雙螺桿擠出機(jī)與其他機(jī)型相比,一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是傳動(dòng)系統(tǒng)的不同。雙螺桿擠出機(jī)要求在一個(gè)受限的空間內(nèi)把動(dòng)力平均地分配到兩根螺桿上,這就是扭矩分配技術(shù)。不同的扭矩分配技術(shù),決定了齒輪箱的承載能力、甚至于直接影響整機(jī)的壽命和性能。
傳統(tǒng)的平行三軸式扭矩分配技術(shù)傳統(tǒng)的平行三軸式扭矩分配技術(shù)是一種成熟的雙螺桿擠出機(jī)傳動(dòng)技術(shù),國(guó)外雙螺桿擠出機(jī)的齒輪箱早期大多采用這種結(jié)構(gòu)。如傳統(tǒng)的平行三軸式傳動(dòng)原理圖所示,來(lái)自電機(jī)的動(dòng)力平行均勻地分配到A、B兩輸出軸上,即A、B軸各承擔(dān)50%的扭矩。由于A、B軸中心距的限制,B軸上齒輪相對(duì)較小,傳遞的扭矩值受限。所以B軸齒輪是
雙螺桿擠出機(jī)齒輪箱承載力的瓶頸,直接決定了齒輪箱所能傳遞的功率。
傳統(tǒng)平行三軸式傳動(dòng)原理圖
高扭矩平行三軸式扭矩分配技術(shù)為了提高B軸的輸出扭矩,改進(jìn)的結(jié)構(gòu)在B軸上設(shè)計(jì)了兩組齒輪傳動(dòng),這樣B軸輸出的扭矩理論上是改進(jìn)前的2倍,實(shí)現(xiàn)了高扭矩輸出,亨舍爾公司的高扭矩齒輪箱就是采用這種結(jié)構(gòu)。
高扭矩平行三軸式齒輪箱的優(yōu)點(diǎn)1 這種結(jié)構(gòu)中,A/B兩輸出軸及過(guò)渡軸中心都位于同一平面內(nèi),齒輪箱只有一個(gè)分型面,所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,裝配方便;
2 過(guò)渡軸采用浮動(dòng)布置,其上的兩斜齒輪與B軸上的兩嚙合齒輪處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),無(wú)需人為調(diào)整即可均載,傳動(dòng)可靠。
高扭矩平行三軸式齒輪箱的缺點(diǎn)1 安裝B軸的軸孔細(xì)長(zhǎng),加工精度難以保證,尤其對(duì)于小功率齒輪箱,這個(gè)問(wèn)題顯得更為突出。
2 B軸上的軸承始終承受較大負(fù)荷,且為彎扭聯(lián)合作用,B軸上軸承所承受的力隨著輸出扭矩的增加而增大,使軸承在受力磨損20000h后,達(dá)到齒輪軸和軸承的壽命極限,所以這種結(jié)構(gòu)的齒輪箱壽命受B軸軸承的制約。
3 由于B軸始終承受較大載荷,加速了軸承的磨損,造成B軸的徑向跳動(dòng)不斷增加直至失效,使該系統(tǒng)成為一個(gè)不穩(wěn)定的動(dòng)力系統(tǒng)。由于B軸的跳動(dòng),導(dǎo)致由其驅(qū)動(dòng)的螺桿也不穩(wěn)定,導(dǎo)致螺桿和機(jī)筒之間的間隙不均勻,造成物料在機(jī)筒內(nèi)的停留時(shí)間不均勻,從而影響產(chǎn)品品質(zhì)的一致性。
高扭矩平行三軸式傳動(dòng)原理圖
雙側(cè)對(duì)稱齒輪驅(qū)動(dòng)式扭矩分配技術(shù)如雙側(cè)對(duì)稱齒輪驅(qū)動(dòng)原理圖所示,輸出軸A和平行三軸式一樣,其上的軸承、齒輪等都有足夠的強(qiáng)度,安全系數(shù)高。
而B(niǎo)軸上的齒輪依然受制于兩螺桿的中心距,承載能力有限,這種結(jié)構(gòu)提供的解決辦法是將傳遞給B軸的扭矩等量分解到兩個(gè)過(guò)渡軸C/D上,在輸入端,過(guò)渡軸C/D上的齒輪同時(shí)與A軸上齒輪嚙合,在輸出端同時(shí)從上下兩個(gè)方向?qū)ΨQ地與B軸齒輪嚙合,這樣B軸齒輪在不增加齒寬的情況下,同時(shí)受到兩個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng),從而達(dá)到高扭矩驅(qū)動(dòng)的目的。
雙側(cè)對(duì)稱齒輪驅(qū)動(dòng)式齒輪箱的優(yōu)點(diǎn)1 由于兩過(guò)渡軸C/D對(duì)稱布置于B軸的兩側(cè),B軸的齒輪僅受到切向力,徑向力完全抵消,形成理想的力偶驅(qū)動(dòng)。同時(shí),B軸也僅承受純扭矩,沒(méi)有彎曲應(yīng)力,徹底消除了B軸上徑向軸承的負(fù)荷,B軸理論上永不磨損,使用壽命可達(dá)72000h。
2 該結(jié)構(gòu)不僅實(shí)現(xiàn)了高扭矩輸出,提高了生產(chǎn)效率,還增加了齒輪箱的使用壽命,更重要的是保證了扭矩分配系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于B軸上的軸承不受徑向力,從而不會(huì)發(fā)生因軸承磨損所帶來(lái)的徑向跳動(dòng),相應(yīng)的也就不會(huì)引起螺桿的徑向跳動(dòng),物料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間的一致性好。
雙側(cè)對(duì)稱齒輪驅(qū)動(dòng)式齒輪箱的缺點(diǎn)1 該結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,裝配難度大,制造成本較高。由于上下兩個(gè)過(guò)渡軸C/D與輸出軸A/B不在一個(gè)平面上,這樣給制造和裝配都帶來(lái)困難。
2 過(guò)渡軸C/D上齒輪與B軸齒輪嚙合,必須人為調(diào)整,以確保兩個(gè)過(guò)渡軸上的齒輪各自都真實(shí)準(zhǔn)確地把總扭矩的25%傳遞給B軸齒輪,也就是保證兩過(guò)渡軸齒輪均載,而且要確保在整個(gè)齒輪箱壽命期間,這個(gè)均載一直有效,這是這種結(jié)構(gòu)齒輪箱成功運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵所在。如果均載不理想,或者不能長(zhǎng)時(shí)間的維持這種均載狀態(tài),則直接影響齒輪箱使用壽命。
雙側(cè)對(duì)稱齒輪驅(qū)動(dòng)式傳動(dòng)原理圖