Twin-Screw Extruder Gearbox Retrofit: Check Shaft-Center Distance First

La sostituzione del cambio a doppia vite dell'estrusore di solito inizia come un esercizio di coppia e rapporto. L'unità esistente ha una velocità di uscita nota e una potenza nominale, Il processo richiede una certa coppia specifica, e inizia la ricerca di qualcosa che soddisfi entrambi i numeri.

Poi arrivano i disegni e il progetto si ferma, perché i due alberi delle viti sull'estrusore sono a una distanza fissa l'uno dall'altro, e che la distanza non è negoziabile.

Non si tratta di un problema di tolleranza di produzione né di scegliere l'opzione giusta da un catalogo. La distanza centrale dell'albero su una macchina a doppia vite è una proprietà geometrica della canna e del set di vite, riparato prima che esista qualsiasi cambio. Un'unità di ricambio ha alberi di uscita nei punti giusti oppure non si adatta, indipendentemente da ciò che può trasmettere.

Perché la distanza centrale è fissa

Nell'organizzazione intermezz co-rotante, ed è proprio il caso che questo articolo affronta, Le due viti sono parallele nella canna, Girando nella stessa direzione con i loro voli che si attraversavano. Questo richiede una specifica relazione tra il diametro delle viti, Profondità di volo, e la distanza tra gli assi dell'albero. Se cambia la distanza centrale, le viti si scontrano o smettono di intrecciarsi.

L'accordo deve essere confermato prima che venga applicato tutto ciò, Perché non è l'unica. Esistono macchine a rotazione opposta, dove le viti si girano l'una verso l'altra o si allontanano e il motore deve imporre quella relazione. Non intrecciamento, o tangenziali, Esistono macchine, dove i lanci non si incontrano mai e i fusti sono liberi l'uno dall'altro geometricamente. Esistono macchine conici a doppia vite, dove gli assi dell'albero convergono e la distanza centrale non è nemmeno costante lungo la canna. Ognuno impone vincoli diversi al cambio, e i disegni della macchina in mano sono ciò che stabilisce quale delle due si sta gestendo.

La letteratura pubblicata sui brevetti sulle macchine a doppia vite descrive questo come una distanza centrale fissa tra le viti parallele, trattato come dato nella definizione meccanica della macchina. È un parametro di canna e avvite., Non un parametro di trasmissione.

La conseguenza per il cambio è chiaramente indicata nella letteratura ingegneristica sulle trasmissioni a estrusore. Perché la distanza del centro della vite limita la distanza tra alberi di uscita, Anche la distanza centrale del cambio è limitata, e deve essere fatto piccolo. Questa è la causa di tutta la difficoltà di progettazione nei cambi a doppia vite ad alta coppia. Non è che la coppia sia insolitamente alta. È che la coppia deve essere trasmessa attraverso due alberi la cui separazione è determinata da qualcosa di completamente diverso.

Quindi un cambio per un estrusore a doppia vite è un dispositivo che deve soddisfare due vincoli esterni contemporaneamente: un requisito di coppia e velocità derivante dal processo, e un requisito di spaziatura degli alberi dalla geometria della macchina. La prima è negoziabile nel senso che puoi scegliere una classe di coppia diversa. La seconda non è.

Cosa fa l'architettura alla coppia

Una volta che la distanza centrale è fissa e piccola, L'architettura del cambio è costretta a un compromesso, E comprendere questo compromesso rende la questione della compatibilità molto più chiara.

Una disposizione presente in questa classe è quella parallela a tre alberi, dove la potenza entra sull'albero di ingresso ed è divisa tra due alberi di uscita. Questa è un'architettura tra diverse, e come viene fatta la divisione e quanto uniformemente è una proprietà del disegno specifico. Deve essere letto dai suoi disegni piuttosto che presumere: un'unità costruita per una divisione pari e una costruita per trasportare un carico disomogeneo sono disposizioni interne diverse, e la coppia totale non li distingue.

Alberi di uscita ravvicinati possono limitare le dimensioni e la capacità degli ingranaggi, ma l'elemento limitante non può essere dedotto solo dalla distanza tra alberi. A seconda dell'architettura effettiva, Materiali, Geometria, Cuscinetti, Assi, e condizioni classificate, Il limite di governo può variare. Stabiliscilo a partire dal design e dalle certificazioni approvate dal produttore per il cambio specifico.

Questo produce una situazione che sorprende chi confronta i datasheet. Due cambi con la stessa coppia totale nominale possono avere architetture interne piuttosto diverse, Rapporti di divisione diversi, Componenti limitanti diverse, e comportamenti diversi quando una viti si carica più dell'altra. Il numero sulla targhetta è un riassunto, e il riassunto nasconde la struttura.

Alcuni produttori pubblicano una data specifica di coppia o densità di coppia. Confrontare tali valori solo quando ciascun produttore indica la definizione, Unità, e base utilizzata. Senza definizioni allineate e condizioni classificate, Le cifre non supportano una classifica tra produttori o un livello industriale universale.

Il senso di un progetto di sostituzione è che classe di coppia e architettura siano accoppiate piuttosto che indipendenti. La disposizione interna stabilisce quanta coppia può essere trasmessa attraverso gli alberi di uscita a una data distanza, Quindi la necessità di più coppia di solito non può essere soddisfatta mantenendo la stessa disposizione e non cambiando altro. È proprio questo l'accoppiamento per cui la domanda geometrica deve essere prima risposta.

La soluzione a questa domanda è il disegno della vite, non la vecchia denominazione del cambio. Ciò di cui il set di vite ha bisogno deriva dal diametro della vite, Geometria delle viti e requisiti di processo, e questi provengono dalla documentazione su canna e viti. Lavorare a ritroso dalla valutazione dell'unità sostituita significa lavorare a ritroso rispetto a qualunque compromesso sia stato preso quando quell'unità è stata scelta, che potrebbe essere stata una decisione di spazio o di consegna piuttosto che una decisione di dovere. La targhetta indica ciò che la macchina possiede, Non è ciò di cui la macchina ha bisogno.

Non tutti i trascantori a doppia vite sono 1:1

Un'ipotesi che crea problemi nei progetti di sostituzione è che i due alberi di uscita ruotino sempre alla stessa velocità. La letteratura pubblicata sui brevetti descrive macchine a doppia vite in cui le due viti funzionano a velocità diverse, una configurazione adottata per ridurre il degrado di alcuni materiali.

Questo conta per due motivi. Primo, Un cambio che produce due velocità di uscita diverse ha una disposizione interna diversa da uno che produce velocità uguali, e i due non sono intercambiabili. Secondo, se la macchina esistente aziona le viti a velocità diverse, un cambio sostitutivo con un 1:1 output cambierà il processo, Non solo l'hardware.

La relazione di direzione rotazionale è di nuovo una variabile separata, ed è legato al fatto che le viti siano intrecciate o non, e al comportamento di trasmissione previsto.

Il confronto che in realtà lo decide

La maggior parte delle righe in questa tabella sono le domande poste a un Cambio ad alta coppia per estrusori a doppia vite Nella fase d'inchiesta, e quelli a cui non possono rispondere sono di solito quelli che la domanda non ha ancora inclusi.

Il modo produttivo di affrontare la cosa è un confronto a disegno, fatto prima di qualsiasi discussione sulla coppia. La domanda non è quale cambio sia migliore. Conta se l'installazione esistente e un sostituto candidato condividono lo stesso sistema geometrico.

Le file uno e dodici sono quelle che più spesso decidono un progetto in ritardo e con costi costosi. La distanza centrale misurata a freddo su un cambio che funziona a caldo è un numero che descrive una macchina diversa da quella in servizio. La canna e il cambio si espandono di quantità diverse, e la disposizione di montaggio determina come questa espansione viene adattata. Un'unità la cui distanza fredda corrisponde al centro ma la cui crescita termica differisce dall'originale può sviluppare un disallineamento crescente nell'accoppiamento di uscita man mano che si avvicina alla temperatura, a seconda di come i due sono collegati e di come viene compensata l'espansione tra di essi. È una questione da controllare, non una previsione che l'adattamento fallirà.

Dove la misurazione sbaglia

La misura stessa merita una nota, Perché viene fatto da più persone di quante ne siano attrezzate per farlo con precisione.

La distanza centrale è la distanza tra i due assi dell'albero di uscita. Su un'unità in servizio, Questo significa misurare tra le due superfici dell'albero, correzione per i due raggi, e farlo in più di una posizione assiale per rilevare eventuali errori di parallelismo nell'installazione esistente. Se il cambio esistente viene sostituito a causa di un guasto, L'alloggiamento può essere distorto, e misurarla produrrà la distorsione piuttosto che l'intento di progettazione.

Il riferimento affidabile è l'estrusore, Non il vecchio cambio: Distanza centrale dell'ala della vite, Preso dal disegno del cannone o misurato alla faccia estrema del cannone. Questo è il numero che il nuovo cambio deve eguagliare. Il vecchio cambio è la prova di ciò che c'era, e potrebbe essere stato esso stesso un compromesso.

Dove manca il disegno della canna, La misurazione deve essere effettuata direttamente sulla canna, E deve essere fatto correttamente. Con le viti ritirate, Indicare ogni foro nella faccia finale e derivare i due centri, oppure usare tappi espandenti in entrambi i fori e misurare tra di essi. Prendere la lettura in più di una posizione assiale lungo il canone, perché una coppia di fori può essere parallela alla faccia e fuori parallela più avanti, e il cambio erediterà le condizioni della canna. Registra la temperatura del barile al momento della misurazione; Un calibro misurato su una canna fredda è la figura fredda, e l'unità che vi si fissa raggiungerà una temperatura diversa durante il servizio.

La forma dell'estremità dell'albero è il secondo errore frequente. Due unità possono avere la stessa distanza centrale e diverse scanalature dell'albero di uscita, Diametri diversi delle estremità dell'albero, oppure diverse posizioni assiali della spalla dell'albero. Tutti questi sono visibili su un disegno e nessuno di essi è visibile su un datasheet.

Cosa vuole il set di vite dal disco

Un altro aspetto dovrebbe essere nel confronto perché limita la risposta: Il cambio non è libero di imporre la propria idea di condivisione del carico sulle viti.

In una macchina a intreccio le viti sono agganciate meccanicamente attraverso la fusione e attraverso la propria geometria, e la coppia che ciascuno trasporta dipende dal processo, Non del cambio. In una disposizione non intrecciata o tangenziale, i due alberi sono più indipendenti e possono funzionare a velocità diverse, il che significa che i carichi istantanei sui due alberi di uscita possono differire notevolmente.

Per un cambio, Questa è una domanda su come i due alberi di uscita sono collegati internamente e cosa succede quando uno di essi subisce un carico maggiore rispetto all'altro. Un progetto con una partitura pari assunta è un progetto che si comporterà diversamente da uno costruito per accogliere uno irregolare. Questo non è qualcosa che si può risolvere guardando la coppia totale.

L'ordine in cui devono essere poste le due domande

La domanda geometrica viene prima, e si risponde dal disegno del barile oppure, dove quel disegno manca, Dalla corretta misurazione dei cannoni fino all'accuratezza da cui dipende l'adattamento. Quella misurazione è un lavoro di metrologia, Non un assegno con un metro a nastro: La tolleranza che conta è quella della misura, e viene misurato con gli strumenti e il metodo che la documentazione della macchina richiede. Un'unità che soddisfa il requisito di coppia e manca la distanza centrale non è candidata a nessun prezzo, e scoprirlo prima dell'ordine non costa nulla se non il tempo necessario per misurare correttamente.

La questione della coppia viene poi, Ed è la più difficile, Perché dipende da cosa viene chiesto al set di vite piuttosto che da ciò che dice il cambio esistente. Un'unità che si adatta perfettamente e che è nella classe architettonica sbagliata per il compito si scopre solo dopo l'installazione, funzionando in condizioni di processo per cui non è mai stato progettato, e quel fallimento costa una stagione di produzione.

Entrambi i guasti derivano dalla stessa radice, che tratta un cambio a doppia vite come una merce nominale per coppia piuttosto che come l'interfaccia meccanica tra un motore e una geometria a vite fissa. Il primo filtro non costa nulla ed elimina la maggior parte del campo. La seconda richiede i dati di processo, E nessuna scheda tecnica risponde.

Per un'inchiesta di retrofit, I quattro documenti che rendono il filtro geometrico responsabile sono il disegno esistente della scatola del cambio, Il tranello della canna con i centri dell'alenaggio della vite, Il disegno del gambo a vite, e la disposizione motore e accoppiamento. Dove il disegno a canna non esiste, La misurazione del diametro descritto sopra lo rappresenta. Possono essere inviato tramite la pagina dei contatti, e la questione dell'adattamento può essere risolta prima che venga aperta la questione della coppia.