Широкий ассортимент подшипников ведущих мировых производителей. SKF, FAG, INA, NSK, TIMKEN
Направляющие, каретки, шарико-винтовые передачи для станков и автоматизации
Изготовление нестандартных деталей и узлов по чертежам заказчика
Консультации инженеров, помощь в подборе аналогов, расчёт ресурса
Ищете специалиста или подрядчика? Попробуйте биржу INNER →
Уже доступен
Экструзия полимеров -- один из основных методов переработки пластмасс, применяемый для производства труб, профилей, листов, плёнок и кабельной изоляции. Качество и ресурс экструзионной линии в значительной степени определяются состоянием подшипниковых узлов шнека и редуктора, воспринимающих высокие осевые и радиальные нагрузки при переработке расплава полимера.
Jwell (Jwell Machinery, штаб-квартира -- Шанхай, КНР) -- крупнейший китайский производитель экструзионного оборудования. Предприятие ведёт историю с 1978 года, когда под маркой JinHaiLuo было начато производство шнеков и цилиндров -- одних из первых в Китае. В 1997 году основана компания Shanghai Jwell Machinery, которая сегодня выпускает более 2 000 экструзионных линий ежегодно, располагает несколькими производственными базами в Шанхае, провинциях Чжэцзян, Цзянсу, Аньхой, Гуандун и Таиланде, а также штатом более 3 000 сотрудников, включая свыше 300 инженеров. Номенклатура включает одношнековые и двухшнековые экструдеры для PE, PP, PVC труб, листов, профилей и плёнок.
Davis-Standard (основана в 1848 г., штаб-квартира -- Чикаго, штат Иллинойс, США; производственные и технические центры в Покатаке (Коннектикут), а также в Канаде, Китае, Германии, Финляндии, Швейцарии, Великобритании, Италии и Чехии) -- один из крупнейших мировых производителей экструзионного оборудования с штатом более 2 400 сотрудников. Компания производит одно- и двухшнековые экструдеры, системы соэкструзии, оборудование для производства труб, профилей, кабельной изоляции, плёнок и листов. По данным Davis-Standard, ряд экструдеров компании эксплуатируется более 50 лет благодаря высокому ресурсу подшипниковых и редукторных узлов.
В данной статье рассмотрены конструкции подшипников шнека, подшипников редуктора, привода и систем смазки в экструдерах обоих производителей.
Серия SJZ (также обозначаемая как JWZS в ряде каталогов) -- конические двухшнековые (counter-rotating) экструдеры для переработки PVC. Шнеки расположены под углом друг к другу и вращаются в противоположных направлениях, что обеспечивает интенсивный захват порошкообразного PVC-компаунда и его принудительное продвижение через зоны пластикации и дозирования. Доступны модели SJZ65, SJZ80 и другие типоразмеры.
Конические двухшнековые экструдеры идеальны для термочувствительного PVC: большая площадь захвата в зоне загрузки при постепенно сужающемся канале создаёт высокую степень сжатия без перегрева полимера.
Серия CJWS -- параллельные двухшнековые (co-rotating) экструдеры, предназначенные для компаундирования, модификации инженерных пластиков (PA, PC, PBT, PPO, PPS), производства мастербатчей и реактивной экструзии. Шнеки имеют постоянный диаметр и вращаются в одном направлении, обеспечивая интенсивное смешение. Модели CJWS, CJWS Plus, CJWS Plus Pro оснащаются специальными высокомоментными редукторами. По данным Jwell, зубчатые колёса редукторов CJWS изготавливаются из высоколегированной цементуемой стали с твёрдостью поверхности зуба HRC 54-62, сердцевины HRC 30-40, класс точности зацепления -- 6 по стандарту.
Одношнековые экструдеры Jwell серии JWS (также обозначаемые SJP в ряде каталогов) предназначены для экструзии PE, PP труб, листов и профилей. Шнеки диаметром от 45 до 150 мм имеют различные соотношения L/D в зависимости от типоразмера и применения (типичные значения от 25:1 до 33:1). Применяются барьерные конструкции шнеков с зонами смешения для обеспечения однородности расплава и высокой производительности при низком энергопотреблении.
Thermatic -- основная серия одношнековых экструдеров Davis-Standard с диаметрами шнека от 38 мм (1,5 дюйма) до 305 мм (12 дюймов). Доступны конфигурации с воздушным и водяным охлаждением цилиндра. Редуктор -- двухступенчатый (double-reduction) с геликоидальными (косозубыми) закалёнными шестернями. Соотношение L/D варьируется от 24:1 до 36:1 в зависимости от применения.
Серия Super Blue предназначена для производства профилей, труб, волокон, листов и базовых кабельных применений. Доступна в типоразмерах от 50 мм (2 дюйма) до 114 мм (4,5 дюйма) с L/D 24:1.
Серия HPE (Horizontal Precision Extruder) -- компактные одношнековые экструдеры с диаметрами шнека от 19 мм (3/4 дюйма) до 44 мм (1-3/4 дюйма) и L/D 24:1. Предназначены для соэкструзии и многослойных применений. Особенность HPE -- прямой привод (direct coupled motor), исключающий клиноремённую передачу. Стандартная модель HPE-175H имеет мощность привода 20 л.с. (15 кВт), L-10 ресурс упорного подшипника при 5 000 psi и 100 об/мин шнека составляет 200 000 часов. Максимальное внутреннее давление -- 10 000 psi (690 бар).
Примечание: ресурс L-10 указан при давлении расплава 5 000 psi (345 бар) и частоте вращения шнека 100 об/мин (данные каталога Davis-Standard HPE Horizontal Extruders).
Серия dsX -- предварительно спроектированные линии для производства выдувных плёнок, доступные с шириной полотна 1 800, 2 100 и 2 400 мм. Экструдеры dsX комплектуются редукторами собственного производства Davis-Standard (D-S gearbox) с запатентованными барьерно-смесительными шнеками DSB. Пять различных пакетов трёхслойных экструдеров позволяют работать с фильерами диаметром от 170 до 600 мм.
Euro Blue II -- экструдеры для профилей и труб с диаметрами от 50 мм до 90 мм и L/D 24:1. Редуктор -- двухступенчатый Davis-Standard с геликоидальными цементуемыми шестернями. Конструкция аналогична Super Blue: все радиальные подшипники -- конические роликовые, интегрированный упорный подшипник высокой грузоподъёмности, предварительно нагруженный упорный вал на радиальных подшипниках.
При работе экструдера вращающийся шнек продвигает расплав полимера к головке (фильере). Давление расплава перед головкой создаёт реактивную осевую силу, направленную назад -- от фильеры к редуктору. Эта сила передаётся через вал шнека на упорный подшипник, установленный в выходном (полом) валу редуктора. Типичное давление расплава в экструдерах для труб составляет от 150 до 500 бар (2 175-7 250 psi), а при ряде условий может кратковременно достигать 690 бар (10 000 psi).
В зависимости от типа экструдера и производителя применяются различные конструкции упорных подшипников:
Сферические роликовые упорные подшипники (SRTB) -- наиболее распространённое решение для одношнековых экструдеров. Они способны воспринимать высокие осевые нагрузки, допускают перекос до 2-3 градусов (что компенсирует неизбежные несоосности между валом шнека и выходным валом редуктора), генерируют минимальный нагрев при низких частотах вращения. Согласно публикации в Gear Solutions Magazine, современные SRTB имеют оптимизированную геометрию контакта ролик/борт, что снижает внутреннее трение и улучшает распределение масляной плёнки даже при низких скоростях.
Упорные конические роликовые подшипники -- применяются в экструдерах Davis-Standard серий Super Blue и Euro Blue. Обеспечивают высокую осевую жёсткость и компактность. Конический роликовый подшипник Berstorff (патент US4033556) используется как упорный подшипник шнека с промежуточным вращающимся упорным элементом, компенсирующим несоосность.
Многорядные цилиндрические роликовые упорные подшипники (тандемные) -- стандартное решение для параллельных двухшнековых экструдеров. Представляют собой набор из 2-8 ступеней прецизионно отшлифованных упорных пластин с цилиндрическими роликами. Обладают минимальным радиальным сечением, что критично при ограниченном межосевом расстоянии двухшнековых экструдеров.
Редуктор одношнекового экструдера выполняет две ключевые функции: снижение частоты вращения двигателя до рабочих оборотов шнека (обычно 20-150 об/мин) и восприятие осевого усилия от шнека. Типичная конструкция -- двухступенчатая (double-reduction) с геликоидальными (косозубыми) шестернями.
В редукторах одношнековых экструдеров применяются следующие типы подшипников:
Конические роликовые подшипники -- устанавливаются на промежуточных и входных валах редуктора. Они воспринимают комбинированные радиальные и осевые нагрузки от косозубых шестерён и обеспечивают точное положение валов. В экструдерах Davis-Standard серий Super Blue и Euro Blue все радиальные подшипники редуктора -- конические роликовые (tapered roller bearings), что подтверждается каталожной документацией.
Цилиндрические роликовые подшипники -- применяются для восприятия радиальных нагрузок на выходном валу и промежуточных валах. Обеспечивают высокую радиальную жёсткость и допускают осевое перемещение вала при тепловом расширении.
На экструдерах Jwell и многих других производителях экструзионного оборудования широко применяются редукторы серии ZLYJ, спроектированные в соответствии с китайским стандартом JB/T 8853-2001. Основные конструктивные особенности:
Davis-Standard производит редукторы собственной конструкции (D-S gearbox). Для серий Super Blue, Euro Blue и Thermatic характерна двухступенчатая геликоидальная редукция с коническими роликовыми подшипниками по всем валам и интегрированным упорным подшипником на выходном валу. Встроенная система циркуляционной смазки подаёт масло на все зацепления и подшипники. Зубчатые колёса изготовлены по спецификациям AGMA (American Gear Manufacturers Association). Передаточные числа составляют приблизительно 17:1-18:1 для серий Super Blue и Euro Blue.
В конических двухшнековых экструдерах (counter-rotating) шнеки расположены под углом друг к другу, что упрощает компоновку подшипниковых опор -- каждый шнек может иметь индивидуальный упорный подшипник в отдельном корпусе. Осевые нагрузки распределяются между двумя упорными подшипниками. Радиальные опоры -- как правило, конические роликовые двухрядные или цилиндрические роликовые подшипники.
В параллельных двухшнековых экструдерах (co-rotating) межосевое расстояние между шнеками минимально, что создаёт жёсткие ограничения на радиальные размеры подшипников. Для восприятия осевых нагрузок применяются многорядные тандемные цилиндрические роликовые упорные подшипники, набранные из 2-8 ступеней. Каждая ступень включает прецизионно отшлифованные упорные пластины и набор цилиндрических роликов в сепараторе.
Davis-Standard выпускает двухшнековые экструдеры серии Gemini в конических (GC) и параллельных конфигурациях. Они предназначены для применений с затопленной загрузкой (flood feed) и высоким крутящим моментом. Подшипниковые узлы аналогичны описанным выше: конические роликовые для радиальных опор, упорные -- в зависимости от конфигурации (тандемные для параллельных, индивидуальные для конических).
В экструдерах Jwell и Davis-Standard применяются два основных типа приводов:
Ременной привод с AC/DC двигателем: двигатель соединён с входным валом редуктора через клиноремённую передачу. Применяется в экструдерах Davis-Standard серий Super Blue, Euro Blue, Thermatic. Используются формованные клиновые ремни (molded notch V-belt), обеспечивающие позитивную передачу мощности.
Прямой привод (direct drive): двигатель непосредственно соединён с входным валом редуктора через муфту, без ременной передачи. Применяется в экструдерах Davis-Standard серии HPE, а также в ряде моделей Jwell. Преимущества: отсутствие проскальзывания ремня, снижение вибраций, компактность.
Jwell использует электрические компоненты ведущих мировых производителей (Siemens, ABB, Schneider, WEG) и применяет частотное регулирование для плавного управления скоростью шнека. Системы управления включают защиту от потери давления смазки, защиту от превышения давления в головке, защиту от перегрузки по току.
Между двигателем и редуктором (или между редуктором и шнеком) устанавливаются упругие или зубчатые муфты, компенсирующие несоосность. В высокомоментных двухшнековых экструдерах применяются предохранительные муфты, которые размыкаются при превышении допустимого крутящего момента, защищая зубчатые колёса и подшипники от перегрузки.
Смазка подшипников и зубчатых зацеплений редуктора экструдера -- критический фактор ресурса. Рабочая температура масла в зоне подшипников составляет 50-60 градусов (данные Gear Solutions Magazine). Вязкость масла зависит от типа редуктора: для одношнековых редукторов серии ZLYJ стандарт JB/T 8853-2001 рекомендует зубчатое масло класса N220 (ISO VG 220). Для высоконагруженных двухшнековых экструдеров применяются масла вязкостью 320-460 cSt при 40 градусах.
Масляная ванна с разбрызгиванием: применяется в малых и средних экструдерах (Jwell до ZLYJ250, Davis-Standard Super Blue, Euro Blue). Вращающиеся шестерни захватывают масло из поддона и разбрызгивают его на зацепления и подшипники. Литые направляющие лотки внутри корпуса подводят масло к подшипникам. Каналы между корпусом упорного подшипника и масляным поддоном обеспечивают непрерывную циркуляцию.
Принудительная циркуляция: применяется в крупных экструдерах (Jwell ZLYJ280 и выше, Davis-Standard Thermatic крупных типоразмеров, двухшнековые CJWS). Маслонасос подаёт масло под давлением на все подшипники и зацепления. Контроль давления масла осуществляется электроконтактным манометром с порогом 0,3-0,4 МПа.
Между цилиндром экструдера и корпусом редуктора (упорного подшипника) устанавливается теплоизоляционная прокладка. Без неё тепло от зоны пластикации (температура цилиндра 150-280 градусов в зависимости от полимера) может передаваться через вал шнека на подшипники, вызывая снижение вязкости масла и ускоренный износ. Для дополнительного охлаждения в ряде конструкций применяются внутренние охлаждающие змеевики в корпусе редуктора.
Износ упорного подшипника шнека проявляется в: увеличении осевого люфта шнека (проверяется индикатором часового типа при включённой/выключенной головке), нестабильности давления расплава (колебания показаний датчика давления перед головкой), повышении температуры масла в зоне упорного подшипника, появлении нехарактерного шума и вибрации.
Согласно общим рекомендациям для редукторов экструдеров: замена масла -- через первые 500 часов работы, далее -- через каждые 2 500-5 000 часов или 1 раз в год. Контроль уровня масла -- ежедневно. Проверка давления масла (для систем с принудительной смазкой) -- ежесменно. Контроль температуры масла -- непрерывный мониторинг с аварийным отключением при превышении 70-80 градусов.
При подготовке статьи использованы следующие источники:
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.