すべてのシート押出ラインは、モーターの出力をポリマー加工に必要な低速の高トルク回転に変換するギアボックスに依存しています。を誤る 押出ギアボックスのトルク速度の関係 と、ラインが過大なサイズ化によって電力を無駄にするか、負荷がかかったときに致命的な失速を引き起こす危険があります。トルク定格、速度比、ギア構成、および潤滑がどのように相互作用するかを理解することは、押出駆動システムを指定、操作、または保守する人にとって不可欠です。ギアボックスは、信頼性の高いあらゆる機器の機械的中心部に位置します。 シート押出技術 プラットフォーム - 安定した溶融品質に必要な高速モーター入力と低速スクリュー速度の間のギャップを橋渡しします。
トルク定格とサービスファクターの選択
トルクはニュートン メートル (Nm) で表され、ギアボックスが機械的故障なしに連続的に伝達できる最大回転力を定義します。ただし、生のトルク定格だけでは不完全な情報が得られます。
サービスファクターは、断続的な運転用に設計されたギアボックスと、連続運転用に設計されたギアボックスを区別する乗数です。サービス係数 1.0 は、ユニットが公称負荷を処理できることを意味します。バッチプロセスでは許容可能ですが、24 時間年中無休のポリマー押出にはまったく不十分です。シート押出ラインには 2.0 以上のサービスファクターが必要です。このマージンは、始動トルクのスパイク、材料移行中の粘度変化、およびフィードスロートに侵入する異物による機械的衝撃を吸収します。
ギアボックスが熱限界に近い継続的な負荷の下で動作すると、潤滑剤の劣化が加速し、ベアリングの寿命が急激に低下します。より高いサービス係数を指定しても、初期費用はそれに比例して増加しませんが、大規模なオーバーホールの間隔が 2 倍または 3 倍になる可能性があります。
トルクをポリマー溶融粘度に適合させる
高粘度ポリマー (硬質 PVC、充填 PP、PC コンパウンド) は、より大きな反力をスクリューを介してギアボックスに伝達します。硬質 PVC を 500 kg/h で加工する 90 mm 押出機には 12,000 Nm の定格トルクが必要ですが、LDPE を同等のスループットで実行する同じ機械は 8,000 Nm で快適に動作する可能性があります。ギアボックスの選択は、平均的なものだけでなく、ラインで処理する最も要求の厳しいポリマーを考慮する必要があります。
速度比: モーター回転数とネジ出力の接続
ギア減速比 (モーターの入力速度をスクリューの出力速度で割ったもの) によって、利用可能なモーターの出力がスクリューの回転にどのように変換されるかが決まります。 1,480 RPM モーターと 60 RPM の目標スクリュー速度の組み合わせには、24.7:1 の比率が必要です。
固定比ギアボックスはラインを単一の動作バンドに固定します。最新の押出機は、中程度の比のギアボックス (通常 10:1 ～ 30:1) と、スクリュー速度を電子的に微調整する可変周波数ドライブを組み合わせています。ギアボックスは減速の大部分を処理します。 VFD が最終調整を行います。
減速段が増加すると、ギアボックスの効率が低下します。 1 段ヘリカル ユニットは 97 ～ 98% の機械効率を達成します。 2 段階のベベルヘリカル設計では、通常 94 ～ 96% が実現されます。 200 kW の駆動電力では、効率が失われるごとに、ハウジング内で約 2 kW の継続的な熱が発生することになります。この熱は潤滑システムが運び去らなければなりません。
ヘリカルギアボックス設計とベベルヘリカルギアボックス設計
押出用途では 2 つの構成が主流です。
ヘリカルギアボックスは 、歯面全体で徐々に噛み合う角度の付いた歯を使用し、スムーズな動力伝達と低騒音を実現します。騒音レベルは通常、全負荷時に 72 ～ 78 dB の範囲です。これらのユニットは、モーターがスクリューと同軸に取り付けられる単軸スクリューシート押出機に最も一般的な選択肢です。
ベベルヘリカルギアボックスは、 ベベルギア段と 1 つ以上のヘリカル減速段を組み合わせたものです。ベベルステージは駆動軸の方向を変更し、モーターをバレルの上ではなく横に設置できるようにします。この直角構成によりヘッドルームが節約され、モーターカップリングへのメンテナンスアクセスが簡素化されます。効率はストレートヘリカルユニットよりわずかに低くなりますが、スペースの節約により、ほとんどの生産現場でのトレードオフが正当化されます。
ウォーム ギアボックスが主押出ドライブに使用されることはほとんどありません。歯の滑り接触により過剰な熱が発生するため、効率が 85% を超えることはほとんどありません。これらはロール調整、カッター駆動などの補助的な役割を果たしますが、主ネジの動力伝達は行いません。次のいずれかの選択 サーボサーボ モーターの標準モーターもギア タイプの選択の要素となります。 モーターは直角ベベル構成よりもヘリカル デザインを優先する高いベース速度で動作できるため、
潤滑要件とオイルの監視
適切な潤滑は、押出成形ギアボックスにとって最も影響力のあるメンテナンス作業です。潤滑剤は、ギアとベアリングの表面を分離し、熱を運び、摩耗粒子がさらなる損傷を引き起こす前に浮遊させるという 3 つの機能を果たします。
EP (極圧) 添加剤を含む合成ギヤ オイルは、連続押出作業の標準です。粘度グレードの選択は、使用温度とギアのピッチ ライン速度によって決まります。ほとんどの押出成形ギアボックスは ISO VG 220 または ISO VG 320 配合を使用します。オイル温度はサンプで 90°C 未満に保つ必要があります。このしきい値を超える温度が継続すると、15°C 上昇するごとにベアリングの寿命がおよそ半分になります。
オイル分析プログラムは問題を早期に発見します。定期的なサンプリングにより、粘度指数、酸価、鉄粒子数をチェックします。酸価の上昇は酸化を示します。粒子数の増加は、ベアリングまたはギアの歯の摩耗を示します。ほとんどのメーカーは、稼働時間 8,000 ～ 12,000 時間でのオイル交換を推奨していますが、負荷が重い場合や周囲温度が高い場合はその間隔が短くなります。
メンテナンス: 振動、温度、定期的なオーバーホール
オイル管理以外にも、3 つのメンテナンスの柱によって押出成形ギアボックスの確実な稼働が維持されます。
振動モニタリング。 ベアリングの磨耗、ギアの歯のピッチング、カップリングのずれは、それぞれ特有の振動の兆候を引き起こします。ポータブル アナライザは、故障が発生する数週間前に発生中の故障を検出します。ギアボックスが新しいときにベースライン スペクトルを記録し、定期検査中に偏差の傾向を記録します。
熱追跡。 サンプ温度の傾向を分析することで、重大な状態になる前に状態の悪化を明らかにします。数週間にわたって徐々に温度が上昇する場合は、多くの場合、ベアリングの摩耗またはオイルの劣化を示します。突然のスパイクは、冷却回路の遮断、過負荷、または潤滑不良など、差し迫った問題を示している可能性があります。
計画された検査。 推奨間隔 (通常 15,000 ～ 20,000 時間) でギアボックスを開けてギアの歯とベアリングを目視検査すると、予期せぬ故障を防ぐことができます。検査官は、ギアの側面やベアリングレースに孔食、剥離、傷、異常な摩耗パターンがないかを調べます。
ギアボックスの故障は、シート押出操作において最も長い計画外のダウンタイムを引き起こします。 JWELL は、シート押出プラットフォームに、強化されたギア プロファイルを備えた頑丈なヘリカル ギアボックスと、95% の効率で連続運転できると評価された強制潤滑システムを備えています。また、通常の生産条件下でギアボックスの耐用年数を 40,000 時間を超えて延長するメンテナンス スケジュールとオイル分析プロトコルを備えています。
潤滑の詳細とオイル交換プロトコルを詳しく調べる必要がある施設については、次の詳細なリファレンスを参照してください。 押出機ギアボックスのメンテナンス オイルは、 乾燥剤の呼吸、濾過戦略、および状態に基づいた交換スケジュールをカバーします。
よくある質問
90mm シート押出機に適切なトルク定格はどれですか?
シート用の 90 mm 単軸押出機には、通常、処理されるポリマーとスクリュー L/D 比に応じて、定格 8,000 ～ 15,000 Nm のギアボックスが必要です。ポリオレフィン用途では、加工温度での溶融粘度が高いため、同等のスループットで PVC よりも大きなトルクが必要となります。
減速比はどのように計算されますか?
モーターの入力速度を希望のスクリュー出力速度で割ります。 80 RPM でネジを駆動する 1,480 RPM モーターには、18.5:1 の比率が必要です。適切なファン冷却を維持するために、選択した比率がモーターを最小速度しきい値を超えて維持していることを確認します。
押出成形においてウォームギヤよりもすば歯車が好まれるのはなぜですか?
はすば歯車は転がり接触によって動力を伝達し、96 ～ 98% の効率を達成します。ウォーム ギアは滑り接触に依存しているため、過剰な熱が発生し、効率が 85% を超えることはほとんどありません。これは、24 時間 365 日の連続生産業務には受け入れられません。
押出成形ギアボックスの予想耐用年数はどれくらいですか?
定期的なオイル交換、定期的な振動分析、および定期的なベアリング検査により、適切に製造された押出成形ギアボックスは通常、大規模なオーバーホールが必要になるまで 40,000 ～ 60,000 時間の稼働時間を実現します。正式なメンテナンス プログラムのないユニットは、多くの場合 15,000 時間以内に故障します。
