Mixer- en extrudertypes — Waar spiraalvormige tandwielen worden gebruikt
Drie verschillende machinetypes in de meng- en extrusie-industrie maken gebruik van grote modules. spiraalvormig tandwiel aandrijvingen, elk met verschillende belastingseigenschappen:
Interne (Banbury) rubbermixer
Een interne menger kneedt rubbermengsels tussen twee tegengesteld draaiende rotoren in een gesloten kamer. Rotorsnelheid: 15–40 omwentelingen per minuut. De kritieke gebeurtenis – herstarten met bevroren mengsel – treedt op wanneer het gemengde mengsel stolt tijdens een ongeplande stilstand. Herstarten met bevroren mengsel genereert koppelpieken van 3–5 keer het nominale koppel bij vrijwel stilstand. spiraalvormig tandwiel Bij grote machines met een inhoud van 600 liter kunnen de koppelwaarden op de uitgaande as oplopen tot 150.000–600.000 N·m. Dit is de meest veeleisende piekkoppelwaarde in elke industriële tandwielkasttoepassing.
Dubbelschroefextruder
Co-roterende of tegenroterende dubbele schroeven verwerken kunststoffen, voedingsmiddelen of lijmen in een continu proces. Schroefsnelheid: 100–600 tpm (hoger dan bij rubberen mengers). Uitgangskoppel per schroef: 1.000–30.000 N·m. Schokken: metaalverontreiniging in de toevoer (ijzerverontreiniging) veroorzaakt momentane belastingpieken. spiraalvormig tandwiel De verdeelbak moet een gelijk koppel over beide schroeven verdelen, wat een gelijke output vereist. spiraalvormige tandwielen en een gemeenschappelijk ingaand tandwiel.
Planetaire of Sigma-bladmixer
Chemische, farmaceutische en voedingsmiddelenmixers laten een schoepen- of ankerwaaier roteren met 10-60 omwentelingen per minuut. Het uitgangskoppel is relatief laag (5.000-50.000 N·m) vergeleken met rubberen mixers, maar de versnellingsbak moet frequent batchgewijs kunnen verwerken met variabele vulniveaus. Dit zorgt voor een wisselend belastingsprofiel, waardoor een nauwkeurige beoordeling van de levensduur noodzakelijk is. spiraalvormig tandwiel Een versnellingsbak bevat doorgaans een mechanische koppelbegrenzer om de mengketel en de aandrijving te beschermen tegen overbelasting bij een materiaalophoping.
Servicefactor — Waarom KA een waarde van 3,0–4,0 bereikt bij aandrijvingen voor rubbermengmachines
De servicefactor voor mixer en extruder spiraalvormig tandwiel Het aantal aandrijvingen is het hoogst van alle toepassingscategorieën in de reguliere industriële sector, om twee onafhankelijke en cumulatieve redenen:
| Laadgebeurtenis | Koppel Meervoudig | Duur | Frequentie | KA-bijdrage |
|---|---|---|---|---|
| Normale piek in de mengcyclus | 120–150% beoordeeld | 10-30 seconden per cyclus | Elke batch | KA ≈ 1,50 basis |
| Plotselinge temperatuurdaling (samengestelde verstijving) | 150–200% beoordeeld | 2–5 min | Meerdere keren per dienst bij koud weer | +0,25–0,50 tot KA |
| Normale koude start met gedeeltelijk uitgeharde lading | 200–300% beoordeeld | 5–20 s | Elke shift start | +0,50–0,75 tot KA |
| Herstart na bevriezing (ergste geval) | 400–500% beoordeeld | Tot 30 seconden totdat de lading loslaat of de beveiliging in werking treedt. | Zeldzaam, maar je moet het overleven. | Regelt statische controle op tandbreuken |
Aanbevolen KA-waarden voor spiraalvormige tandwielaandrijvingen van mixers/extruders (AGMA 2101 / Korea Ever-Power veldgegevens):
Dubbelschroefextruder (DOL-motor, geen bescherming tegen ongewenste bewegingen): KA = 1,75–2,25
Planetaire menger voor chemische/farmaceutische toepassingen: KA = 1,75–2,50
Rubbermengmolen (open molen, 2 walsen): KA = 2,00–2,50
Interne (Banbury) rubberen menger (vloeistofkoppeling): KA = 2,50–3,00
Interne rubberen mixer (DOL-motor, geen vloeistofkoppeling): KA = 3,00–4,00
Opmerking: De piekkoppelwaarde bij bevroren lading (400–500%) moet ook worden gecontroleerd aan de hand van
de statische buigspanninglimiet van de tandwortel met behulp van de statische veiligheidsfactor S_F_stat ≥ 1,0
bij de maximale overbelasting — los van de vermoeiingscontrole bij het nominale koppel.
Materiaal- en modulekeuze voor spiraalvormige tandwielen in mixers
Grote module spiraalvormig tandwiel Voor de tandwielkast van een rubbermixer: gesmeed 42CrMo4, inductiegehard HRC 50–55, module M24. Bij uitgangskoppels van 150.000–500.000 N·m en een rotorsnelheid van 15–30 RPM worden de vereiste module en tandbreedte bepaald door het herstartkoppel van de bevroren lading (400–500% van het nominale koppel), niet door de normale bedrijfsbelasting. Dit maakt dit een van de tandwielkasten met de hoogste eenheidsbelasting. spiraalvormig tandwiel toepassingen in de industriële productie
Beperkingen met betrekking tot sectiegrootte en warmtebehandeling
Een rubberen mixer-uitgaande as spiraalvormig tandwiel Bij M32 met z = 30 tanden is de steekdiameter ongeveer 1000 mm en de doorsnede van de blanco 900–1100 mm. Deze doorsnede ligt buiten het hardbaarheidsbereik van 20CrMnTi (dat betrouwbaar doorlopende doorsneden tot ongeveer 300–400 mm diameter hardt). De juiste materiaalkeuze hangt af van de vereiste oppervlaktehardheid en de beschikbare warmtebehandeling.
42CrMo4 + Inductieharding
De standaardkeuze voor mengers met een groot volume. spiraalvormige tandwielen (Buitendiameter 500–2000 mm). De basis wordt QT tot HB 280–320 in doorsnede, waarna individuele tanden of tandzones inductief worden gehard tot HRC 50–55. De QT-kern bij HB 280–320 zorgt voor de benodigde taaiheid voor impacten met bevroren lading. Inductieharding werkt lokaal – geen thermische vervorming in doorsnede. σ_H lim = 820–950 MPa; σ_F lim = 340–380 MPa bij de tandwortel.
17CrNiMo6 + gascarburering (kleinere modules)
Voor tandwielkasten van extruders en farmaceutische mixers in de maten M8–M20 (buitendiameter 200–600 mm) biedt gecarburiseerd 17CrNiMo6 met een hardheid van HRC 58–62 een σ_H lim van 1600–1800 MPa. Dit maakt compactere en lichtere tandwielkasten mogelijk met hetzelfde koppelvermogen. Carburatie is haalbaar voor profielen tot een diameter van circa 500 mm in 17CrNiMo6. Voor grotere profielen is inductieharding met 42CrMo4 de enige praktische oplossing.
Module- en frontbreedteselectie
De module en frontbreedte voor een mixer spiraalvormig tandwiel worden doorgaans bepaald door het piekkoppel bij bevroren lading in plaats van het nominale bedrijfskoppel — de statische tandwortelbuigingscontrole bij 400–500 TP3T van het nominale koppel met S_F_stat ≥ 1,0 bepaalt de minimale module:
Statische controle van de buiging van de tandwortel (bij het bevroren ladingspiekkoppel T_peak):
F_t_peak = 2 × T_peak / d₁
σ_F_static = F_t_peak / (b × Mn) × Y_Fa × Y_Sa × Y_ε × Y_β × KA_static
waarbij KA_statisch = T_piek / T_geclassificeerd (piekoverbelastingsfactor) × KA_basis = 4,0–5,0
Vereist: σ_F_static ≤ σ_F_lim_static (ISO 6336-3 statisch toelaatbaar ≈ 2,0 × σ_F_lim_fatigue)
Voorbeeld: Rubbermixer van 600 liter, nominaal T_ = 150.000 N·m, piek T_ = 600.000 N·m
Met M32, z=30, b=500mm, 42CrMo4 inductie, σ_F_lim_static ≈ 760 N/mm²:
σ_F_static ≈ (2 × 600.000.000)/(d₁ × 500 × 32) × geometrische factoren × 1,0
→ Module M32 is net voldoende; M36 biedt een comfortabele S_F_stat ≥ 1,2
Aandrijfarchitectuur en de rol van de vloeistofkoppeling
De meeste grote rubberen mixers spiraalvormig tandwiel De aandrijving omvat een vloeistofkoppeling (hydrodynamische koppeling) tussen de motor en de ingaande as van de versnellingsbak. De vloeistofkoppeling beperkt het overgedragen koppel tijdens het opstarten – wanneer het motorkoppel anders 250–350 TP3T van het nominale koppel bij stilstand zou bedragen – en biedt enige bescherming tegen schokken tijdens het herstarten met bevroren lading. De vloeistofkoppeling elimineert echter NIET de koppelpiek bij bevroren lading: naarmate de koppeling zich vult en de synchrone snelheid nadert, passeert deze kortstondig een koppelvermenigvuldigingszone die 150–200 TP3T van het nominale koppel naar de versnellingsbak kan overbrengen. De piekbelasting bij bevroren lading blijft bepalend voor de aandrijving. spiraalvormig tandwiel Controleer de buiging van de tandwortel, zelfs met een vloeistofkoppeling in de aandrijflijn.
Smering voor spiraalvormige tandwieloverbrengingen met lage snelheid en hoog koppel
Mixer en extruder spiraalvormig tandwiel Aandrijvingen werken bij zeer lage steeksnelheden (0,5–3 m/s), waarbij het wrijvingsverlies verwaarloosbaar is, maar de dikte van de EHL-film aanzienlijk dunner is dan in hogesnelheidsversnellingsbakken. De EHL-filmdikte h_min ∝ v^0,68 — bij v = 1 m/s is de film ongeveer 8–10 keer dunner dan bij v = 10 m/s bij dezelfde olieviscositeit. Ter compensatie wordt voor mengversnellingsbakken een aanzienlijk hogere olieviscositeit voorgeschreven dan voor snel draaiende versnellingsbakken.
Aanbevolen viscositeit voor spiraalvormige tandwieloverbrengingen van mengers/extruders (DIN 51517 CLP minerale olie):
v < 0,5 m/s (extreem langzaam, laatste fase van de rubberen menger): ISO VG 680–1000
0,5–2 m/s (langzaam, typische tussenfase van een menger): ISO VG 320–680
2–5 m/s (tussensnelheid extruder): ISO VG 220–320
De minerale oliën met hoge viscositeit zijn specifiek bedoeld voor langzame menging. spiraalvormige tandwielen Ze beschikken over uitstekende additievenpakketten voor grenslaagsmering (EP-zwavel-fosfor voor extreme druk) die de tandoppervlakken beschermen tijdens de korte momenten van elastohydrodynamische filmbreuk die optreden bij de piekbelasting van de bevroren lading. PAO-synthetische oliën worden steeds vaker gebruikt in mengtandwielkasten om de olieverversingsintervallen te verlengen (3-5 jaar versus 1-2 jaar voor minerale olie) en om de olietoevoer bij koude start in winterse omstandigheden te behouden.
Korea Ever-Power — Grote modulemixer met spiraalvormige tandwieloverbrenging
Korea Ever-Power produceert en inspecteert grote modules. spiraalvormige tandwielen Voor meng- en extruder-tandwielkasten — M16–M50 in 42CrMo4 inductiegehard of 17CrNiMo6 gecarburiseerd, inclusief statische buigproef met bevroren lading, hardheidsmeting en tandwielanalyse in de besteldocumentatie.
Korea Ever-Power produceert spiraalvormig gesneden tandwielen Voor tandwielkasten voor rubbermixers en extruders in M8–M50, buitendiameter 200–2500 mm, in inductiegehard 42CrMo4 (HRC 50–55) en gecarburiseerd 17CrNiMo6 (HRC 58–62), met de statische buigtest met bevroren lading (S_F_stat bij T_peak) standaard opgenomen in de orderdocumentatie — waardoor de tandwielkast is gedimensioneerd voor de werkelijke worstcasesituatie, en niet alleen voor het nominale bedrijfskoppel. Als directe fabrikant van spiraalvormige tandwielenKorea Ever-Power vraagt bij elke bestelling van mengtandwielen om de specificaties van de vloeistofkoppeling (indien aanwezig) en de bevestigde piekkoppelwaarde. Dit zijn de twee factoren die de benodigde module het meest beïnvloeden. Bekijk de assortiment dubbele spiraalvormige tandwielen voor alle module- en materiaalmogelijkheden.
Veelgestelde vragen
Wat is het verschil in specificaties voor de spiraalvormige tandwielen tussen een meedraaiende en een tegendraaiende dubbelschroefextruder?
De tandwieloverbrenging verschilt aanzienlijk. In een co-roterende extruder (het meest voorkomend bij compounding) draaien beide schroeven in dezelfde richting — de verdeelbak gebruikt een tussenas met twee identieke uitgaande tandwielen die worden aangedreven door één ingaand rondsel, zodat de spiraalvormig tandwiel De verhoudingen tussen de schroeven zijn identiek en de koppelverdeling is inherent gebalanceerd. In een extruder met tegengestelde draaiing draaien de twee schroeven in tegengestelde richting. De verdeelkast keert één uitgaande as om via een tussentandwiel, waardoor een extra tandwieloverbrenging ontstaat die moet worden beoordeeld en geïnspecteerd. Het tussentandwiel in een extruder met tegengestelde draaiing ondervindt tweemaal de contactfrequentie van de hoofdtandwielen (het grijpt in op zowel het aandrijftandwiel als het aangedreven tandwiel) en moet, indien het een echt tussentandwiel betreft, worden gespecificeerd met de correctiefactor Y_M = 0,7 voor tegengestelde buiging.
Moet de tandwielkast met spiraalvormige vertanding van de rubbermixer worden gespecificeerd voor het piekkoppel bij bevroren lading of voor het normale nominale koppel?
Beide controles zijn verplicht en onafhankelijk van elkaar. Het tandwiel moet slagen voor: (1) de vermoeiingscontactspanningstest bij nominaal koppel met KA = 2,5–3,0 (weerstand tegen putcorrosie gedurende de ontwerplevensduur van 40.000–100.000 uur); en (2) de statische tandwortelbuigingstest bij het piekkoppel van de bevroren lading T_peak = 4–5 × T_rated met veiligheidsfactor S_F_stat ≥ 1,0 (geen breuk bij de eenmalige piekbelasting). Voor grote rubbermixers spiraalvormige tandwielenDe statische controle bij bevroren laadkoppel is doorgaans bepalend voor de modulekeuze — de tandwielkast is groter dan de vermoeiingssterkte alleen zou vereisen, met name om de zeldzame situatie van bevroren lading te kunnen doorstaan. Korea Ever-Power voert beide controles uit en vermeldt beide veiligheidsfactoren in de orderdocumentatie.
Hoe vaak moet de tandwielolie in de tandwielkast van een rubbermixer worden ververst?
Bij gebruik van minerale olie met ISO VG 680-specificaties adviseert Korea Ever-Power om de olie van de mixer jaarlijks te verversen. spiraalvormig tandwiel Versnellingsbakken in continue productie (24 uur, 350 dagen per jaar) of bij 2.000 bedrijfsuren – afhankelijk van wat zich het eerst voordoet. De hoge viscositeit van de olie en het EP-additievenpakket degraderen door thermische cycli en door de mechanische afschuiving in de contactzone met hoog koppel en lage snelheid. Een olieanalyse (viscositeit, zuurgetal, deeltjesaantal, metaalgehalte) na 1.000 uur bevestigt of het jaarlijkse interval geschikt is voor de specifieke bedrijfsomstandigheden. Overstappen op PAO synthetische ISO VG 680 verlengt het olieverversingsinterval tot 5.000-8.000 uur – waardoor een interval van 3-5 jaar vaak haalbaar is met continue olieanalyse.
Kunnen de spiraalvormige tandwielen in een oudere tandwielkast van een rubbermixer worden vervangen door tandwielen van een hogere materiaalkwaliteit zonder de behuizing te hoeven vervangen?
Ja — het vervangen van 42CrMo4 QT-tandwielen met zachte flanken (HB 280–320, σ_H lim ≈ 570 MPa) door inductiegeharde 42CrMo4-tandwielen (HRC 52, σ_H lim ≈ 900 MPa) verhoogt de contactvermoeidheidsgrens met ongeveer 57% zonder dat de module, het aantal tanden of de hartafstand veranderen. De standaardmodule, tandbreedte en behuizingsgeometrie blijven ongewijzigd, omdat de upgrade betrekking heeft op de materiaalkwaliteit en niet op de tandwielgeometrie. In de meeste gevallen maakt deze upgrade ook de snelheidsbeperking overbodig die veel oudere tandwielkasten met zachte flanken voor rubbermixers moeten doorstaan, omdat de tandflanken versleten zijn en de gebruiker het toerental van de mixer heeft verlaagd om de levensduur van de tandwielen te verlengen. Korea Ever-Power heeft deze upgrade uitgevoerd voor diverse tandwielkasten voor rubbermixers waar de originele OEM-onderdelen niet tegen een acceptabele prijs verkrijgbaar waren.
Specificaties voor spiraalvormige tandwielen in rubbermixers en extruders
Geef het type mixer, het nominale uitgangskoppel, het maximale piekkoppel (of een schatting van het bevroren koppel), de uitgangssnelheid en de specificaties van de vloeistofkoppeling (indien aanwezig) op. Korea Ever-Power voert zowel een vermoeiingstest bij het nominale koppel als een statische buigtest bij het maximale bevroren koppel uit alvorens de specificaties te bevestigen.
M8–M50 · 42CrMo4 inductie · 17CrNiMo6 gecarburiseerd · KA 2,5–4,0 · Statische buigtest · Bestand tegen bevroren lading · Minimale bestelhoeveelheid: 1 stuk
Redacteur: Cxm
