Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Термопластавтоматы (ТПА) Arburg Allrounder -- семейство машин литья под давлением, выпускаемых компанией ARBURG GmbH + Co KG (Лосбург, Германия). Линейка охватывает модели с усилием смыкания от 125 до 6500 кН, предназначенные для переработки термопластов в широком спектре отраслей: автомобилестроение, медицинская техника, электроника, упаковка.
Надежность и точность литьевой машины определяются состоянием ключевых подшипниковых узлов: шарниров коленно-рычажного механизма смыкания, приводных винтов электрических осей (ШВП или планетарных ролико-винтовых передач), опорных подшипников шнека и направляющих подвижной плиты. В данной статье рассмотрены типы подшипников и приводных элементов, применяемых в основных сериях Arburg Allrounder, а также особенности их обслуживания и замены.
Arburg производит термопластавтоматы в нескольких сериях, различающихся типом привода. Все горизонтальные модели объединяет модульный принцип построения, двойной пятиточечный коленно-рычажный механизм смыкания (double five-point toggle system) и собственная система управления GESTICA.
Модель обозначается числом, соответствующим расстоянию между колоннами в мм. Например, Allrounder 370 A имеет расстояние между колоннами 370x370 мм. Allrounder 920 H -- 920x920 мм с усилием смыкания 5000 кН. Буква после числа указывает серию: S -- гидравлическая, C -- Golden Edition, H -- HIDRIVE (гибрид), A -- ALLDRIVE (электрическая), E -- Golden Electric. Новое поколение гибридных машин H (выпуск с 2023 г.) доступно в размерах 470, 520 и 570 с усилием 1000, 1500 и 2000 кН.
В гибридных машинах Allrounder H (HIDRIVE) нового поколения (с 2023 г.) существует три уровня производительности привода:
Comfort -- привод оси смыкания через шариковинтовую передачу (ШВП, ball screw). По данным производителя, это "robust ball screw" для стандартных задач литья.
Premium -- привод оси смыкания через планетарную ролико-винтовую передачу (ПРП, planetary roller screw drive). ARBURG предоставляет пятилетнюю гарантию на ПРП.
Ultimate -- аналогично Premium, с ПРП, гидроаккумуляторной технологией и расширенными динамическими характеристиками для высокоскоростного литья (упаковочная отрасль).
В полностью электрических машинах серии A (ALLDRIVE) также используются ПРП для оси смыкания. В серии E (Golden Electric) применяются ШВП.
Коленно-рычажный механизм (КРМ) является ключевым узлом всех моделей Arburg Allrounder. Двойной пятиточечный КРМ усиливает движение траверсы (от гидроцилиндра или серводвигателя) и преобразует его в усилие смыкания формы. Механизм состоит из системы рычагов (toggle links), соединенных пальцами (toggle pins) через подшипниковые опоры.
В шарнирных соединениях КРМ литьевых машин применяются подшипники, рассчитанные на высокие радиальные нагрузки при качательном движении с малой амплитудой:
Игольчатые роликовые подшипники -- наиболее распространенный тип для шарниров КРМ. Благодаря большому количеству тонких роликов обеспечивают высокую грузоподъемность при компактных габаритах. Типичные серии для таких применений: игольчатые подшипники KOYO и INA (Schaeffler).
Втулки скольжения (бронзовые, самосмазывающиеся) -- применяются в ряде шарниров как альтернатива подшипникам качения. Самосмазывающиеся графитобронзовые втулки снижают потребность в регулярной подаче смазки и обеспечивают работу при высоких удельных нагрузках.
Каждый цикл литья создает значительные механические нагрузки в шарнирах КРМ. При усилии смыкания от 700 до 5000 кН и типичной частоте циклов от нескольких секунд до минут пальцы и подшипники испытывают сотни тысяч нагружений в год. Основные признаки износа шарниров КРМ:
-- увеличение люфтов в шарнирах (измеряется индикатором, допуск обычно задается производителем);
-- появление облоя (flash) на изделиях из-за неравномерного распределения усилия смыкания;
-- повышенный шум и вибрации при смыкании/размыкании формы;
-- отклонение параллельности плит.
В электрических и гибридных термопластавтоматах Arburg Allrounder приводные винтовые механизмы преобразуют вращение серводвигателя в линейное перемещение рабочих узлов: траверсы КРМ (ось смыкания), шнека (ось впрыска и дозирования), выталкивателя и узла подвода сопла.
ШВП применяются в ТПА Arburg в вариантах исполнения Comfort (серия H) и в полностью электрических машинах Golden Electric (серия E). По данным ARBURG: "load-resistant power transmission through exact ball screw drives" для серии Golden Electric.
В электрических литьевых машинах ШВП работают в значительно более тяжелых условиях, чем в металлорежущих станках: высокие осевые нагрузки (до десятков тонн на оси смыкания), высокие ускорения и циклический характер нагружения с частотой до нескольких Гц. По данным NSK, ось смыкания испытывает максимальные осевые нагрузки среди всех осей литьевой машины.
В сериях Allrounder A (ALLDRIVE) и Allrounder H (HIDRIVE) в исполнениях Premium и Ultimate компания ARBURG применяет планетарные ролико-винтовые передачи собственной интеграции. По данным производителя: "planetary roller screw drives have proven to be extremely reliable in daily use" -- на них предоставляется пятилетняя гарантия.
ПРП обеспечивают более высокую грузоподъемность по сравнению с ШВП того же диаметра за счет линейного контакта ролик -- винт вместо точечного контакта шар -- канавка. Это критично для оси смыкания крупных машин (усилие смыкания 3000-5000 кН), где осевые нагрузки на винтовую передачу достигают максимальных значений.
ШВП (ball screw): более высокий КПД (~90-95%), меньшая стоимость, широко применяются для осей впрыска, выталкивателя и в машинах с умеренным усилием смыкания. Применяются в Arburg Golden Electric и Allrounder H Comfort.
ПРП (planetary roller screw): более высокая грузоподъемность при тех же габаритах, лучшая стойкость к ударным нагрузкам, большая жесткость. Применяются в Arburg ALLDRIVE и HIDRIVE Premium/Ultimate для оси смыкания. Пятилетняя гарантия ARBURG подтверждает ресурс в условиях непрерывной эксплуатации.
Для восприятия осевых нагрузок от винтовых передач используются специализированные опорные подшипники. По данным NSK и NTN, в электрических литьевых машинах применяются радиально-упорные шариковые подшипники специальных серий (NSK TAC, NTN IMT), рассчитанные на высокие осевые нагрузки и высокие частоты вращения. Компания NTN в 2023 году представила подшипник IMT (Injection Molding Thrust) с увеличенной на 20% осевой динамической грузоподъемностью и на 80% более высокой допустимой частотой вращения по сравнению с предыдущим поколением.
Шнек литьевой машины выполняет две функции: вращается для пластикации (плавления и гомогенизации) полимера и совершает осевое поступательное движение для впрыска расплава в форму. Соответственно, шнек опирается на два типа подшипников:
Упорные роликовые подшипники воспринимают осевое давление расплава, действующее на шнек при впрыске. При давлении впрыска до 2500 бар и диаметре шнека 25-80 мм осевая сила на подшипник может достигать десятков килоньютонов. Также используются упорные конические роликовые подшипники, способные одновременно воспринимать радиальные и осевые нагрузки.
В гидравлических машинах (серии S, C) осевое усилие впрыска создается гидроцилиндром, и шнек связан с поршнем гидроцилиндра через упорные подшипники и приводной вал. В электрических машинах (серии A, E) осевое усилие создается ШВП или ПРП оси впрыска, а передача на шнек также осуществляется через упорную подшипниковую группу.
Приводной вал шнека опирается на радиальные подшипники, обеспечивающие соосность вала с цилиндром. При диагностике ТПА биение приводного вала шнека не должно превышать 0,05 мм (типичный допуск). Повышенное биение приводит к неравномерному износу шнека и цилиндра, появлению посторонних шумов при пластикации.
Подвижная плита литьевой машины перемещается по колоннам (tie bars) при смыкании и размыкании формы. Качество направления плиты определяет параллельность плит, равномерность распределения усилия смыкания и, в конечном итоге, точность литья и ресурс формы.
В термопластавтоматах Arburg Allrounder подвижная плита направляется по колоннам через втулки скольжения (guide bushings). Эти втулки обеспечивают плавное перемещение плиты при минимальном трении. Материал втулок, как правило, бронза или композитный антифрикционный материал с графитовым наполнителем.
Колонны ТПА изготавливаются из легированной стали с высокой поверхностной твердостью. Они работают на растяжение при смыкании формы, и их состояние критически важно для безопасности. Поверхность колонн должна быть гладкой (без задиров, коррозии, повреждений резьбы), а параллельность четырех колонн -- выдержана в пределах 0,05 мм.
В ряде конструкций электрических литьевых машин помимо колонн применяются линейные направляющие качения для подвижной плиты, обеспечивающие высокую точность и плавность хода. Это особенно актуально для чистых производств (медицина, электроника), где требуется минимизация загрязнений. Для таких применений могут использоваться роликовые рельсы Bosch Rexroth, высокоточные роликовые рельсы Schneeberger и другие.
Для модернизации направляющих системы также применяются очень точные роликовые рельсы Schneeberger, высокоточные роликовые каретки Schneeberger, линейные роликовые каретки INA и линейные роликовые каретки SKF.
Регулярное обслуживание подшипниковых узлов термопластавтомата -- залог стабильного качества литья, минимизации внеплановых простоев и продления ресурса оборудования. Ниже приведены основные регламентные операции.
Шарниры КРМ требуют регулярной смазки (периодичность задается руководством по эксплуатации). Недостаточная смазка приводит к повышенному износу пальцев и втулок, увеличению энергопотребления привода и снижению ресурса механизма. В электрических машинах серий A и E компания Arburg применяет закрытые, жидкостно-охлаждаемые приводные системы и герметизированные шпиндельные узлы, что снижает загрязнение производственной среды и минимизирует потребность в обслуживании.
Винтовые передачи электрических осей требуют контроля следующих параметров:
-- осевой люфт (увеличение свидетельствует об износе или потере преднатяга);
-- плавность хода (наличие рывков, вибраций);
-- температура подшипниковых узлов винтовой передачи;
-- состояние смазки (уровень, загрязненность).
Еженедельно рекомендуется визуальный осмотр колонн на предмет задиров, коррозии и повреждений поверхности. Проверка затяжки гаек колонн и состояния резьбы -- ежемесячно или по регламенту производителя. Параллельность плит контролируется при наладке формы; отклонение параллельности свыше 0,05 мм может указывать на износ втулок или деформацию колонн.
В шарнирах коленно-рычажного механизма ТПА Arburg Allrounder применяются игольчатые роликовые подшипники и/или втулки скольжения (бронзовые, самосмазывающиеся). Выбор типа опоры зависит от конкретного шарнира и модели машины. Игольчатые подшипники обеспечивают высокую грузоподъемность при компактных размерах, что критично для КРМ, работающего при высоких нагрузках и качательном движении.
ШВП (ball screw) использует шарики в качестве тел качения, обеспечивая КПД ~90-95% и умеренную грузоподъемность. ПРП (planetary roller screw) использует ролики с линейным контактом, что дает существенно более высокую грузоподъемность при тех же габаритах. В машинах Arburg ШВП применяется в вариантах Comfort и Golden Electric, а ПРП -- в Premium и Ultimate (серии H и A). На ПРП ARBURG дает пятилетнюю гарантию.
Осевое давление расплава на шнек при впрыске воспринимается упорными роликовыми подшипниками, установленными на приводном валу шнека. В зависимости от конструкции могут применяться упорные цилиндрические или конические роликовые подшипники. Эти подшипники рассчитаны на высокие осевые нагрузки при давлении впрыска до 2500 бар.
Периодичность смазки шарниров КРМ определяется руководством по эксплуатации конкретной модели Arburg Allrounder. В электрических машинах с капсулированным КРМ (encapsulated toggle lever) потребность в смазке существенно снижена. В гидравлических машинах смазка шарниров обычно производится чаще, в зависимости от интенсивности эксплуатации и условий производства.
В электрических и гибридных машинах Arburg Allrounder применяются жидкостно-охлаждаемые серводвигатели, разработанные и производимые AMK Motion -- дочерней компанией Arburg. По данным производителя, такое решение обеспечивает низкий уровень шума, отсутствие пылевых выбросов и минимальное тепловыделение, что важно для чистых производств.
Допустимый суммарный зазор в шарнирах КРМ, как правило, составляет 0,05-0,1 мм (конкретное значение определяется руководством по эксплуатации модели). Превышение этого допуска ведет к неравномерному распределению усилия смыкания, появлению облоя на изделиях, ускоренному износу формы и может потребовать замены пальцев и втулок (rebuild toggle clamp).
Замена ШВП или ПРП в ТПА Arburg должна выполняться оригинальными запчастями или строго аналогичными по размерам, классу точности, грузоподъемности и типу возврата тел качения. NSK выпускает специализированные ШВП серии HTF для литьевых машин с повышенной грузоподъемностью. При замене необходимо сохранить оригинальные опорные подшипники и выполнить юстировку.
Подвижная плита Arburg Allrounder направляется по колоннам (tie bars) через втулки скольжения -- это стандартное решение для всех серий. Колонны работают одновременно как направляющие и как силовые элементы, воспринимающие усилие смыкания на растяжение. В некоторых электрических ТПА дополнительно применяются линейные направляющие качения для повышения точности и чистоты производства.
Двойной пятиточечный коленно-рычажный механизм (double five-point toggle system) -- фирменная конструкция Arburg, в которой система рычагов имеет пять шарнирных точек с каждой стороны. Это обеспечивает симметричное приложение усилия, высокую жесткость конструкции, точное позиционирование подвижной плиты и оптимальное усилие смыкания. Кинематика механизма адаптирована под электрический привод.
Для опоры ШВП в электрических литьевых машинах применяются специализированные радиально-упорные шариковые подшипники с повышенной осевой грузоподъемностью. NSK выпускает серию TAC, NTN -- серию IMT (Injection Molding Thrust). Эти подшипники рассчитаны на высокие осевые нагрузки и скорости вращения, характерные для циклических режимов работы ТПА.
Подшипниковые узлы и приводные винтовые механизмы определяют точность, надежность и ресурс термопластавтоматов Arburg Allrounder. Игольчатые роликовые подшипники и втулки скольжения в шарнирах коленно-рычажного механизма обеспечивают передачу усилий смыкания до 5000 кН при многомиллионных циклах нагружения. ШВП и планетарные ролико-винтовые передачи в электрических осях обеспечивают точное позиционирование и высокую динамику впрыска. Упорные роликовые подшипники шнека воспринимают осевое давление расплава при давлении впрыска до 2500 бар.
Своевременная диагностика и замена изношенных подшипников, контроль состояния ШВП/ПРП и регулярная смазка шарниров КРМ -- необходимые условия для поддержания высокого качества литья и минимизации внеплановых простоев оборудования.
Отказ от ответственности. Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Автор и издатель не несут ответственности за любые последствия, возникшие в результате использования представленной информации. Технические характеристики, конструктивные решения и рекомендации по обслуживанию оборудования могут изменяться производителем без предварительного уведомления. Перед выполнением любых работ по обслуживанию, ремонту или модернизации оборудования необходимо руководствоваться актуальной технической документацией производителя и привлекать квалифицированных специалистов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.