Prečo pohony baliacich strojov zlyhávajú rýchlejšie ako priemyselné dopravníky
Na prvý pohľad vyzerá závitovkový prevodový pohon baliaceho stroja podobne ako bežný pohon dopravníka. Oba sú pravouhlé rohové pohony. Oba vyžadujú samosvorné mechanizmy pre šikmé úseky. Oba sú určené pre priemyselné prostredie s prachom a premenlivou teplotou. Podobnosť tu končí. Pohon baliaceho stroja čelí trom podmienkam, ktoré štandardná špecifikácia pohonu dopravníka nerieši – a tieto podmienky sú zodpovedné za väčšinu predčasných porúch pohonu baliaceho stroja.
Vysokocyklová únava
Baliace stroje pracujú s frekvenciou 40 – 400 cyklov za minútu, 3 zmeny denne, 6 dní v týždni. Rotačný plniaci stroj bežiaci s výkonom 120 fliaš za minútu nahromadí 300 miliónov kontaktov zubov ročne – čo je dosť na to, aby sa únava pod povrchom v dôsledku jamkovej kryštálovej kryhy v nedostatočne špecifikovanom prevodovom stupni začala v priebehu 12 – 18 mesiacov, a to aj pri miernom krútiacom momente.
→ Jamková tvorba zubov začínajúca únavou pod povrchom na rozstupovej čiare. Postupné zvyšovanie hluku, po ktorom nasleduje náhle zlomenie zuba.
Expozícia zmývaniu
Stroje na balenie potravín a nápojov sa denne čistia horúcou vodou pod vysokým tlakom a čistiacimi chemikáliami. Závitovkový prevod bez minimálneho utesnenia IP65 bude hromadiť vodu v telese, kontaminovať mazivo a v priebehu niekoľkých týždňov spustiť koróziu na bokoch závitu hriadeľa a čelných plochách zubov kolesa.
→ Zeleno-čierna olejová kontaminácia v dôsledku korózie bronzového kolesa. Zrýchlené opotrebovanie spôsobujúce kovové úlomky. Hrdza na telese.
Rýchle cykly štart-stop
Pohony indexovania baliacich strojov sa rozbiehajú z pokoja a presne zastavia stovky krát za hodinu. Každý cyklus štart-stop generuje impulz rázového krútiaceho momentu 2–4-násobok bežného krútiaceho momentu na spojke motora – prenášaný priamo na závitovkový hriadeľ. Nedostatočne špecifikovaný materiál hriadeľa (indukčne kalený C45 vs. 40Cr kalený) bude pri tomto cyklickom rázovom zaťažení únavovo praskať od koreňového zaoblenia.
→ Únavové praskanie v dôsledku zaoblenia koreňa zuba vzniká pri špičkách krútiaceho momentu pri rozbehu a zastavení. Trhlina sa šíri až do náhleho zlomenia zuba počas výroby.
Indexovanie baliacich pohonov – rýchlosť, presnosť a problém s vôľou pri teplote
Indexovacie baliace stroje – rotačné plniace karusely, kartónovacie linky, termoformovače blistrových balení – sa musia posunúť o presnú vzdialenosť, zastaviť, vykonať procesnú operáciu a potom znova posunúť. Presnosť polohy indexu ovplyvňuje zarovnanie obalu na každej procesnej stanici. Rotačný plniaci stroj s 12 plniacimi hlavami na rozstupovej kružnici 600 mm musí zastaviť každú hlavu v rozmedzí ±0,5 mm od jej cieľovej polohy, aby sa dosiahli konzistentné objemy plnenia bez rozsypania.
Vôľa závitovkového prevodu, ktorá je prijateľná v dopravníkových aplikáciách, vytvára skutočný problém v indexovacom pohone. Ak sa indexovací pohyb vždy približuje z rovnakého smeru (hviezdicové koleso sa vždy otáča v smere hodinových ručičiek), vôľa nevytvára žiadnu chybu polohy – záťaž zaberá vôľu v rovnakom smere. Keď sa indexovací pohyb musí obrátiť – ako sa to stáva v mnohých strojoch na výrobu blistrových balení a kartónov – vôľa vytvára prekročenie polohy pri každom obrátení.
Teplotný rozmer to ešte komplikuje: pri spustení má teleso baliaceho stroja okolitú teplotu (20 – 25 °C). Po 45 minútach prevádzky dosiahne teleso 55 – 65 °C. Pri tomto náraste teploty klesne viskozita štandardného minerálneho oleja o 55 – 651 TP3T, čím sa zníži predpätie mazacieho záberu ozubeného kolesa a efektívne sa zvýši funkčná vôľa o 0,02 – 0,04 mm. Na závitovkovom kolese s polomerom rozstupu 150 mm to predstavuje 0,8 – 1,6 oblúkových minút dodatočnej mŕtvej zóny, ktorá sa objaví počas prvej hodiny každej výrobnej zmeny.
Špecifikácia umývania – čo pohony baliacich strojov skutočne vyžadujú
IP65 je minimálna špecifikácia tesnenia pre akýkoľvek závitovkový prevodový pohon inštalovaný v prostredí balenia potravín alebo nápojov – prachotesný a chránený pred nízkotlakovými prúdmi vody z akéhokoľvek smeru. To chráni pred štandardným denným čistením na väčšine baliacich liniek. V určitých zónach sa vyžadujú vyššie úrovne tesnenia:
Čas prechodu a flexibilita formátu – skrytá hodnota zameniteľnosti závitovkových prevodov
Moderné baliace linky na potraviny a nápoje spracovávajú viacero formátov produktov – rôzne výšky fliaš, rôzne rozmery kartónov, rôzne objemy náplne – na jednej linke so zmenou formátu 2 až 5-krát za smenu. Závitovkové pohony na týchto strojoch sú často súčasťou systému zmeny formátu: rôzne výstupné rýchlosti si vyžadujú rôzne prevodové pomery alebo rôzne veľkosti produktov si vyžadujú rôzne pohyby na indexovacej stanici.
Baliaci stroj určený pre rýchlovymeniteľné závitovkové prevody používa rovnaké rozstupy puzdier pri rôznych prevodových pomeroch. Závitovkové koleso – ktoré nesie informáciu o prevodovom pomere v počte zubov – je možné vymeniť v tom istom puzdre bez úpravy puzdra. 40-zubové koleso (prevodový pomer 40:1) a 50-zubové koleso (prevodový pomer 50:1) môžu používať to isté puzdro, ak puzdro akceptuje oba priemery kolies s vhodným nastavením rozstupu. Táto zameniteľnosť skracuje čas výmeny a eliminuje potrebu skladovať kompletné prevodovky ako náhradné diely na zmenu formátu – skladom je potrebné mať iba koleso.
Navrhovanie pre zameniteľnosť: Zadajte rovnaký priemer otvoru, drážku pre pero a rozmery náboja pre všetky počty zubov kolesa vo vašom rozsahu formátov. Spoločnosť Korea Ever-Power dokáže vyrobiť kolesá od 20 do 100 zubov s rovnakým modulom, otvorom, drážkou pre pero a šírkou čelnej plochy náboja – čo umožňuje, aby jeden návrh puzdra vyhovoval akémukoľvek pomeru v rozsahu formátov. Poskytnite nám svoj rozsah pomerov formátov a požiadavky na otvor a my potvrdíme rozmerovú kompatibilitu predtým, ako bude váš prvý návrh puzdra odovzdaný nástrojom.
Typy baliacich strojov – mapované na požiadavky špecifikácie závitovkového prevodu
| Typ baliaceho stroja | Funkcia pohonu | Kľúčová požiadavka | Odporúčaná špecifikácia | Kritické riziko |
|---|---|---|---|---|
| Rotačný plniaci karusel | Index plniacich hláv k produktovým staniciam | Presnosť polohy ±1 mm; samosvorné na každej stanici | M4–M6, 40Cr, ZCuSn10Pb1, IP65, duplex pre ±0,5 mm | Rastúca vôľa spôsobujúca nesprávne zarovnanie čerpacej stanice |
| Horizontálny prietokový baliaci stroj | Pohon čeľuste na napínanie a zváranie fólie | Konštantná rýchlosť + presné načasovanie utesnenia | M3–M5, 40Cr, jednochodý pre samosvorné uchytenie čeľuste | Posun časovania čeľustí spôsobujúci neúplné tesnenia |
| Vzpera kartónov | Vložte prázdny kartón do vztýčovacieho tŕňa | Presná dorazová poloha pre odber prázdnych dielov | M2–M4, 40Cr, duplexná závitovka, odporúča sa mäkký štart | Únava pri náraze pri štarte a zastavení pri vysokej cyklickej frekvencii |
| Etiketovací stroj | Pohon aplikátora etikiet a rotácie produktov | Nízka vôľa pre presnosť polohy štítku | M1–M3, SCM415, duplex, presnosť DIN7 | Nesprávna registrácia štítkov z dôvodu rastu spätnej reakcie |
| Termoformovač blistrového balenia | Indexová fólia prostredníctvom tvarovania, plnenia a utesnenia | Presná vzdialenosť posunu filmu | M4–M8, 40Cr, štandardné alebo duplexné, IP54+ | Natiahnutie fólie spôsobujúce nesprávne zarovnané pľuzgiere |
| Sáčkový stroj (VFFS) | Pohon tvarovacej trubice a tesniacich čeľustí | Vysoká frekvencia cyklov, konzistentné zatváranie čeľustí | M2–M4, SCM415 CG pre vysoký počet cyklov, IP65 | Únava koreňového zaoblenia pri vysokej frekvencii štartu a zastavenia |
| Krútiaci moment rotačného uzáveru | Nasaďte a utiahnite uzávery fliaš na predpísaný krútiaci moment. | Opakovateľnosť krútiaceho momentu ±5% | M4–M6, 40Cr, štandardná vôľa | Preťaženie alebo nedostatočné uťahovanie spôsobujúce poruchy uzáveru |
| Baliar / paletizátor | Indexovanie prípadov do vzoru balenia | Vysokopevnostné, samosvorné v šikmých úsekoch | M6–M10, 40Cr alebo SCM415, ZCuAl10Fe3 pre rázovú konštrukciu | Zlomenie zuba pri náhlom náraze v dôsledku zaseknutia puzdra |
Terénne inžinierstvo
Špecifikácie závitovkového prevodu pre štyri baliace linky – príčina prestojov a ich technické riešenie
Situácia: Kórejský výrobca balenej vody, ktorý prevádzkuje tri rotačné plniace karusely s 24 hlavami, hlásil progresívne nesúososť plniacich staníc, ku ktorej došlo počas prvých 2 hodín každej výrobnej zmeny. Pri spustení sa všetkých 24 plniacich hláv zarovnalo v rozmedzí ±0,3 mm od cieľového bodu. Do 2. hodiny dosiahla nesúososť 3 – 4 plniacich hláv ±1,2 mm, čo spôsobovalo kolísanie hladiny naplnenia a občasné rozliatie, čo spôsobovalo, že systém videnia linky vyraďoval fľaše.
Rozlíšenie: Hlavná príčina: štandardný minerálny mazací olej ISO VG 460, ktorého viskozita klesla z ~1 600 cSt (studený štart) na ~110 cSt pri rovnovážnom stave telesa 58 °C, čo zvýšilo funkčnú vôľu z 0,05 mm na 0,09 mm. Zmena špecifikácie: štandardný minerálny olej → syntetický PAO ISO VG 460 (VI=155, viskozita pri 58 °C približne 280 cSt). Dodatočná modernizácia zo štandardného na duplexný závitovkový prevod, kalibrovaný na nulovú vôľu pri strednej prevádzkovej teplote.
Situácia: Vietnamský výrobca pochutín na sáčkovacích strojoch VFFS (vertikálne plniace a uzatváracie zariadenie) menil závitovkové kolesá každé 4 – 5 mesiacov. Stroj pracoval s výkonom 220 sáčkov za minútu počas 22-hodinovej dennej výroby – približne 291 000 cyklov štart-stop denne na pohone uzatváracej čeľuste. Kontrola neúspešného kolesa ukázala praskanie koreňového zaoblenia, ktoré začínalo pri koreni zuba a šírilo sa smerom k hrotu zuba – ide o únavové porušenie v ohybe, nie o opotrebenie povrchu.
Rozlíšenie: Príčina: Indukčne kalený hriadeľ C45 (povrchová tvrdosť overená na 46 HRC – pod cieľovou hodnotou 50 HRC pre špecifikáciu) spôsoboval nedostatočný rozdiel tvrdosti oproti kotúču z cínového bronzu a cyklické impulzy krútiaceho momentu pri štart-stop s frekvenciou 220 cyklov/minútu spôsobovali koncentráciu únavového napätia v ohybe v oblasti koreňového zaoblenia bronzového kolesa. Rozlíšenie: Cementovaný hriadeľ SCM415 (povrchová tvrdosť 62 HRC, hĺbka puzdra 1,1 mm) s rovnakým kotúčom z cínového bronzu. Hĺbka puzdra overená na ≥0,8 mm konkrétne v oblasti koreňového zaoblenia – nielen v nominálnej hĺbke puzdra.
Situácia: V závode na výrobu konzerv v Jakarte dochádzalo k zrýchlenému opotrebovaniu závitovkových kolies na pohonoch strojov na zatváranie plechoviek – miera opotrebenia bola 3-násobkom očakávanej projektovanej životnosti. Analýza vzorky oleja ukázala obsah vody 2,81 TP3T (silne kontaminovaný) a zelené kovové usadeniny (sulfid medi z kontaminácie EP prísadami). Vyšetrovanie: Údržbársky tím dopĺňal telesá závitovkových prevodov z rovnakého olejového suda, ktorý sa používal pre špirálové ozubené pohony dopravníka plechoviek – olej s EP prísadami vstupoval do teles závitovkových prevodov približne 8 mesiacov.
Rozlíšenie: Dvojdielne riešenie: (1) Okamžité: vypustiť všetky štyri skrine závitovkových prevodov šijacích strojov, prepláchnuť ich minerálnym olejom bez prísad, vizuálne skontrolovať boky kolies (potvrdené menšie zelené zafarbenie – napadnutie EP olejom bolo v ranom štádiu), doplniť správnym olejom ISO VG 320 bez prísad. (2) Systematické: samostatné označené nádoby na olej pre závitovkové pohony (červený uzáver = olej do závitovkových prevodov – bez prísad) a špirálové pohony dopravníka (modrý uzáver = prevodový olej s prísadou). Písomný postup údržby aktualizovaný o špecifikáciu typu oleja podľa sériového čísla stroja.
Situácia: Kórejský dodávateľ kozmetiky, ktorý týždenne prevádzkuje viac ako 35 rôznych formátov produktov, zaznamenal predčasné opotrebovanie otvoru na závitovkových kolesách etiketovacieho stroja. Každá zmena formátu si vyžadovala demontáž a výmenu kolesa (rôzne počty zubov kolesa pre rôzne rýchlosti rozstupu etikiet). Po 6 – 8 mesiacoch a približne 1 200 zmenách formátu sa otvor zväčšil nad toleranciu H7 v dôsledku opakovaného nasadzovania a demontáže, čo spôsobilo vznášanie sa hriadeľa a nesprávnu registráciu etikiet.
Rozlíšenie: Zmena špecifikácie: štandardné prechodové uloženie H7/k6 (umožňuje demontáž) → drážkované spojenie v otvore kolesa pre kolesá s možnosťou zmeny formátu, pričom otvor závitovkového kolesa je navrhnutý tak, aby akceptoval drážkovanie bez silového spojenia. Drážkované spojenie prenáša plný krútiaci moment pri nulovej axiálnej vôli a zároveň umožňuje demontáž bez poškodenia otvoru. Spoločnosť Korea Ever-Power obrábala upravený vzor otvoru v tej istej výrobnej sérii kolesa – nevyžadovala sa žiadna úprava krytu. Čas zmeny formátu sa skrátil z 18 minút na 6 minút na formát.
Produkty Ever-Power v Kórei
Šnekové prevody pre baliace stroje
Často kladené otázky o baliacich strojoch
Závitovkové prevody v baliacich strojoch – otázky od výrobcov strojov a výrobných inžinierov
Zadajte závitovkový prevodový pohon vášho baliaceho stroja
Uveďte typ stroja, požiadavku na presnosť indexovania, frekvenciu cyklov, rozsah prevádzkových teplôt, požiadavku na stupeň krytia IP voči oplachovaniu a akýkoľvek rozsah prevodového pomeru zmeny formátu. Spoločnosť Korea Ever-Power vráti potvrdenú špecifikáciu závitovkového prevodu baliacej triedy s potvrdením zameniteľnosti a dodacou lehotou do jedného pracovného dňa.
Redaktor: Cxm



