Retrofit de la caja de cambios con extrusora de doble tornillo: Revisa primero la distancia entre el eje y el centro

Un cambio de la caja de cambios de un extrusor con doble tornillo suele comenzar como un ejercicio de par y relación. La unidad existente tiene una velocidad de salida conocida y una potencia nominal, El proceso requiere un par específico, y comienza la búsqueda de algo que cumpla ambos números.

Entonces llegan los planos y el proyecto se detiene, porque los dos ejes de tornillo del extrusor están a una distancia fija entre sí, y que la distancia no es negociable.

Esto no es un problema de tolerancia de fabricación ni una cuestión de elegir la opción correcta de un catálogo. La distancia al centro del eje en una máquina de doble tornillo es una propiedad geométrica del cañón y del conjunto de tornillos, fijado antes de que existiera cualquier caja de cambios. Una unidad de reemplazo o bien tiene ejes de salida en los lugares correctos o no encaja, independientemente de lo que pueda transmitir.

Por qué la distancia central es fija

En la disposición de entrelazado co-rotatorio, que es el caso que aborda este artículo, Los dos tornillos se sitúan paralelos en el cañón, girando en la misma dirección mientras sus vuelos se cruzaban. Eso requiere una relación específica entre el diámetro del tornillo, Profundidad de vuelo, y la distancia entre ejes de los ejes. Si cambias la distancia central, los tornillos colisionan o dejan de entrelazarse.

El acuerdo debe ser confirmado antes de aplicar todo esto, Porque no es el único. Existen máquinas que giran en sentido contrario, donde los tornillos giran uno hacia el otro o se alejan y el motor tiene que imponer esa relación. No entrelazado, o tangencial, Existen máquinas, donde los tramos nunca se encuentran y los ejes están geométricamente libres entre sí. Existen máquinas cónicas de doble tornillo, donde los ejes del eje convergen y la distancia al centro ni siquiera es constante a lo largo del cañón. Cada uno impone diferentes restricciones a la caja de cambios, y los planos de la máquina en mano son los que determinan cuál de las dos se está tratando.

La literatura publicada de patentes sobre máquinas de doble tornillo describe esto como una distancia fija al centro entre los tornillos paralelos, tratada como un dado en la definición mecánica de la máquina. Es un parámetro de cañón y tornillo, no es un parámetro de conducción.

La consecuencia para la caja de cambios se indica claramente en la literatura de ingeniería sobre transmisiones extrusoras. Porque la distancia del centro del tornillo limita el espaciado del eje de salida, La distancia central de la caja de cambios también está limitada, y hay que hacerla pequeña. Esa es la fuente de toda la dificultad de diseño en cajas de cambios de doble hélice de alto par. No es que el par motor sea inusualmente grande. Es que el par tiene que transmitirse a través de dos ejes cuya separación está determinada por algo completamente distinto.

Así, una caja de cambios para un extrusor de doble tornillo es un dispositivo que debe cumplir dos restricciones externas a la vez: un requisito de par y velocidad del proceso, y un requisito de espaciado entre ejes según la geometría de la máquina. La primera es negociable en el sentido de que puedes elegir otra clase de par. La segunda no es.

Lo que la arquitectura hace con el par motor

Una vez que la distancia central es fija y pequeña, La arquitectura de la caja de cambios se ve obligada a un compromiso, Y entender ese compromiso hace que la cuestión de la compatibilidad sea mucho más clara.

Una disposición que se observa en esta clase es la disposición paralela de tres ejes, donde la potencia entra por el eje de entrada y se divide entre dos ejes de salida. Esa es una arquitectura entre varias, y cómo se realiza la división y cuán uniformemente es una propiedad del diseño específico. Hay que leerlo a partir de sus dibujos en lugar de asumirlo: Una unidad construida para una división uniforme y otra construida para soportar una carga desigual son disposiciones internas diferentes, y la figura total de par no los distingue.

Los ejes de salida muy próximos pueden limitar las dimensiones y la capacidad de los engranajes, pero el elemento limitante no puede inferirse solo a partir del espaciado de los ejes. Dependiendo de la arquitectura real, Materiales, Geometría, Rodamientos, Ejes, y condiciones clasificadas, El límite que rige puede variar. Establecelo a partir del diseño y de las calificaciones aprobadas por el fabricante para la caja de cambios específica.

Esto produce una situación que sorprende a quienes comparan hojas de datos. Dos cajas de cambios con el mismo par total nominal pueden tener arquitecturas internas bastante diferentes, diferentes proporciones de división, Componentes limitantes diferentes, y comportamiento diferente cuando uno carga más que el otro. El número en la placa con el nombre es un resumen, y el resumen oculta la estructura.

Algunos fabricantes publican una cifra específica de par o densidad de par. Compara estos valores solo cuando cada fabricante indique la definición, Unidades, y base utilizada. Sin definiciones alineadas ni condiciones clasificadas, Las cifras no respaldan una clasificación entre fabricantes ni un nivel industrial universal.

El objetivo de un proyecto de reemplazo es que la clase de par y la arquitectura estén acopladas en lugar de independientes. La disposición interna establece cuánto par puede pasar a través de los ejes de salida a un espacio dado, Por lo tanto, normalmente no se puede satisfacer la necesidad de más par manteniendo la misma disposición y sin cambiar nada más. Ese acoplamiento es la razón por la que la cuestión geométrica debe responderse primero.

La forma de llegar a esa pregunta es el dibujo del tornillo, no la antigua placa de cambio. Lo que necesita el juego de tornillos se deduce del diámetro del tornillo, Geometría de tornillos y requisitos de proceso, y esos provienen de la documentación de cañón y tornillo. Trabajar hacia atrás desde la clasificación de la unidad que se va a reemplazar es trabajar hacia atrás respecto al compromiso que se hizo cuando se eligió esa unidad, que pudo haber sido una decisión espacial o de entrega más que una decisión de servicio. La placa con el nombre indica lo que tiene la máquina, no es lo que necesita la máquina.

No todos los discos de doble tornillo son 1:1

Una suposición que causa problemas en los proyectos de reemplazo es que los dos ejes de salida siempre giran a la misma velocidad. La literatura de patentes publicada describe máquinas de doble tornillo en las que ambos tornillos funcionan a velocidades diferentes, una configuración adoptada para reducir la degradación de ciertos materiales.

Eso importa por dos razones. Primera, Una caja de cambios que produce dos velocidades de salida diferentes tiene una disposición interna distinta a una que produce velocidades iguales, y ambos no son intercambiables. Segundo, si la máquina existente hace funcionar los tornillos a diferentes velocidades, una caja de cambios de repuesto con un 1:1 salida cambiará el proceso, No solo el hardware.

La relación de dirección rotacional es nuevamente una variable separada, y está ligado a si los tornillos están entrelazados o no, y al comportamiento de transmisión previsto.

La comparación que realmente lo decide

La mayoría de las filas de esta tabla son las preguntas que se hacen a un Caja de cambios de alto par para extrusoras de doble tornillo En la fase de investigación, y los que no pueden responderse suelen ser los que la investigación aún no ha incluido.

La forma productiva de abordar esto es mediante una comparación de dibujo, Hecho antes de cualquier discusión sobre el par. La cuestión no es cuál caja de cambios es mejor. Es si la instalación existente y un reemplazo candidato comparten el mismo marco geométrico.

Las filas uno y doce son el par que más a menudo decide un proyecto tarde y de forma costosa. La distancia central medida en frío en una caja de cambios que funciona caliente es un número que describe una máquina diferente a la que está en servicio. El cañón y la caja de cambios se expanden en diferentes cantidades, y la disposición de montaje determina cómo se acomoda esa expansión. Una unidad cuya distancia fría al centro coincide pero cuyo crecimiento térmico difiere del original puede desarrollar un desalineamiento creciente en el acoplamiento de salida a medida que sube a la temperatura, Dependiendo de cómo estén conectados ambos y de cómo se compense la expansión entre ellos. Es un tema que hay que comprobar, no una predicción de que el ajuste fracasará.

Dónde falla la medición

La medición en sí merece ser mencionada, Porque lo hacen más personas de las que están preparadas para hacerlo con precisión.

La distancia central es la distancia entre los dos ejes del eje de salida. En una unidad en servicio, Eso significa medir entre las dos superficies del eje, Corrigiendo para los dos radios, y hacerlo en más de una posición axial para detectar cualquier error de paralelismo en la instalación existente. Si la caja de cambios existente se está reemplazando por una avería, La carcasa puede estar distorsionada, y medirlo producirá la distorsión en lugar de la intención de diseño.

La referencia fiable es el extrusor, no la caja de cambios antigua: Distancia central del cilindro del tornillo, tomado del dibujo del cañón o medido en la cara del extremo del cañón. Ese es el número que tiene que igualar la nueva caja de cambios. La vieja caja de cambios es prueba de lo que había, y puede que en sí mismo haya sido un compromiso.

Donde falta el dibujo del cañón, la medición debe hacerse en el propio cañón, Y tiene que hacerse correctamente. Con los tornillos retirados, Indica cada calibre en la cara final y deriva los dos centros, o usar tapones expansivos en ambos diámetros y medir entre ellos. Toma la lectura en más de una posición axial a lo largo del ánima, porque un par de orificios puede ser paralelo en la cara y fuera de paralelo más adentro, y la caja de cambios heredará la condición que tenga el cañón. Registrar la temperatura del cañón en el momento de la medición; Un calibre medido en un cañón frío es la figura fría, y la unidad que se atornilla alcanzará una temperatura diferente en servicio.

La forma del extremo del eje es el segundo fallo frecuente. Dos unidades pueden tener la misma distancia central y diferentes estrías de eje de salida, Diferentes diámetros de los extremos del eje, o diferentes posiciones axiales del hombro del eje. Todos estos son visibles en un dibujo y ninguno en una hoja técnica.

Qué pide el juego de tornillos del disco

Hay una cosa más que debería estar en la comparación porque limita la respuesta: La caja de cambios no es libre de imponer su propia idea de reparto de carga en los tornillos.

En una máquina de entrelazamiento, los tornillos están acoplados mecánicamente a través del fundido y a través de su propia geometría, y el par que cada uno lleva depende del proceso, no de la caja de cambios. En una disposición no entrelazada o tangencial, los dos ejes son más independientes y pueden funcionar a velocidades diferentes, lo que significa que las cargas instantáneas en los dos ejes de salida pueden diferir sustancialmente.

Para una caja de cambios, Esta es una pregunta sobre cómo están conectados internamente los dos ejes de salida y qué ocurre cuando uno de ellos sufre una carga mayor que el otro. Un diseño con una asumida de división pareja es un diseño que se comportará de forma diferente a uno construido para acomodar uno desigual. Esto no es algo que se pueda resolver mirando la cifra total de par.

El orden en que deben hacerse las dos preguntas

La cuestión geométrica viene primero, y se responde a partir del dibujo del barril o, donde ese dibujo falta, desde una medición adecuada de los calibres del cañón hasta la precisión de la que depende el ajuste. Esa medición es un trabajo de metrología, No un cheque con cinta métrica: La tolerancia que importa es la tolerancia del ajuste, y se mide con los instrumentos y el método que la propia documentación de la máquina exige. Una unidad que cumple el requisito de par y no alcanza la distancia central no es candidata bajo ningún precio, y descubrirlo antes de la orden no cuesta nada salvo el tiempo para medir correctamente.

La cuestión del par viene después, Y es la más difícil, Porque depende de lo que se le pida al juego de tornillos que haga más que de lo que diga la caja de cambios existente. Una unidad que encaja perfectamente y está en la clase arquitectónica equivocada para el trabajo solo se descubre después de la instalación, funcionando en condiciones de proceso para las que nunca fue diseñado, y ese fracaso cuesta una temporada de producción.

Ambos fallos provienen de la misma raíz, que trata una caja de cambios de doble tornillo como una mercancía nominal para el par motor en lugar de como la interfaz mecánica entre un motor y una geometría de tornillo fijo. El primer filtro no cuesta nada y elimina la mayor parte del campo. La segunda requiere los datos del proceso, y ninguna hoja de datos lo responde.

Para una consulta de reforma, Los cuatro documentos que hacen que el filtro geométrico sea responsable son el dibujo existente de la caja de engranajes, el estirado del cañón con los centros del ánima del tornillo, El dibujo del vástago del tornillo, y el motor y la disposición de acoplamiento. Donde no existe el dibujo del cañón, La medida del ánimo descrita anteriormente lo representa. Esos pueden ser enviado a través de la página de contacto, y la cuestión del ajuste puede resolverse antes de que se abra la cuestión del par.