Замена изношенных винтовых элементов в стекловолоконно-укрепленной конвейерной линии

Стеклопластики предъявляют высокие требования к элементам шнеков двухшнековых экструдеров.

При непрерывном компаундировании стеклянные волокна многократно контактируют с транспортирующими элементами, смесительными блоками и другими смешивающими компонентами. Со временем это абразивное воздействие может постепенно изнашивать витки шнека, кромки и рабочие поверхности, особенно в зонах транспортировки и смешивания с высокой нагрузкой.

В рамках данного проекта заказчик эксплуатировал двухшнековую линию компаундирования для стеклопластиков на основе инженерных пластиков. После длительной эксплуатации на нескольких элементах шнека обнаружился заметный износ, и заказчик планировал заменить изношенные компоненты, сохранив существующий вал и пригодные для повторного использования элементы.

Основная задача заключалась не просто в изготовлении новых элементов шнека. Запасные части также должны были точно соответствовать существующей конфигурации шнека, шлицам вала и соседним элементам.

После снятия комплекта шнеков было обнаружено, что износ сконцентрирован в основном в нескольких секциях транспортировки и смешивания.

Типичные признаки включали:

• Уменьшение наружного диаметра витков шнека
• Скругленные кромки на изношенных рабочих поверхностях
• Неравномерный износ между различными элементами
• Видимые следы абразивного износа, вызванного переработкой стекловолокна
• Увеличенный зазор между элементами шнека и цилиндром

Эти изменения могут казаться постепенными, но они могут влиять на поведение всего комплекта шнеков при переработке.

По мере износа профиля шнека эффективность транспортировки материала может снижаться. В зонах смешивания изношенные поверхности смесительных блоков также могут изменять условия сдвига и обмена материалом.

По этой причине решение о замене основывалось как на состоянии отдельных элементов, так и на их положении в общей конфигурации шнека.

В двухшнековом экструдере использовалась модульная конструкция шнека, позволяющая снимать отдельные элементы с шлицевого вала.

После осмотра не все элементы достигли одинакового уровня износа.

Некоторые элементы все еще были пригодны для дальнейшего использования, в то время как несколько компонентов в зонах с повышенным износом требовали замены.

Замена только поврежденных секций предлагала несколько преимуществ:

• Снижение стоимости запасных частей
• Уменьшение ненужной замены пригодных компонентов
• Упрощение планирования технического обслуживания
• Сохранение существующей конфигурации шнека
• Сокращение времени подготовки по сравнению с заменой всего комплекта

Однако частичная замена требует точного контроля размеров.

Новый элемент нельзя просто установить рядом с сильно изношенным элементом, не проверив разницу в геометрии и состоянии сборки.

Перед изготовлением запасных частей изношенные элементы были измерены и сравнены с оставшимися компонентами шнека.

Осмотр был сосредоточен на:

• Наружный диаметр шнека
• Длина элемента
• Геометрия витка
• Шаг и направление шнека
• Структура смесительного блока
• Профиль внутреннего шлицевого соединения
• Размеры торцевой поверхности
• Положение в общей компоновке шнека

Для изношенных образцов измеренные размеры не всегда могут рассматриваться как исходные проектные размеры.

Наиболее сильно изношенные участки могли уже потерять часть своего первоначального профиля. Поэтому при реконструкции размеров необходимо также учитывать соседние элементы, не изношенные эталонные поверхности, размеры вала и общую компоновку шнека.

Это особенно важно для проектов замены OEM, когда оригинальный производственный чертеж недоступен.

Внутреннее шлицевое соединение является одним из важнейших интерфейсов в модульной системе шнеков.

Запасные элементы шнека должны правильно надеваться на существующий вал, обеспечивая надежную передачу крутящего момента.

Поэтому были проверены следующие детали:

• Геометрия внутреннего шлицевого соединения
• Профиль и размеры зубьев
• Состояние отверстия элемента
• Осевое прилегание
• Контакт торцевой поверхности
• Совместимость с соседними элементами

Компоновка шнека также была зафиксирована перед окончательным производством, чтобы запасные элементы могли быть установлены в их первоначальные функциональные положения.

При компаундировании стеклопластиков это особенно важно в зонах смешивания и перехода, где изменение геометрии или последовательности может повлиять на дисперсию, распределение волокон и время пребывания материала.

Стеклопластики создают значительно более абразивный износ, чем многие неполимерные материалы.

Поэтому при выборе материала следует учитывать:

• Содержание стекловолокна
• Тип полимера
• Скорость вращения шнека
• Местное давление
• Интенсивность смешивания
• Требуемый срок службы
• Положение износа в конфигурации шнека

Для применений с высоким износом могут рассматриваться закаленные инструментальные стали или подходящие порошковые металлургические материалы, в зависимости от условий эксплуатации.

Цель состоит не просто в выборе материала с самой высокой твердостью.

Необходимо совместно учитывать износостойкость, ударную вязкость, стабильность размеров и совместимость с условиями переработки.

Различные зоны шнека также могут требовать различных стратегий выбора материала. Например, сильно нагруженный смесительный блок может испытывать иные условия износа, чем относительно низконапорный транспортировочный блок.

После подтверждения требуемых размеров и спецификации материала запасные элементы были изготовлены в соответствии с существующим оборудованием.

Производственный процесс был сосредоточен на нескольких критических моментах:

• Точная обработка профиля шнека
• Постоянная длина элемента
• Точная обработка шлицевого соединения
• Контролируемая термообработка
• Точность торцевой поверхности
• Финишная обработка поверхности
• Проверка размеров перед поставкой

Для запасных частей согласованность с существующим комплектом шнека так же важна, как и размеры отдельного компонента.

Даже правильно изготовленный элемент может вызвать проблемы при сборке, если его суммарная длина, прилегание шлицевого соединения или переход к соседним элементам некорректны.

Перед отправкой запасные элементы шнека были проверены на соответствие размеров и совместимость при сборке.

Проверка включала:

• Наружный диаметр
• Общая длина
• Внутреннее шлицевое соединение
• Геометрия торцевой поверхности
• Состояние поверхности
• Согласованность профиля
• Совместимость с указанным интерфейсом вала

Цель состояла в том, чтобы гарантировать, что заказчик сможет заменить изношенные компоненты, не меняя существующий вал или полную компоновку шнека.

Изношенные элементы шнека были заменены в выявленных зонах с высоким износом, в то время как пригодные для повторного использования элементы остались в эксплуатации.

Это позволило заказчику сохранить существующую модульную конфигурацию шнека, заменив компоненты, наиболее подверженные абразивному износу от стекловолокна.

Для такого типа проектов технического обслуживания основная ценность частичной замены заключается не просто в снижении стоимости компонентов.

Успешная замена также зависит от:

• Правильного определения фактической зоны износа
• Точной реконструкции изношенных размеров
• Правильного выбора материала
• Надежной совместимости шлицевого соединения
• Правильного согласования с существующими элементами
• Проверки состояния цилиндра и вала

Если эти факторы игнорируются, новые элементы шнека могут не восстановить ожидаемое рабочее состояние или преждевременно износиться.

Компаундирование стеклопластиков может вызывать концентрированный абразивный износ в транспортирующих, смесительных и смешивающих секциях двухшнекового экструдера.

Когда износ ограничен определенными областями, замена всего комплекта шнеков может не потребоваться.

Путем определения фактических зон износа, реконструкции исходной геометрии и точного согласования запасных элементов с существующим валом и компоновкой шнека, изношенные компоненты часто могут быть заменены индивидуально или по функциональным секциям.

Для запасных элементов шнека OEM чертежи полезны, но не всегда обязательны. Существующие образцы, данные вала, конфигурация шнека и информация о переработке также могут служить основой для инженерной оценки.