Plastics_4_2017

ТЕМА НОМЕРА /ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ П Л А С Т И К С № 4 ( 1 6 6 ) 2 0 1 7 w w w . p l a s t i c s . r u При заполнении рабочего объема экс- трудера продуктом переработки происходит самоцентровка вращающегося шнека отно- сительно гильзы. Следует всячески ограни- чивать время работы на холостом ходу (без подачи продукта переработки) во избежа- ние накопления усталостных повреждений в хвостовой части шнека при нагружении по схеме «прогиб с вращением». Особенно это актуально для шнеков, имеющих в этом ме- сте переход диаметров. При этом амплитуда циклической нагрузки зависит от величины люфта в разъемномшпоночном соединении и кольцевого зазора в ходовой посадке по длине цилиндра. Возникающие при работе знакоперемен- ные напряжения концентрируются в месте перехода диаметров. Острота концентратора в галтели и близко расположенное отверстие крепления шпонки усугубляют ослабляю- щий эффект от уменьшения диаметра кон- цевой части и могут привезти к усталостной поломке. Для снижения остроты концентра- тора необходим галтельный переход диаме- тров с радиусом не менее 1 мм. Геометрия начала винтовой поверхности определяется инструментом. В случае ис- пользования концевой фрезы врезание на глубину первого витка должно производить- ся под углом 45°, чтобы уменьшить величину концентрации напряжений в этом, наиболее нагруженном крутящим моментом, сечении. Конструкция шнека должна обеспечи- вать захват и транспортировку гранул про- дукта переработки из зоны загрузки внутрь пресса. Условно эту зону можно ограничить 5-6 шагами винта, из которых 1,5-2 шага приходится на отверстие загрузки. Обычно гранулы попадают из бункера «самотеком» во внутренний объем экструдера, где за- хватываются винтовым гребнем шнека. С началом плавления гранул их трение о вну- треннюю поверхность цилиндра резко сни- жается, что может привести к образованию пробки слипшегося продукта, намотанного на шнек. Для предотвращения этого необ- ходимо достижение в конце зоны загрузки некоторого осевого напора потока продукта. Нарастание осевой составляющей ско- рости гранул в экструдере от нуля до макси- мально возможной, примерно равной одной трети окружной скорости вращения, обуслов- лено многими факторами, проявляющимися во взаимодействии внешней винтовой по- верхности шнека и внутренней поверхности гильзы цилиндра. Для большинства про- дуктов переработки это достигается в случае шага винта, равного 0,8-1 D, при наличии продольных рифов переменной глубины на внутренней поверхности гильзы на участке 3-4 D, интенсивно охлаждаемом водой. Вну- тренний диаметршнека в зоне загрузки зави- сит от многих параметров, определяющих его способность отбирать продукт переработки из бункера, объема рабочего пространства пресса, скорости вращения, технологических особенностей продукта переработки. Он мо- жет быть определен по коэффициенту ком- прессии K (соотношению объемов витков на входе гранул и на выходе расплава). Для экс- трудеров для переработки аморфных ПЭНД и ПЭВД, а также других полимеров с малым содержаниемнесжимаемой кристаллической составляющей, принимают K в диапазоне 1,8-2,2. Этого обычно бывает достаточно и для подпрессовки гранул до начала плавле- ния, и для получения интенсивного переме- шивания в процессе плавления продукта. Для переработки продуктов с меньшей насыпной плотностью коэффициент компрессии К может достигать 4,0. Для большего захвата рыхлого продукта из бункера может быть ис- пользованшнек с конической зоной загрузки либо организована принудительная подача продукта в отверстие гильзы. Шнек в зоне загрузки воспринимает наи- больший крутящий момент. Геометрическая неоднородность поверхности по сечению вызывает значительную концентрацию на- пряжений как от кручения, так и от изгибаю- щего момента, величина которого возрастает по мере износа гребня вследствие увеличе- ния прогиба от сжимающего усилия по оси шнека. На практике чисто усталостное раз- рушение шнека встречается сравнитель- но редко. В большинстве случаев поломка происходит скручиванием при попадании вместе с гранулами твердых предметов или при включении непрогретого экструдера с застывшим расплавом продукта переработ- ки [2]. Поскольку разрушению предшествует появление трещин на упрочненной поверх- ности, предельным состоянием следует при- нять достижение предела текучести металла в наиболее нагруженных приповерхностных слоях металла. Снизить напряжения можно за счет увеличения ширины гребня винта. Более радикальным будет сделать винт двух- заходным, что не только повысит момент сопротивления сечения, но и сделает его симметричным, а значит, уравновешенным по отношению к действующим нагрузкам. Наличие такого участка в зоне загрузки бу- дет также способствовать лучшему захвату гранул продукта и достижению требуемого осевого напора перед зоной плавления. Продолжение в следующем номере Overhaul of Extruder Twin Screws Oleg Lutsuk The existing system of equipment maintenance with alternating slight repairs, medium repairs and overhauls is currently rare with regard to extrud- ers for plastic processing. On the other hand, the modern approach involv- ing a periodic replace- ment of major units at the end of their service life, is impractical for most enterprises for financial reasons. How could one nevertheless carry out an overhaul of a twin screw, bearing in mind the lim- ited possibilities for do- ing that on your own and minimizing the costs of third-party work? Литература 1. Луцук О.А. Надежность гильз экструдеров // Пластикс. — 2016. — №12 (163), т. II. — С. 20-24. 2. Луцук О.А. Надежность шнеков и пути ее повышения // Пластикс. — 2009. — №8 (78). — С. 60-63. 30