کلید هم افزایی موتورگیربکس عملکرد اکسترودر

تاحالا با گلوچه های کارایی در خط اکستروژن مواجه شدی؟ وقتی پیچ با سرعت کامل کار می کند و جریان موتور افزایش می یابد،گاهی اوقات حتی خطر گرم شدن بیش از حدعملکرد یک اکسترودر تک پیچ به طور عمده به عملکرد هماهنگ "قلب" آن - موتور و "مغز" آن - گیربکس بستگی دارد.در حالی که سازندگان تجهیزات اصلی (OEMs) به طور معمول این قطعات را در طول طراحی کالیبراسیون می کنند، قدرت نهایی تصمیم گیری همراه با اقتصاد خط تولید در دراز مدت در دستان شماست.

چرا تطابق گیربکس موتور مهم است؟

یک پیکربندی بهینه موتور-گیربکس تضمین می کند که اکسترودر در حدود 70٪ از بار جریان موتور و تقریبا 70٪ از حداکثر سرعت پیچ در خروجی هدف کار می کند.این راه اندازی نه تنها ظرفیت های آینده را افزایش می دهد بلکه همچنین امکان پردازش رزین های با لزگی بالا را فراهم می کند در حالی که هزینه های سرمایه اولیه را به حداقل می رسانددر مقابل، اندازه گیری نادرست می تواند به طور دائم ظرفیت تولید را در مرحله اکستروژر محدود کند، چه با حداکثر سرعت پیچ یا جریان موتور محدود شود.تنگنای تولید باید در فرآیندهای گران تر یا چالش برانگیزتر مانند خنک سازی و نه در خود اکسترودر رخ دهد.

این تجزیه و تحلیل بر تعیین حداکثر سرعت پیچ بر اساس مشخصات موتور، نسبت کاهش گیربکس و سیستم های چرخ چرخ (وقتی استفاده می شود) متمرکز است.نیاز به قدرت موتور باید با توجه به نیازهای خاص برنامه تعیین شود..

تخصص OEM در مقابل تصمیم نهایی خریدار

در حالی که سازندگان OEM دارای تجربه گسترده ای در زمینه استفاده از فشار برای اندازه گیری دقیق موتورها و جعبه های گیربکس هستند، خریداران باید این مشخصات را به طور انتقادی ارزیابی کنند.بسیاری از اکستردرهای به خوبی تنظیم شده نشان داده اند که هماهنگی کامل با الزامات برنامه کاربردی دارند، فراهم کردن دامنه های سرعت و گشتاور ایده آل برای خروجی های هدف، فشار تخلیه و دمای. طرح های واقعا بهینه شده باید حدود 20٪ ظرفیت اضافی برای رشد آینده را در بر بگیرد.

با این حال، تجربه صنعت موارد متعددی را نشان داده است که در آن اکسترودرها با پیکربندی های زیر بهینه گیربکس موتور مجهز شده اند.این اتفاق زمانی رخ می دهد که تجهیزات طراحی شده برای کاربردهای خاص برای الزامات مختلف گشتاور و سرعت استفاده می شود.گاهی اوقات، تجهیزات جدید ممکن است مشخصات نامناسب گیربکس موتور را نیز داشته باشند.

مطالعات موردی: چالش های سرعت و دمای در سراسر برنامه های کاربردی

کاربردهای اکستروژن بر اساس دمای تخلیه ویژگی های بسیار متفاوتی را نشان می دهند. برای پردازش پلی اتیلن (PE) ، دمای تخلیه معمولی، سرعت پیچ،و عمق کانال اندازه گیری به طور قابل توجهی در برنامه های کاربردی متفاوت استکنترل درجه حرارت عمدتاً به عمق کانال اندازه گیری، سرعت پیچ و لزگی رزین بستگی دارد.

در تولید فیلم ریخته شده، دمای تخلیه به طور معمول حدود 250 درجه سانتیگراد می رسد.این کار با استفاده از پیچ هایی با عمق کانال اندازه گیری حدود 6 میلی متر با سرعت حدود 100 دور در دقیقه انجام می شود.پیکربندی گیربکس موتور (از جمله چرخ چرخ در صورت استفاده) باید حداکثر سرعت پیچ را در حدود 120 rpm فراهم کند.

در مقابل، پوشش اکستروژن به دمای تخلیه تا 300 درجه سانتیگراد، با سرعت پیچ نزدیک به 220 rpm و عمق کانال اندازه گیری در حدود 3 میلی متر نیاز دارد.ترکیبی از موتور و جعبه گیربکس طراحی شده برای تولید فیلم گچ برای کاربردهای پوشش ناکافی است، به عنوان حداکثر سرعت پیچ 120 rpm به حدود نیمی از الزامات محدود می شود.سرعت پیچ پایین تر ممکن است تلاش برای رسیدن به دمای تخلیه 300 °C حتی با کانال های اندازه گیری 3 میلی متر.

درک روابط قدرت، تورک و سرعت

فیزیک اساسی بیان می کند که قدرت چرخش برابر با تورک ضرب سرعت است، که جریان موتور متناسب با تورک است. قدرت تحویل به پیچ را می توان با استفاده از این فرمول تخمین زد:

کجاPنشان دهنده قدرت تحویل داده شده به پیچ (hp) است.Pmaxقدرت موتور نام نشان (hp)Aجریان موتور در طول اکستروژن مشاهده می شود (آمپر)حداکثردر حال حاضر در حال اجرا است.RPMسرعت پیچ کار می کند وحداکثر RPMحداکثر سرعت قابل دستیابی پیچ (سرعت پایه).

این رابطه به وضوح نشان می دهد که اگر حداکثر سرعت پیچ اکسترودر 200 rpm باشد اما در 100 rpm کار کند، حداکثر قدرت تحویل داده شده به پیچ تنها نیمی از ظرفیت موتور است.حداکثر سرعت پیچ با تقسیم حداکثر سرعت موتور بر نسبت کاهش گیربکس و هر نسبت راننده چرخ چرخ محاسبه می شود.حداکثر گشتاور در دسترس بستگی به قدرت موتور در ترکیب با گیربکس و اثرات کاهش pulley دارد.

چالش های عملی و موارد بهینه سازی

یک مورد مربوط به یک جعبه گیربکس استفاده شده برای تولید فیلم ریخته شده بود. این ترکیب موتور و جعبه گیربکس حداکثر سرعت پیچ را به 200 rpm محدود کرد.در حالی که تولید فیلم گچ تنها حدود 95 rpm مورد نیاز است. این به شدت محدود گشتاور در دسترس، با جریان موتور رسیدن به 98٪ از حداکثر در طول کار. کمبود گشتاور ناشی از تلاش های پیچ طراحی مجدد پیچیده.در حالی که طراحی نهایی به تولید قابل قبول دست یافت، دمای تخلیه بالاتر از ایده آل باقی مانده است.

به طور معمول، طراحان پیچ عمق کانال اندازه گیری را برای کاهش دمای تخلیه افزایش می دهند. با این حال، کانال های عمیق تر نرخ خاص را افزایش می دهند و نیاز به جریان موتور بیشتری دارند. در این مورد،با موتور در حال حاضر نزدیک به ظرفیت، کاهش دما از طریق طراحی پیچ غیرممکن شد.

یک مثال دیگر، اکسترودرهای فیلم ریخته شده را مورد بررسی قرار داد که برای کاربردهای پوشش استفاده می شوند.~250°C برای فیلم PE در مقابل 300°C برای پوششاین اکسترودرها دارای حداکثر سرعت پیچ تنها 70 rpm با بار موتور در ظرفیت 45٪ بودند.این پیکربندی می تواند نیازهای دمای بالاتر را با خروجی های کاهش یافته برآورده کند اما ظرفیت تولید را قربانی می کند.

خط های ورق فوم تاندم چالش های اضافی در زمینه اندازه گیری گیربکس و موتور را ارائه می دهند. در این سیستم ها، اکسترودر اصلی رزین را ذوب می کند و عوامل انفجاری فیزیکی مانند CO2 فوق انتقادی را مخلوط می کند.به طور معمول در 235 °C برای پلی استیرین (PS) - بیش از حد گرم برای فومینگسپس اکسترودر خنک کننده (معمولاً قطر بزرگتر) دمای ذوب را به حدود 140 درجه سانتیگراد کاهش می دهد و با سرعت بسیار کم با کانال های پیچ عمیق کار می کند.

یک خط فوم تاندمی که به تازگی طراحی شده بود، در ابتدا از یک پیچ خروجی معمولی در خروجی خنک کننده استفاده می کرد، که در 18 حرکت می کرد.2 دور در دقیقه با ترکیبی موتور و جعبه دنده 150 اسب که حداکثر سرعت پیچ 20 دور در دقیقه را فراهم می کنداین پیکربندی نتوانست به طور مداوم دمای ذوب را کاهش دهد و محصولات فوم غیرقابل استفاده را تولید کند.

سپس یک پیچ با کارایی بالا طراحی شد که با سرعت های خاص بالاتر کار می کرد و تنها 11.5 دور در دقیقه برای حفظ خروجی نیاز داشت.فقط حدود 58 درصد از قدرت موتور می تواند به پیچ تحویل داده شود، که باعث می شود ترکیب اصلی موتور و گیربکس ناکافی باشد.

محرک های کمربند: راه حل های انعطاف پذیر برای تنظیم سرعت و گشتاور

سیستم های محرک کمربند بین موتورها و گیربکس ها انعطاف پذیری برای تنظیم چرخش پیچ یا حداکثر سرعت را ارائه می دهند.تعویض چرخ چرخ برای رسیدن به حداکثر سرعت پیچ 15 rpm اجازه می دهد 77% از قدرت موتور به پیچ برسدبا این حال، چنین اصلاحاتی باعث افزایش گشتاور در آستین ورودی و خروجی می شود، که به طور بالقوه طول عمر گیربکس را کاهش می دهد.همیشه قبل از انجام اصلاحات کمربند برای اطمینان از یکپارچگی و ایمنی گیربکس با OEM مشورت کنید.

نتیجه گیری: طراحی برای انعطاف پذیری آینده

هنگام خرید یا ارتقاء سیستم های اکستروزنی، همیشه انعطاف پذیری طراحی را برای پذیرش افزایش ظرفیت در آینده، رزین های مختلف و بهینه سازی فرآیند در نظر بگیرید.بسیاری از چنین ارتقا نیاز به سرعت پیچ بالاتر و / یا گشتاورترکیب دنده و موتور به درستی مشخص شده ذخایر لازم را برای پاسخگویی به این الزامات در حال تکامل فراهم می کند و اطمینان حاصل می کند که خط اکستروژن شما برای سال های آینده تولید می کند.