Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Пултрузия -- непрерывный технологический процесс производства армированных полимерных профилей постоянного сечения. Стекловолокно, углеволокно или арамидные нити пропитываются связующим (полиэфирная, винилэфирная, эпоксидная или полиуретановая смола) и протягиваются через нагреваемую фильеру, в которой происходит полимеризация. Качество и стабильность размеров готового профиля напрямую зависят от точности и равномерности скорости протяжки.
Ключевые узлы, определяющие точность перемещения в пултрузионной линии: линейные направляющие тянущего устройства, шариковинтовые передачи (ШВП) или гидравлические цилиндры привода протяжки, подшипники валов гусеничных тянущих механизмов и подшипники вспомогательных узлов (ванна пропитки, ролики формовки). В данной статье рассматриваются конструктивные особенности и требования к этим компонентам на примере оборудования Pultrex, KraussMaffei, Strongwell и Glasforms.
Pultrex (Великобритания) -- один из ведущих мировых производителей пултрузионного оборудования с более чем 35-летним опытом. Линейка включает семь стандартных типоразмеров машин: от Px500-6T (тянущее усилие 6 т) до Px1000-20T (20 т в непрерывном режиме, до 40 т в тандемном). Pultrex использует механический привод протяжки на основе сервомоторов, обеспечивающий стабильность скорости лучше 0,5% и полную синхронизацию двух плит тянущего устройства при переключении захватов. С 2017 года Pultrex входит в группу KraussMaffei.
KraussMaffei (Германия) разработал систему iPul -- полную пултрузионную линию с закрытой инжекционной камерой (iBox) вместо открытой ванны пропитки. Система iPul обеспечивает скорость протяжки до 3 м/мин (в сравнении с типичными 0,5-1,5 м/мин для традиционных линий). Тянущее усилие достигает 20 т при скорости до 2,25 м/мин, а в параллельном режиме -- до 40 т. Технология iPul в сочетании с машинами Pultrex позволяет перерабатывать эпоксидные, полиуретановые и полиамидные (PA6) матрицы.
Strongwell (США) -- крупнейший в мире производитель пултрузированных стеклопластиковых профилей с 1956 года. Компания проектирует и производит пултрузионное оборудование под маркой Pulstar для собственных нужд и сторонних заказчиков. Более 65 пултрузионных машин работают на четырех площадках в Северной Америке общей площадью свыше 67 000 м2. Линейка продукции EXTREN включает более 100 стандартных конструкционных профилей.
Glasforms (США) специализируется на пултрузии профилей из стеклопластика, включая стержни, трубы и конструкционные профили для строительной и электротехнической отраслей. Оборудование Glasforms использует как гидравлические, так и электромеханические тянущие устройства.
Тянущее устройство -- центральный узел пултрузионной линии, обеспечивающий непрерывное и равномерное протягивание армированного профиля через фильеру. Существуют два основных типа тянущих устройств: возвратно-поступательные (reciprocating, или захватные) и гусеничные (caterpillar).
Возвратно-поступательные системы используют две подвижные плиты (каретки) с захватами, которые попеременно зажимают и тянут профиль. Пока одна каретка тянет профиль, вторая возвращается в исходное положение. Критическим требованием является полная синхронизация скоростей обеих кареток при переключении, чтобы исключить рывки и остановки движения профиля.
Каждая каретка перемещается по линейным направляющим и приводится в движение шариковинтовой передачей (ШВП), ременной передачей или зубчато-реечным механизмом. В машинах Pultrex и Kent ServoPul применяется комбинация сервомотора с ШВП, обеспечивающая отсутствие люфта (zero backlash) и точный контроль усилия.
Гусеничные (caterpillar) тянущие устройства используют две бесконечные гусеницы с зажимными башмаками, между которыми протягивается профиль. Привод гусениц осуществляется электродвигателем. Прижим верхней гусеницы выполняется пневматическими цилиндрами. Гусеничные системы обеспечивают непрерывный захват без переключений, но замена оснастки при смене профиля требует замены всей гусеничной ленты.
Подшипники ведущих и ведомых валов гусениц -- корпусные подшипники с радиальными шариковыми вставками серий UC (по ISO 9628) или сферическими роликовыми вставками для тяжелонагруженных линий. Корпуса типа UCP (подушка), UCF (фланец) обеспечивают удобный монтаж и самоустанавливаемость.
Линейные профильные рельсовые направляющие обеспечивают точное прямолинейное перемещение кареток тянущего устройства. В отличие от направляющих скольжения, рельсовые направляющие качения имеют коэффициент трения в 50 раз меньше, что обеспечивает высокую точность позиционирования и низкие потери мощности.
Направляющие HIWIN серии HG -- наиболее распространенное решение для тянущих устройств пултрузионных линий. Серия HG спроектирована с увеличенной грузоподъемностью и жесткостью за счет четырехрядной схемы контакта с дуговыми желобами. Ключевые особенности:
Четырехрядная конструкция обеспечивает равную грузоподъемность в радиальном, обратно-радиальном и боковом направлениях. Контактные точки шариков расположены под углом 45 градусов, что обеспечивает самоустанавливаемость и компенсацию погрешностей монтажа за счет упругой деформации тел качения и смещения точек контакта.
Каретки HIWIN серии HG выпускаются в двух исполнениях: квадратные (HGH) и фланцевые (HGW). Фланцевое исполнение имеет уменьшенную высоту и увеличенную площадь крепления, что предпочтительно для восприятия моментных нагрузок в тянущих устройствах.
Примечание: CA -- тяжелая нагрузка, HA -- сверхтяжелая нагрузка. Точные значения грузоподъемности уточняйте по актуальному каталогу HIWIN для конкретного исполнения каретки (HGH/HGW).
Направляющие HIWIN серии CG имеют O-образную (спина-к-спине) конфигурацию тел качения и интегрированный блок рециркуляции, что увеличивает допустимые моментные нагрузки до 50% по сравнению со стандартными сборками серии HG при тех же габаритах. Серия CG применяется в тянущих устройствах с повышенными требованиями к жесткости, особенно при длинном ходе каретки.
Пултрузионная линия -- среда с повышенным содержанием абразивных стеклянных частиц. Попадание стекловолоконной пыли на дорожки качения линейных направляющих резко снижает их ресурс. Машины Pultrex имеют полностью закрытый привод, исключающий проникновение абразива. HIWIN предлагает дополнительные пылезащитные аксессуары для серий HG и CG: усиленные скребки (SS), нижние уплотнения (BS), торцевые крышки (SW) и защитные полосы для рельса.
В сервоприводных тянущих устройствах (Pultrex, Kent ServoPul) шариковинтовая передача преобразует вращательное движение сервомотора в точное линейное перемещение каретки с захватом. ШВП обеспечивает высокий КПД (более 90%), отсутствие люфта (при использовании двойной гайки с предварительным натягом) и точное позиционирование.
Основные параметры выбора ШВП для тянущего устройства:
Осевая грузоподъемность -- должна соответствовать максимальному тянущему усилию с коэффициентом запаса. Для линий с усилием протяжки 6-20 т применяются ШВП с диаметром вала 32-63 мм.
Шаг винта определяет соотношение между оборотами двигателя и линейной скоростью. Для типичных скоростей пултрузии (0,2-3,0 м/мин) применяются шаги 5-20 мм.
Класс точности -- для пултрузии достаточен класс C5-C7 (по ISO 3408), обеспечивающий точность позиционирования 0,018-0,050 мм на 300 мм хода.
В гусеничных тянущих устройствах ведущие и натяжные валы опираются на корпусные подшипниковые узлы. Эти узлы состоят из чугунного или стального разъемного корпуса и радиального шарикового подшипника с широким внутренним кольцом и сферической наружной поверхностью, обеспечивающей самоустанавливаемость.
Для валов гусеничных механизмов применяются корпусные подшипники в исполнениях UCP (подушка -- крепление к основанию двумя болтами), UCF (четырехболтовый квадратный фланец), UCFL (двухболтовый ромбовидный фланец). Внутренний подшипник серии UC имеет расширенное внутреннее кольцо с винтовым зажимом или эксцентриковым кольцом для фиксации на валу.
Корпусные подшипники TIMKEN обеспечивают высокую несущую способность и длительный ресурс для механизмов с тяжелым режимом нагружения. Для линий с усилием протяжки до 6 т применяются корпусные узлы с подшипниками серии UC205-UC210 (диаметр вала 25-50 мм). Для тяжелых линий (10-20 т) -- серии UC212-UC218.
Ванна пропитки содержит реактивную смолу (полиэфирную, винилэфирную или эпоксидную), через которую протягиваются нити стекловолокна. Валы направляющих роликов ванны работают в агрессивной химической среде: контакт со смолой, стирольными парами, растворителями при промывке.
Подшипники роликов ванны пропитки должны обладать химической стойкостью к реактивным смолам и растворителям. Применяются два основных решения:
Корпусные подшипники из нержавеющей стали ASAHI -- корпус и подшипниковая вставка выполнены из коррозионно-стойкой стали (AISI 440C или аналог). Обеспечивают стойкость к воздействию полиэфирных и винилэфирных смол, растворов щелочей и кислот. Рекомендуются для ванн пропитки с полиэфирными смолами.
Полимерные подшипниковые узлы -- корпус из полипропилена или PVDF, подшипниковая вставка из нержавеющей стали или полностью керамическая. Применяются при контакте с высокоагрессивными средами и при требовании полной коррозионной стойкости.
Фильера (формующая матрица) -- стальная оснастка с нагревательными элементами, через которую протягивается армированный профиль. Фильера устанавливается на регулируемые опоры, обеспечивающие выравнивание оси протяжки. В машинах Pultrex нижняя плита тянущего устройства является стационарной и служит базовой точкой для выравнивания всей оснастки.
Преформеры (направляющие формовочные пластины) устанавливаются перед фильерой и формируют пучок нитей в сечение, близкое к конечному. Валы преформеров опираются на радиальные шариковые подшипники серий 6200, 6300 в стандартном или закрытом (2RS, ZZ) исполнении.
Регулировка высоты фильеры в отдельных конструкциях осуществляется винтовым механизмом (hand screw) с ходом до 900 мм, опирающимся на упорные шариковые подшипники серии 51100-51200.
Линейные направляющие HIWIN серий HG и CG требуют регулярной смазки пластичными смазками на литиевой основе класса NLGI 2 или маслом ISO VG 32-68. Периодичность смазки зависит от условий эксплуатации: для чистой среды -- каждые 100 км пробега каретки или 6 месяцев; для среды с повышенным содержанием абразива (пултрузионные линии) -- каждые 50 км пробега или 3 месяца.
HIWIN предлагает систему самосмазки E2 -- встроенный лубрикатор с капиллярной подачей масла из полимерного резервуара. Система E2 обеспечивает длительные интервалы между обслуживаниями (конкретный ресурс зависит от условий эксплуатации и определяется по каталогу HIWIN), что существенно снижает трудозатраты на обслуживание направляющих в условиях непрерывного производства.
Корпусные подшипники тянущих гусениц смазываются через пресс-масленку пластичной смазкой. Периодичность пополнения смазки -- каждые 200-500 часов работы в зависимости от нагрузки и скорости. Контроль температуры корпуса: превышение 70 C свидетельствует о дефиците смазки или повреждении подшипника.
ШВП смазываются пластичной смазкой на литиевой основе класса NLGI 2. Периодичность смазки -- каждые 500-1000 часов работы или при снижении плавности хода. Контроль осевого люфта выполняется индикатором часового типа; увеличение люфта свидетельствует об износе тел качения или дорожек.
При подборе направляющих, ШВП и подшипников для пултрузионной линии необходимо учитывать следующие параметры:
Максимальное тянущее усилие определяет минимальную динамическую грузоподъемность линейных направляющих и осевую грузоподъемность ШВП. Расчет ресурса направляющих выполняется по формуле L = (C/P)3 * 50 (км), где C -- динамическая грузоподъемность каретки, P -- эквивалентная нагрузка. Для пултрузионных линий расчетный ресурс должен составлять не менее 50 000 км.
Максимальная скорость перемещения каретки определяет предельно допустимую скорость линейной направляющей (для HIWIN HG -- до 150 м/мин при надлежащей смазке). Для ШВП критичны предельная частота вращения и критическая скорость (dn-фактор, где d -- диаметр, n -- обороты). Типичные скорости протяжки (0,2-3,0 м/мин) не являются критичными для стандартных ШВП.
Наличие стекловолоконной пыли, паров стирола и контакт со смолами -- ключевые факторы выбора. Для направляющих -- обязательны усиленная пылезащита и закрытый привод. Для подшипников ванны -- нержавеющая сталь или полимерные корпуса.
Точность и надежность компонентов линейного перемещения определяют качество пултрузионного процесса. Линейные направляющие серии HIWIN HG обеспечивают прямолинейность и жесткость перемещения кареток тянущего устройства. Шариковинтовые передачи с предварительным натягом серий DFSH и DFSV исключают люфт и обеспечивают точный контроль усилия протяжки в сервоприводных системах. Корпусные подшипники из стандартной или нержавеющей стали обеспечивают надежную работу валов гусениц и роликов ванны пропитки.
Переход от гидравлических к сервомеханическим приводам (Pultrex, Kent ServoPul) повысил стабильность скорости протяжки, снизил уровень шума и упростил обслуживание. Системы iPul (KraussMaffei/Pultrex) с закрытой инжекционной камерой дополнительно улучшили условия работы подшипников, исключив контакт с реактивной смолой. При проектировании и модернизации пултрузионных линий критически важен правильный подбор типоразмера направляющих, ШВП и подшипников с учетом тянущего усилия, скорости протяжки и агрессивности рабочей среды.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.