エクストルーダの性能を最適化する モーターギアボックス シネージーキー

生産能力が限られているのに 螺旋が全速で動いたとき時には過熱する危険もあります単螺旋式挤出機 の 性能 は,その "心臓" ― モーター と その "脳" ― ギアボックス の 協調 的 な 動作 に 大きく 依存 し て い ます.オリジナル機器メーカー (OEM) は,通常,設計中にこれらのコンポーネントを校正します.究極の意思決定権と 長期生産ラインの経済は 皆さんの手にあります

モーター と ギアボックス の 互い に 合う こと が 重要 な の は なぜ です か

最適なモーター・ギアボックス構成により,エクストルーダはモーター電流の負荷の約70%で,目標出力での最大螺旋回転の約70%で動作する.この装置は,将来の生産能力増加に対応するだけでなく,初期資本支出を最小限に抑えながら,高粘度樹脂の加工も可能にします.反対に,不適切なサイズ設定は,最大回転速度やモーター電流によって制限される場合でも,挤出機段階での生産能力を永久にボトルネックにすることがあります.生産のボトルネックスは,挤出機自体ではなく,冷却のような高コストまたはより困難なプロセスで発生する必要があります..

この分析は,モーター仕様,ギアボックス減速比,および滑輪システム (使用する場合) に基づいて最大回転速度を決定することに焦点を当てています.モーター電力の要求は,特定のアプリケーションのニーズに応じて決定されなければならない..

OEM専門知識 vs 購入者の最終決定

OEM は,モーターとギアボックスの正確なサイズを出すために広範な挤出アプリケーションの経験を有していますが,購入者はこれらの仕様を批判的に評価する必要があります.多くの良好な構成の挤出機は,アプリケーションの要件に完璧な調整を示しています.目標出力,放出圧,温度に最適な速度とトルク範囲を提供する.本当に最適化された設計は,将来の成長のために約20%の追加容量を含めるべきである.

しかし,業界での経験では,挤出機が最適でないエンジンギアボックス配置で装備された多くのケースが明らかになりました.これは,特定のアプリケーションのために設計された機器が異なるトルクと速度要件のために再利用されたときに起こります.時々,新しい機器には,モーターギアボックスの仕様も不適切かもしれません.

ケース・スタディ: 速度と温度に関する課題

エクストルーションアプリケーションは,放出温度に基づいて劇的に異なる特性を示します.ポリエチレン (PE) 処理では,典型的な放出温度,スクリュー速度,測定チャネルの深さは,アプリケーションによって大きく異なります.温度制御は主に計測チャネル深さ,螺旋速度,および樹脂粘度に依存します.

鋳型フィルム生産では,放出温度は通常約250°Cに達します.これは,約100rpmで動作する約6mmの計測チャネル深さのスクリューを使用して達成されます.モーター・ギアボックスの配置 (使用する場合,ポリーも含む) は,最大回転速が 120 rpm 程度であることを可能にする.

一方,挤出コーティングでは300°Cまでの放出温度,回転速が220rpmに近づき,チャネル深さは3mm程度である.鋳型フィルム製造用に設計されたエンジン・ギアボックス組み合わせは,コーティング用途には不十分ですさらに,最大回転速120rpmで出力が約半分に制限される.3mmの計測チャネルでも 300°Cの放出温度を達成するのに苦労する.

パワー,トルク,速度 の 関係 を 理解 する

基礎物理学では,回転電力は,モーター電流がモーター電圧に比例して,トルクを速度に掛けるものに等しいと規定している.スクリューに供給される電力は,次の式を使用して推定することができる:

どこにPスクロールに供給される電力を表す (hp),P最大名札のモーターパワー (hp)A について引出中にモーター電流が観測される (アンプ)最大全負荷で名札の電流です.RPMスクロールの動作速度で,RPM 最大最大達成可能な螺旋速度 (ベースライン速度)

この関係から明らかになるのは,挤出機の最大回転速が200回転/分で,回転速が100回転/分で動作する場合は,スクリューに供給される最大電力はモーター容量の半分に過ぎません.最大回転速度は,最大回転速度をギアボックスの減速率と,電輪駆動率に割って計算する.最大利用可能なトルクは,ギアボックスと滑輪の減速効果と組み合わせたモーターパワーに依存します.

実践的な課題と最適化事例

このモーターとギアボックスの組み合わせにより,最大回転速度は200rpmに制限され,鋳型フィルムの生産は約95rpmのみが必要でした動作中にモーターの電流が最大電圧の98%に達したため,利用可能なトルクが大幅に制限された.その結果,トルク不足により,スクリューの再設計の取り組みが複雑になった.最終的な設計では 容認できる出力を得ました排放温度が理想よりも高いままでした

通常,スクリュー設計者は放出温度を下げるために計測チャネル深さを増加させる.しかし,より深いチャネルは特異速度を増加させ,より多くのモーター電流を必要とします.この場合,モーターが既に電力を接近している状態で螺旋設計による温度低下は不可能になった.

また,上記のように,これらのプロセスの温度要求は大きく異なります.PE鋳型フィルムでは ~250°C,コーティングでは 300°Cこれらの再利用された挤出機は,最大回転回転速がわずか70rpmで,モーターの負荷は45%の容量でした.この配置は,低出力でより高い温度要求を満たすことができるが,生産能力を犠牲に.

このシステムでは,主要エクストルーダは樹脂を溶かして,超臨界CO2のような物理的な吹き込み剤を混合します.ポリスタリン (PS) の場合,通常235°Cで放出されます.冷却エクスプローダー (通常は直径が大きい) は,溶融温度を約140°Cに低下させ,深螺旋チャネルで非常に低速度で動作します.

新たに設計されたタンデム泡ラインの一つは,冷却エクスプローダーに18で動作する従来の溝付き樽螺旋を使用した.150 hp のモーター・ギアボックス コンビニションで最大 20 rpm の螺旋回転この構成では,溶融温度を一貫して低下させることができず,使い物にならない泡製品が生成されました.

この速さで,電源を保持するには,11.5rpmしか要らないより高い特異速度で動作する高性能スクリューが設計された.モーターの電力の約58%しかスクリューに届かない原発とギアボックスの組み合わせが不十分である.

ベルト ドライブ: 速度 や トーク の 調整 に 関する 柔軟 な ソリューション

モーターとギアボックス間のベルト駆動システムは,スクリュートルクまたは最大速度を調整するための柔軟性を提供します.冷却エクストルーダーケースでは,15 rpm の最大回転速度を達成するために電球を交換し,モーターの77% の電力がスクリューに到達することを許しました.しかし,このような変更により,入力と出力シャフトのトルクが増加し,ギアボックスの寿命が短くなる可能性があります.ベルト駆動の変更を行う前に,常にギアボックスの完全性と安全性を確保するためにOEMに相談.

結論: 将来の柔軟性のために設計する

エクストルーションシステムを購入またはアップグレードする際には,将来の容量増加,異なる樹脂,およびプロセス最適化に対応するための設計柔軟性を常に組み込む.このようなアップグレードの多くは,より高いスクリュー速度および/またはトルクを必要とする適切に指定されたギアボックスとモーターの組み合わせは,これらの進化する要件を満たすために必要な備蓄を提供し,あなたの挤出ラインが今後数年間も生産的であることを保証します