд, а не от номиналния работен въртящ момент — статичната проверка за огъване на основата на зъба при 400–500% от номиналния въртящ момент с S_F_stat ≥ 1.0 задава минималния модул:
Статична проверка за огъване на корена на зъба (при замръзнал заряд, пиков въртящ момент T_peak):
F_t_пик = 2 × T_пик / d₁
σ_F_статичен = F_t_пик / (b × Mn) × Y_Fa × Y_Sa × Y_ε × Y_β × KA_статичен
където KA_static = T_peak / T_rated (коефициент на пиково претоварване) × KA_base = 4.0–5.0
Изисква се: σ_F_static ≤ σ_F_lim_static (допустимо статично натоварване по ISO 6336-3 ≈ 2.0 × σ_F_lim_fatigue)
Пример: 600-литров гумен смесител, T_rated = 150 000 N·m, T_peak = 600 000 N·m
С M32, z=30, b=500 мм, индукция 42CrMo4, σ_F_lim_static ≈ 760 N/mm²:
σ_F_static ≈ (2 × 600 000 000)/(d₁ × 500 × 32) × геометрични фактори × 1,0
→ Модул M32 е точно адекватен; M36 осигурява комфортна S_F_stat ≥ 1.2
Архитектура на задвижването и ролята на флуидната муфа
Най-големият гумен миксер спирална предавка Задвижванията включват хидравлична връзка (хидродинамична връзка) между двигателя и входния вал на скоростната кутия. Хидродинамичната връзка ограничава предавания въртящ момент по време на стартиране — когато въртящият момент на двигателя иначе би бил 250–3501 TP3T от номиналния при спиране — и осигурява известна степен на защита от удар по време на рестартиране при замръзнало зареждане. Хидродинамичната връзка обаче НЕ елиминира пика на въртящия момент при замръзнало зареждане: когато връзката се запълни и се приближи до синхронна скорост, тя за кратко преминава през зона на умножение на въртящия момент, която може да предаде 150–2001 TP3T от номиналния въртящ момент към скоростната кутия. Пиковото натоварване при замръзнало зареждане все още определя... спирална предавка проверка на огъването на корена на зъба дори при наличие на хидравлична връзка в задвижващата линия.
Смазване за нискоскоростни, високовъртящи се спирални зъбни предавки
Миксер и екструдер спирална предавка Задвижванията работят при много ниски скорости на стъпката на вала (0,5–3 m/s), където загубата от разбиване е незначителна, но дебелината на EHL филма е значително по-тънка, отколкото при високоскоростните скоростни кутии. Дебелината на EHL филма h_min ∝ v^0,68 — при v = 1 m/s, филмът е приблизително 8–10× по-тънък, отколкото при v = 10 m/s за същия вискозитет на маслото. За да компенсират, смесителните скоростни кутии изискват значително по-висок вискозитет на маслото от бързооборотните скоростни кутии:
Препоръчителен вискозитет за задвижвания със спираловидни зъбни колела на миксер/екструдер (минерално масло DIN 51517 CLP):
v < 0,5 m/s (изключително бавно, последен етап на гумобъркачка): ISO VG 680–1000
0,5–2 м/с (бавно, типичен междинен етап на смесителя): ISO VG 320–680
2–5 м/с (междинна скорост на екструдера): ISO VG 220–320
Минерални масла с висок вискозитет, предназначени за бавно смесване спираловидни зъбни колела имат отлични пакети добавки за гранично смазване (екстремно налягане EP сяро-фосфорни), които защитават зъбните повърхности по време на кратките събития на разрушаване на еластохидродинамичния филм, които се случват при пиковото натоварване на замръзналия заряд. Синтетичните масла PAO се използват все по-често в скоростните кутии на смесителите, за да удължат интервалите за смяна на маслото (3–5 години спрямо 1–2 години за минерално масло) и да поддържат потока на маслото при студено стартиране в зимни условия.
Korea Ever-Power — Възможност за спираловидна предавка на голям модулен смесител
Производство и инспекция на големи модули от Korea Ever-Power спираловидни зъбни колела за скоростни кутии на миксери и екструдери — M16–M50 от индукционно закалена 42CrMo4 или цементирана 17CrNiMo6, с включени в документацията на поръчката статична проверка за огъване на замръзнала шихта, изследване на твърдостта и измерване с анализатор на зъбни колела
Корея Ever-Power произвежда спираловидни зъбни колела за скоростни кутии за гумени смесители и екструдери в размери M8–M50, с външен диаметър 200–2500 мм, от индукционно закалена стомана 42CrMo4 (HRC 50–55) и цементирана стомана 17CrNiMo6 (HRC 58–62), като в документацията за поръчката е включена стандартно статична проверка за огъване на замръзнал заряд (S_F_stat при T_peak) — гарантирайки, че зъбното колело е оразмерено за действителния най-лош случай, а не само за номиналния работен въртящ момент. Като директен производител на спирални зъбни колела, Korea Ever-Power изисква номиналната стойност на хидравличната връзка (ако има такава) и потвърдената стойност на пиковия въртящ момент при всяка поръчка на предавка на миксера - двата входа, които най-силно влияят на необходимия модул. Разгледайте продуктова гама с двойни спирални зъбни колела за всички опции за модули и материали.
Често задавани въпроси
Каква е разликата в спецификацията на спиралната предавка между едновременно въртящ се и противоположно въртящ се двушнеков екструдер?
Разположението на зъбните колела се различава значително. В екструдер с ко-ротация (най-често срещан за компаундиране), двата шнека се въртят в една и съща посока - разпределителната скоростна кутия използва междинен вал с две еднакви изходни зъбни колела, задвижвани от едно входно зъбно колело, така че спирална предавка Съотношенията на двойките са идентични и разпределението на въртящия момент е по своята същност балансирано. В екструдер с противоположно въртене двата винта се въртят в противоположни посоки - разпределителната скоростна кутия обръща единия изходен вал чрез празен ход, въвеждайки допълнително зацепване на зъбното колело, което трябва да бъде оценено и проверено. Празният ход в екструдер с противоположно въртене получава два пъти по-голяма честота на контакт на зъбите от основните зъбни колела (зацепва се както със задвижващото, така и със задвижваното зъбно колело) и трябва да бъде специфициран с коефициент на корекция за умора на празния ход Y_M = 0,7 за обратно огъване, ако е истински празен ход.
Трябва ли спиралната зъбна скоростна кутия на гумения смесител да бъде специфицирана за пиковия въртящ момент при замръзнало зареждане или за нормалния номинален въртящ момент?
И двете проверки са задължителни и независими. Зъбното колело трябва да премине: (1) проверка за контактно напрежение от умора при номинален въртящ момент с KA = 2,5–3,0 (устойчивост на точкова деформация през проектния експлоатационен срок от 40 000–100 000 часа); и (2) проверка за статично огъване на основата на зъба при пиковия въртящ момент на замръзналия заряд T_peak = 4–5 × T_rated с коефициент на безопасност S_F_stat ≥ 1,0 (без счупване при еднократно пиково събитие). За голям гумобъркач спираловидни зъбни колела, статичната проверка при въртящ момент на замръзнало зареждане обикновено определя избора на модул — предавката е по-голяма, отколкото би изисквала самата степен на умора, по-специално за да оцелее при рядкото събитие на замръзнало зареждане. Korea Ever-Power извършва и двете проверки и докладва и двата фактора на безопасност в документацията на поръчката.
Колко често трябва да се сменя трансмисионното масло в скоростната кутия на гумобъркачка?
С минерално масло ISO VG 680, Korea Ever-Power препоръчва годишна смяна на маслото за миксер. спирална предавка скоростни кутии в непрекъснато производство (24 часа, 350 дни/година) или на 2000 работни часа — което от двете настъпи първо. Високият вискозитет на маслото и пакетът от EP добавки се разграждат от термично циклиране и от механичното срязване в зоната на контакт с висок въртящ момент и ниска скорост. Анализ на маслото (вискозитет, киселинно число, брой частици, съдържание на метал) на 1000 часа потвърждава дали годишният интервал е адекватен за специфичните работни условия. Преминаването към PAO синтетично масло ISO VG 680 удължава интервала за смяна на маслото до 5000–8000 часа — често прави осъществим интервал от 3–5 години с непрекъснат мониторинг на анализа на маслото.
Могат ли спиралните зъбни колела в по-стара скоростна кутия на гумобъркачка да бъдат модернизирани до по-висок клас материал, без да се сменя корпусът?
Да — подмяната на зъбни колела с меки ръбове 42CrMo4 QT (HB 280–320, σ_H lim ≈ 570 MPa) с индукционно закалени зъбни колела 42CrMo4 (HRC 52, σ_H lim ≈ 900 MPa) увеличава границата на контактна умора с приблизително 57% без промяна в модула, броя на зъбите или междуосното разстояние. Стандартният модул, ширината на челото и геометрията на корпуса остават непроменени, тъй като подобрението е в материалния слой, а не в геометрията на зъбното колело. В повечето случаи това подобрение премахва и необходимостта от ограничение на работната скорост, с което работят много по-стари скоростни кутии за гумени смесители с меки ръбове, тъй като зъбните им ръбове са износени и операторът е намалил оборотите на сместа, за да удължи живота на зъбното колело. Korea Ever-Power е извършила това подобрение за няколко скоростни кутии за гумени смесители, при които оригиналните OEM части не са били налични на приемлива цена.
Спецификация на спирална предавка за каучуков смесител и екструдер
Посочете типа на вашия миксер, номиналния изходен въртящ момент, максималния пиков въртящ момент (или оценка за замразен заряд), изходната скорост и номиналната стойност на хидравличната връзка, ако има такава. Korea Ever-Power извършва както проверка за умора при номинален въртящ момент, така и проверка за статично огъване при пик на замразен заряд, преди да потвърди спецификацията.
M8–M50 · 42CrMo4 индукция · 17CrNiMo6 цементация · KA 2.5–4.0 · Статично огъване · Издръжливост на замръзнал заряд · MOQ 1 брой
Редактор: Cxm
