Trasmissioni a vite senza fine per Macchinari per l'imballaggio — Affidabilità, indicizzazione e il costo di un errore

Un set di ingranaggi a vite senza fine correttamente specificato per l'uso standard in una macchina per l'imballaggio (coppia moderata, 2-3 turni/giorno, tenuta IP65, lubrificante non EP) dovrebbe garantire 3-5 anni di servizio prima che sia necessaria la sostituzione della ruota. Se la sostituzione avviene ogni 6 mesi, è quasi certo che si verifichi uno dei quattro problemi seguenti: (1) violazione della differenza di durezza: la durezza dell'albero è inferiore alle specifiche, in genere causata da un albero C45 specificato come 40Cr; verificare la durezza dell'albero con un tester Rockwell portatile; (2) lubrificante con additivo EP che contamina l'olio: verificare la presenza di colorazione verde e depositi di solfuro di rame nell'olio drenato; (3) contaminazione da acqua di lavaggio attraverso una tenuta inadeguata: verificare la presenza di un aspetto bianco lattiginoso nell'olio (contaminazione da acqua); (4) funzionamento a coppia superiore a quella nominale a causa di un blocco del processo o di un rapporto di trasmissione errato per il carico effettivo. Scaricare l'olio e ispezionare al successivo guasto per individuare il modello di danno caratteristico (abrasivo, corrosivo o di scorrimento) per identificare la causa principale.

L'aumento della velocità del motore di 25% incrementa la velocità dell'albero a vite senza fine di 25%, il che aumenta la velocità di scorrimento all'ingranamento di 25%. Ciò ha due effetti: (1) l'efficienza può migliorare leggermente (maggiore velocità di scorrimento → migliore lubrificazione idrodinamica → minore coefficiente di attrito); e (2) cosa più importante, la coppia RMS sulla ruota elicoidale aumenta se il carico del meccanismo di confezionamento azionato non diminuisce proporzionalmente. Se la coppia del meccanismo di confezionamento è costante (ad esempio, un carosello di riempimento), la ruota elicoidale ora subisce 25% cicli di carico in più per unità di tempo: ciò riduce la durata a fatica di circa 40% (la durata a fatica è inversamente proporzionale al cubo della frequenza del ciclo per la fatica ad alto numero di cicli). Prima di aumentare la velocità, verificare la classe di servizio e la frequenza del ciclo attuali del gruppo ingranaggi rispetto al nuovo punto di funzionamento. Se il gruppo ingranaggi sta attualmente funzionando a 60-70% della sua coppia nominale, è possibile tollerare un aumento di velocità di 25%. Se si supera la coppia nominale del modulo 80%, si consiglia un aggiornamento del modulo stesso.

IP65 è il minimo assoluto: questo grado di protezione copre i getti d'acqua a bassa pressione provenienti da qualsiasi direzione, ed è adeguato per i tubi di pulizia standard a distanza normale. Per le macchine confezionatrici che utilizzano la pulizia ad alta pressione o a vapore, IP67 è la specifica minima corretta. Per gli ambienti di confezionamento alimentare a miscela aperta (latticini, carne) in cui il corpo macchina è regolarmente sottoposto a pulizia equivalente all'immersione completa con detergente caldo e disinfettante, è richiesto IP69K. Si noti che il grado di protezione IP è una specifica dell'involucro, non del gruppo ingranaggi: il gruppo ingranaggi a vite senza fine (albero, ruota, chiavetta) deve essere compatibile con il lubrificante e l'ambiente, ma il grado di protezione IP è determinato dalla progettazione dell'involucro, della guarnizione e dello sfiato. Korea Ever-Power può confermare quali specifiche del gruppo ingranaggi e della guarnizione (guarnizioni in NBR o FKM, tipo di lubrificante) sono compatibili con il grado di protezione IP dell'involucro richiesto.

Due approcci: (1) Rapporto di trasmissione singolo con regolazione della velocità tramite VFD: un set di ingranaggi con un rapporto compreso tra 80 e 60 giri/min equivalenti, velocità del motore regolata tramite VFD per ciascun prodotto. Questo funziona se la gamma di velocità del VFD non porta l'albero a vite senza fine al di sotto della velocità di scorrimento minima per una lubrificazione adeguata (in genere si evitano velocità dell'albero a vite senza fine inferiori a 300-400 giri/min). (2) Due ruote a vite senza fine intercambiabili: numero di denti diverso per ciascun rapporto, stesso alloggiamento. Questo è l'approccio con cambio di formato e fornisce rapporti di trasmissione esatti nei punti di funzionamento ottimali del motore. Il secondo approccio è preferibile se il punto di funzionamento del motore è importante (efficienza energetica, margine di coppia) o se le limitazioni della gamma di frequenza del VFD vincolano l'approccio (1). Korea Ever-Power può produrre entrambe le varianti di numero di denti della ruota con le stesse specifiche di foro, mozzo e larghezza della faccia per un'intercambiabilità diretta nello stesso alloggiamento.

A 200 mm dall'asse dell'albero della ruota elicoidale, una precisione lineare di ±0,5 mm corrisponde a una precisione angolare di ±0,143° sull'albero. Per un approccio bidirezionale (l'applicatore di etichette oscilla), il gioco deve essere inferiore a questo valore — in pratica, ≤ 0,1° (circa 0,08 mm su una ruota elicoidale con raggio primitivo di 50 mm) con un margine. Una ruota elicoidale standard con precisione DIN8-DIN9 e gioco di 0,05-0,10 mm è conforme o vicina a questa specifica — accettabile se nuova, ma probabilmente supererà la specifica entro 12 mesi dalla produzione. Per una precisione affidabile di ±0,5 mm per tutta la durata di vita della macchina, specificare una ruota elicoidale duplex con precisione DIN7 e gioco iniziale prossimo allo zero. La ruota duplex consente una ricalibrazione periodica man mano che l'usura aumenta il gioco, ripristinando la precisione di posizionamento dell'etichetta senza sostituire il gruppo ingranaggi.

Iniziate con le misurazioni: diametro del foro (misurato con micrometro interno con tolleranza H7), dimensioni della sede della chiavetta (larghezza e profondità secondo DIN 6885A), numero di denti della ruota (contateli) e passo dell'albero a vite senza fine (misurate un passo della filettatura × numero di primite, oppure chiedete a Korea Ever-Power di effettuare la retroingegneria dalle dimensioni dell'albero). Il modulo può essere determinato in genere dal numero di denti della ruota e dal diametro primitivo (diametro primitivo = modulo × numero di denti). Dal modulo e dal numero di denti è possibile determinare l'interasse. Con questi parametri, Korea Ever-Power può identificare la specifica standard corrispondente o confermare una specifica personalizzata se l'ingranaggio non era standard. Portate il vecchio set di ingranaggi a qualsiasi ispezione (oppure inviate fotografie + misurazioni) e noi identificheremo la specifica e ne confermeremo la disponibilità. La documentazione del set di ricambio fornirà quindi la specifica del materiale che mancava nell'acquisto originale.

Olio per ingranaggi sintetico PAO certificato NSF H1 con viscosità ISO VG appropriata per la temperatura di esercizio dell'alloggiamento (consultare la Guida alla lubrificazione per la selezione della viscosità in base alla temperatura). I lubrificanti NSF H1 sono formulati per il contatto accidentale con gli alimenti e sono approvati per l'uso in cui piccole quantità possono entrare in contatto con il prodotto alimentare. Non utilizzare lubrificanti NSF H2 (solo per superfici non a contatto con gli alimenti) in nessuna zona in cui è possibile il contatto con il prodotto. Per le macchine confezionatrici che operano nella Zona HACCP 2 (zona a rischio di schizzi, come ad esempio un'area di servizio vicino a una stazione di servizio), la certificazione NSF H1 è obbligatoria. Per la Zona 3 (zona pulita a temperatura ambiente, senza percorso di contatto con il prodotto), è accettabile un olio minerale non EP o PAO standard. La specifica del lubrificante NSF H1 è documentata nel pacchetto di documentazione per la fornitura di prodotti alimentari Ever-Power Korea per i set di ingranaggi a vite senza fine in acciaio inox SS316 ed è disponibile come ulteriore documentazione per i set standard in acciaio legato ordinati per applicazioni di confezionamento a contatto con gli alimenti.

Le trasmissioni a vite senza fine sono intrinsecamente più silenziose delle trasmissioni a ingranaggi cilindrici, ma possono produrre un rumore significativo in determinate condizioni. Misure principali per la riduzione del rumore: (1) Verificare il modello di contatto: un contatto puntiforme dovuto a un profilo di taglio non corrispondente produce un rumore di ingranamento significativamente maggiore rispetto a un modello di contatto lineare ≥70%; richiedere una fotografia del modello di contatto dal set di ingranaggi di ricambio per confermare che questo problema sia stato risolto; (2) Controllare la viscosità del lubrificante: un olio troppo fluido (a causa di una specifica errata gradazione o di una temperatura dell'alloggiamento troppo elevata) produce un rumore di contatto limite maggiore; confermare la gradazione dell'olio in base alla temperatura dell'alloggiamento; (3) Verificare il montaggio non allentato: un alloggiamento della vite senza fine non completamente serrato alla sua superficie di montaggio agisce come un radiatore di rumore, amplificando il rumore di ingranamento attraverso la struttura; (4) Per applicazioni a carico molto basso (unità di etichettatura, indicizzatori di piccolo formato), considerare le ruote a vite senza fine in nylon (PA66): queste riducono il rumore di ingranamento di 8-12 dB(A) a costo di una ridotta capacità di coppia.