Оптимизация производительности экструдера

Когда винт работает на полную скорость, а ток двигателя поднимается, но производственные мощности остаются ограниченными,Иногда даже рискуя перегреться.? Работа одношрубового экструдера во многом зависит от согласованной работы его "сердца" - двигателя, и его "мозга" - коробки передач.В то время как производители оригинального оборудования (OEM) обычно калибровывают эти компоненты во время проектирования, окончательная власть в принятии решений и долгосрочная экономика производственной линии находятся в ваших руках.

Почему важно, чтобы двигатель и коробка передач соответствовали

Оптимальная конфигурация двигателя и коробки передач обеспечивает работу экструдера при около 70% нагрузки на ток двигателя и приблизительно 70% максимальной скорости винта при целевой производительности.Эта установка не только позволяет обеспечить будущее увеличение мощностей, но и позволяет перерабатывать смолы с высокой вязкостью при одновременном минимизации первоначальных капитальных затрат.Напротив, неправильное размещение может навсегда ограничить производственную мощность на стадии экструдера, независимо от того, ограничивается ли она максимальной скоростью винта или током двигателя.Необходимо, чтобы узкие места в производстве возникали при более дорогостоящих или сложных процессах, таких как охлаждение, а не при самой экструдере..

Данный анализ сосредоточен на определении максимальной скорости винта на основе характеристик двигателя, коэффициентов уменьшения коробки передач и систем шкиф (при использовании).Требования к мощности двигателя должны определяться в соответствии со специфическими потребностями приложения..

Экспертиза OEM против окончательного решения покупателя

В то время как OEM-производители обладают обширным опытом применения экструзии для точного размера двигателей и коробки передач, покупатели должны критически оценивать эти спецификации.многие хорошо сконфигурированные экструдеры продемонстрировали идеальное соответствие требованиям приложенияПолностью оптимизированные конструкции должны включать около 20% дополнительной мощности для будущего роста.

Однако опыт отрасли выявил многочисленные случаи, когда экструдеры были оснащены не оптимальными конфигурациями моторной коробки передач.Это происходит, когда оборудование, предназначенное для конкретных приложений, перерабатывается для различных требований к крутящему моменту и скорости.Время от времени новое оборудование может также иметь неправильные характеристики моторной коробки передач.

Случайные исследования: проблемы скорости и температуры в различных приложениях

Приложения экструзии демонстрируют резко различные характеристики в зависимости от температуры сброса.и глубины каналов измерения значительно различаются в зависимости от примененияКонтроль температуры в первую очередь зависит от глубины канала измерения, скорости винта и вязкости смолы.

При производстве литой пленки температура разряда обычно достигает около 250°C. Для экструдера диаметром 100 ммЭто достигается с помощью винтов с глубиной канала измерения приблизительно 6 мм, работающих примерно на 100 оборотов в минуту.Конфигурация моторной коробки передач (включая шкивы при использовании) должна позволять максимальные скорости винта около 120 оборотов в минуту.

Экструзионное покрытие, напротив, требует температуры разряда до 300 °C, при скорости винта приближающейся к 220 оборотам в минуту и глубине канала измерения около 3 мм.Комбинация двигателя и коробки передач, предназначенная для производства литой пленки, будет неадекватна для применения для покрытия, поскольку максимальная скорость вращения винта 120 оборотов в минуту ограничивает производительность примерно до половины требований.более низкие скорости винта могут бороться с достижением температуры разряда 300 ° C даже с 3 мм каналов измерения.

Понимание отношений между мощностью, крутящим моментом и скоростью

Основная физика гласит, что мощность вращения равна крутящему моменту умноженному на скорость, при этом ток двигателя пропорционален крутящему моменту.

Где?Ппредставляет собой мощность, подаваемую на винт (hp),Pmaxявляется мощностью двигателя, указанного на табличке, в лошадиных силах,А.наблюдается ток двигателя во время экструзии (амперы),Максимальноявляется током двигателя на плите на полную нагрузку,RPMявляется рабочей скоростью винта, иМаксимальные обороты в секундуявляется максимально достижимой скоростью винта (базовая скорость).

Эта связь ясно показывает, что если максимальная скорость винта экструдера составляет 200 оборотов в минуту, но работает при 100 оборотах в минуту, максимальная мощность, подаваемая на винт, составляет только половину мощности двигателя.Максимальная скорость вращения винта рассчитывается путем деления максимальной скорости двигателя на соотношение уменьшения коробки передач и любое соотношение привода шкивы.Максимальный доступный крутящий момент зависит от мощности двигателя в сочетании с эффектом редукции коробки передач и шкивы.

Практические проблемы и варианты оптимизации

В одном случае коробка передач для нанесения покрытия была перепрофилирована для производства литой пленки.в то время как производство литой пленки требуется только около 95 оборотов в минутуЭто сильно ограничивало доступный крутящий момент, причем ток двигателя достигал 98% от максимума во время работы.В то время как окончательный дизайн достиг приемлемой производительностиТемпература сброса оставалась выше идеальной.

Обычно конструкторы винтов увеличивают глубину канала измерения для снижения температуры разряда. Однако более глубокие каналы увеличивают удельную скорость, требуя большего тока двигателя.с двигателем уже близким к мощности, снижение температуры через конструкцию винта стало невозможным.

В другом примере рассматривались экструдеры из литой пленки, перепрофилированные для применения для покрытия.~ 250°C для PE литой пленки против 300°C для покрытияЭти переработанные экструдеры имели максимальную скорость винта всего 70 оборотов в минуту при нагрузке двигателя на 45% мощности.Эта конфигурация могла бы удовлетворить требованиям более высокой температуры при сниженной производительности, но жертвует производственной мощностью.

В этих системах первичный экструдер расплавляет смолу и смешивает физические вещества для вздутия, такие как сверхкритический СО2,обычно выпускается при 235 °C для полистирола (PS) - слишком жарко для пенообразованияЗатем охлаждающий экструдер (обычно более крупный диаметр) снижает температуру плавления примерно до 140 °C, работая с очень медленными скоростями с глубокими винтовыми каналами.

В одной из недавно разработанных линий тандемной пены изначально использовался обычный винт с выщелоченным стволом в охлаждающей экструдере, работающей на 18.2 оборота в минуту с комбинацией двигателя и коробки передач 150 л.с., обеспечивающей максимальную скорость винта 20 оборотов в минутуЭта конфигурация не смогла последовательно снизить температуру плавления, производя неработающие пеновые продукты.

Впоследствии был разработан высокопроизводительный винт, работающий с более высокими специфическими скоростями, которые требовали только 11,5 оборотов в минуту для поддержания мощности.только около 58% мощности двигателя может быть доставлено на винт, что делает исходную комбинацию двигателя и коробки передач недостаточной.

Приводы по ремню: гибкие решения для регулирования скорости и крутящего момента

Системы ременьного привода между двигателями и коробками передач обеспечивают гибкость для регулирования крутящего момента винта или максимальной скорости.замена шкивов для достижения максимальной скорости винта 15 оборотов в минуту позволяет 77% мощности двигателя достигать винтаОднако такие модификации увеличивают крутящий момент на входных и выходных валах, потенциально сокращая срок службы коробки передач.Всегда проконсультируйтесь с OEM, прежде чем вносить изменения в ремень привода для обеспечения целостности и безопасности коробки передач.

Заключение: проектирование для будущей гибкости

При покупке или модернизации экструзионных систем всегда учитывайте гибкость конструкции, чтобы адаптироваться к будущему увеличению мощности, различным смолам и оптимизации процессов.Многие такие обновления потребуют более высоких скоростей винта и/или крутящего моментаПравильно определенные комбинации коробки передач и двигателя обеспечат необходимые запасы для удовлетворения этих меняющихся требований, гарантируя, что ваша экструзионная линия останется продуктивной в течение многих лет.