Приводы для резинотехнической и полимерной промышленности: редукторы, двигатели, тормоза и муфты
Переработка пластмасс и резины — это совершенно особый класс задач для приводного оборудования. Шнек экструдера передаёт на редуктор не только крутящий момент, но и осевую силу до 1 500 кН — это как ставить на выходной вал многотонный пресс. Каландр прокатывает резиновую смесь между четырьмя валками одновременно, и любое биение приводов выводит толщину полотна за допуск. Литьевая машина за 0,3 секунды разгоняет шнек впрыска от нуля до полных оборотов и так же резко останавливает — это режим, который убивает обычные муфты за месяцы. Поэтому здесь почти всегда стоят узкоспециализированные серии: редукторы экструдеров с упорным подшипником, гидростанции литьевых машин с точностью удержания давления ±1 %, гидромуфты для тяжёлого пуска грануляторов и Banbury-смесителей.
Типовые задачи отрасли
- Главный привод одночервячных экструдеров для производства труб ПЭ/ПП, плёнки, кабельной изоляции и профилей — мощность 22–630 кВт, осевая нагрузка на шнек до 800 кН
- Главный привод двухчервячных экструдеров компаундирования пластика и линий ПВХ-труб — 75–2 200 кВт, распределённый момент на два параллельных вала, осевая нагрузка до 1 500 кН на шнек
- Гидростанции литьевых машин термопластов 30–450 кВт — впрыск, удержание давления, смыкание формы, привод горячеканальных систем
- Привод 4-валковых каландров резинотехнических предприятий 75–300 кВт — синхронное вращение четырёх валков с допуском по биению ≤ 0,02 мм
- Привод вулканизаторов шин (форматоры-вулканизаторы) — гидравлическое смыкание полуформ, привод диафрагмы, паровые клапаны
- Главный привод смесителей Banbury (закрытых смесителей) для резиновых смесей — 250–2 200 кВт, тяжёлый пуск под нагрузкой через гидромуфту
- Грануляторы пластмасс и линии переработки полимерной плёнки — мотор-редукторы с защитой от заклинивания, дробилки отходов и обрезков
- Валковые мешалки и двухвалковые вальцы резинотехнических производств — низкая частота вращения, демпфирование пиковых моментов через упругие муфты
Редукторы экструдеров и каландров
Главное отличие редуктора экструдера от любого индустриального редуктора — встроенный осевой упорный подшипник, который воспринимает обратное усилие от шнека (расплав давит на шнек в сторону мотора). У одночервячного экструдера это 200–800 кН, у двухчервячного — до 1 500 кН на каждый вал, что превышает осевую нагрузку любого общепромышленного редуктора в 5–10 раз. Поэтому на этом рынке доминируют узкоспециализированные серии: CGC ZLYJ — классический выбор для одночервячных экструдеров с осевым блоком на тарельчатых пружинах или роликовых упорных подшипниках, CGC SZ — для двухчервячных с распределительным блоком и параллельными выходными валами. Каландры резинотехнических предприятий используют другую категорию — тяжёлые тоннажные редукторы с шевронной передачей и тихоходные планетарные блоки, где критична синхронизация четырёх валков.
Редукторы одночервячных экструдеров (серия CGC ZLYJ)
Это специализированная серия редукторов, разработанная именно под одношнековые экструдеры пластмасс. Конструкция: цилиндрический редуктор с двумя или тремя ступенями + встроенный осевой упорный блок на выходном валу со стороны шнека. Упорный блок выполнен либо на пакете тарельчатых пружин (для лёгких режимов до 400 кН), либо на коническо-роликовых упорных подшипниках (до 800 кН). Принудительная циркуляционная смазка с маслоохладителем — обязательна, так как тепло от подшипников и шестерён в режиме S1 не успевает рассеиваться. Серия CGC ZLYJ 112–450 покрывает мощности от 22 до 630 кВт и закрывает 90 % задач по экструзии труб, плёнки, кабельной изоляции и профилей.
- — Встроенный осевой упорный подшипник на 200–800 кН
- — Передаточное отношение 8–20 (под скорость шнека 60–120 об/мин)
- — Принудительная циркуляционная смазка с маслоохладителем
- — Сервис-фактор ≥ 1,5 для длительного режима S1
- — Контроль температуры масла и подшипников Pt100
Редукторы двухчервячных экструдеров (серия CGC SZ)
Двухчервячные экструдеры компаундирования и линии ПВХ-труб требуют редуктора другого типа — с распределением момента от входного вала на два параллельных выходных вала, синхронно вращающихся в одну сторону (co-rotating) или встречно (counter-rotating). Между валами межосевое расстояние всего 30–80 мм, поэтому шестерни идут через промежуточные паразитные валы. На каждом выходном валу — свой осевой упорный блок до 1 500 кН. Серия CGC SZ закрывает диапазон 75–2 200 кВт, входит как штатное решение в линии BAUSANO, KraussMaffei и большинство китайских производителей экструдеров. Для линий ПВХ-труб с двумя шнеками контр-направления критично точное угловое позиционирование шнеков относительно друг друга — задаётся при сборке редуктора и контролируется по фазовым меткам.
- — Распределение момента на два параллельных вала
- — Осевой упорный блок 800–1 500 кН на каждом выходном валу
- — Точное угловое позиционирование шнеков (зазор между шнеками ≤ 0,1 мм)
- — Принудительная смазка с фильтрацией 10 мкм и маслоохладителем
- — Сервис-фактор ≥ 1,8, контроль вибрации и температуры в реальном времени
Редукторы 4-валковых каландров
Каландры резинотехнических производств — это четыре массивных валка диаметром 400–800 мм, которые синхронно прокатывают резиновую смесь до толщины полотна 0,3–6 мм с допуском по толщине ±0,02 мм. Каждый валок имеет собственный мотор-редукторный блок (групповой привод от одного двигателя через шестерёнчатую раздаточную коробку давно вытеснен индивидуальным ПЧ-приводом). Используются тяжёлые цилиндрические редукторы с шевронной передачей выходной ступени — серия CGC ZSY. Шевронные шестерни компенсируют осевые усилия и работают тише прямозубых при окружных скоростях 8–15 м/с. Между редуктором и валком — карданный шпиндель с компенсацией смещения при тепловом расширении валка.
- — Передаточное отношение 16–63
- — Шевронная или косозубая выходная ступень
- — Мощность 75–300 кВт на валок
- — Сервис-фактор ≥ 2,0 (нагрузка на валок переменная)
- — Совместимость с карданным шпинделем (фланец под универсальный шарнир)
Привод смесителей Banbury и валковых мешалок
Закрытый резиносмеситель Banbury — это двухроторный смеситель с массивными лопастями, которые перемалывают резиновую смесь под давлением плунжера. Пуск под полной нагрузкой (масса смеси 50–620 кг), пиковый момент в 2,5 раза выше номинального. Решение — двигатель + гидромуфта Jiaohua + тяжёлый цилиндрический редуктор. Гидромуфта обеспечивает мягкий пуск и защищает двигатель от пиковых перегрузок при попадании в смесь твёрдых включений. Двухвалковые вальцы (open mill) используют классические редукторы CGC ZSY или планетарные блоки с большим передаточным числом и фрикционным регулированием скорости валков (один валок медленнее другого на 10–20 %, это создаёт сдвиговое напряжение в резине).
- — Сервис-фактор ≥ 2,5 для Banbury, ≥ 1,8 для вальцов
- — Мощность 250–2 200 кВт (Banbury), 75–250 кВт (вальцы)
- — Совместимость с гидромуфтой Jiaohua YOX/YOTX
- — Принудительная смазка с теплообменником
- — Усиленные подшипники под радиальную нагрузку от валков
Мотор-редукторы конвейеров профилей и охлаждения
После экструдера или литьевой машины готовый профиль идёт на калибровочный стол, ванну охлаждения и тянущее устройство. Здесь работают индустриальные мотор-редукторы Boneng K (коническо-цилиндрические) и F (параллельные) общепромышленного назначения — мощность 0,55–22 кВт, IP55, тяжёлый пуск с частотой 30–60 пусков в час под лёгкой нагрузкой. На тянущих устройствах с гусеничной подачей профиля важна точность поддержания скорости — используется обратная связь по энкодеру и регулирование через ПЧ.
- — K-серия или F-серия мотор-редукторов 0,55–22 кВт
- — Класс защиты IP55, для влажных зон IP65
- — Регулирование скорости через ПЧ с обратной связью
- — Сервис-фактор не менее 1,5 для частых пусков
- — Опция установки энкодера для тянущих устройств
Электродвигатели
Главный привод экструдера или каландра — это электродвигатель постоянного тока (на старых установках) или асинхронный двигатель с ПЧ (на современных). Двухчервячные экструдеры компаундирования и Banbury-смесители доходят до 2 200 кВт на 6 кВ, и здесь без высоковольтных машин не обойтись. Важная особенность экструзии и каландрования — режим S1 с регулированием скорости в широком диапазоне 1:10–1:20, что требует двигателей с принудительным охлаждением (тепло от ротора надо отводить независимо от частоты вращения вентилятора на валу).
Главный привод одночервячных экструдеров
Асинхронные двигатели общепромышленной серии Wolong YE3/YE4 мощностью 22–630 кВт, 380 В или 660 В, работающие через ПЧ. Для регулирования в диапазоне 1:10 и шире требуется принудительное охлаждение независимым вентилятором (модификация «FV» — forced ventilation). Класс изоляции F с тепловым резервом по B обеспечивает долговечность при 24/7 нагрузке.
- — Мощность 22–630 кВт, 380/660 В
- — Совместимость с ПЧ (NEMA MG1 Part 31, изоляция F+)
- — Принудительное охлаждение IC416 (независимый вентилятор)
- — Энкодер с разрешением не менее 1024 имп/об
- — Класс защиты IP55
Главный привод двухчервячных экструдеров и Banbury
Высоковольтные асинхронные двигатели серии Wolong WD3000 / YHTM мощностью 500–2 500 кВт на 6 или 10 кВ. На двухчервячных линиях компаундирования с производительностью 5–20 т/ч стоят машины 800–1 600 кВт. На Banbury-смесителях большой ёмкости (270–620 кг) — 1 200–2 200 кВт. Принудительное охлаждение IC81W (вода-воздух) — обязательно, так как режим работы постоянный и тепло от ротора нужно отводить эффективно.
- — Мощность 500–2 500 кВт, 6/10 кВ
- — Принудительное охлаждение IC81W (теплообменник вода-воздух)
- — Совместимость с ВВ-ПЧ (классы изоляции F+, импульсная стойкость)
- — Изолированный подшипник со стороны не-привода (защита от токов вала)
- — Контроль температуры обмоток и подшипников Pt100
Двигатели гидростанций литьевых машин
Литьевая машина термопластов — это, по сути, гидравлический пресс с впрыском. Главный двигатель привода насоса гидростанции работает в режиме переменной нагрузки: высокое давление при впрыске и удержании, низкая нагрузка во время охлаждения формы. Применяются асинхронные двигатели Wolong YE3 30–450 кВт с возможностью работы через ПЧ для энергосбережения (вариант servo-pump позволяет снизить расход энергии на 30–50 % по сравнению с насосом постоянной производительности). Серво-привод гидростанции — комбинация двигателя со встроенным энкодером и аксиально-поршневого насоса с регулированием по сигналу управления.
- — Мощность 30–450 кВт, 380 В
- — Совместимость с ПЧ для режима servo-pump
- — Встроенный энкодер (для серво-приводных гидростанций)
- — Класс защиты IP55, изоляция F
- — Тепловой запас под режим S6 (60 % продолжительности включения)
Двигатели каландров и валковых мешалок
Каландры с индивидуальным приводом каждого валка используют асинхронные двигатели 75–300 кВт через ПЧ. Особенность — требование высокой точности удержания скорости (±0,1 %) и точной синхронизации между валками. Применяются двигатели Wolong с энкодером 4096 имп/об и ПЧ-приводом векторного управления. Двигатели Banbury-смесителей 1 200–2 200 кВт работают на 6 кВ через гидромуфту, поэтому требований к ПЧ обычно нет — пуск обеспечивает гидромуфта, регулирование скорости не требуется.
- — 75–300 кВт для каландров (через ПЧ векторного управления)
- — 1 200–2 200 кВт для Banbury (6 кВ, прямой пуск через гидромуфту)
- — Энкодер с разрешением не менее 4096 имп/об (каландры)
- — Точность удержания скорости ±0,1 % (каландры)
- — Тепловой запас на режим S4 при частых пусках
Гидравлика и системы управления давлением
В резинотехнической и полимерной промышленности роль традиционных промышленных тормозов меньше, чем в металлургии или горнодобыче. Зато здесь критична другая система — гидравлика. Литьевая машина термопластов — это гидравлический пресс с точностью удержания давления впрыска ±1 %; вулканизатор шин — это гидравлический смыкающий механизм на 2 500–6 000 кН; форматор-вулканизатор использует пар под давлением 15–25 бар внутри диафрагмы. Подбор гидравлических компонентов — насосов, клапанов, гидростанций и теплообменников — определяет производительность всей линии и стабильность размеров готовой продукции. Это область, где Donly, Huade и Hengli закрывают 80 % задач отрасли.
Гидростанции литьевых машин термопластов
Полнофункциональная гидростанция Donly для литьевой машины — это маслобак 200–2 000 л, аксиально-поршневой насос (или серво-насос с двигателем Wolong), пакет пропорциональных клапанов Huade для впрыска и удержания давления, теплообменник DEO для отвода тепла, фильтрация 10 мкм. Точность удержания давления впрыска ±1 % обеспечивается замкнутым контуром регулирования с датчиком давления и пропорциональным клапаном Huade серии 4WRZ. Отдельная подсистема — привод горячеканальной системы, поддерживающей температуру расплава в литниковых каналах ±2 °C.
- — Маслобак 200–2 000 л с фильтрацией 10 мкм
- — Аксиально-поршневой насос или серво-насос (servo-pump)
- — Пропорциональные клапаны Huade серии 4WRZ/4WRPH
- — Теплообменник DEO с водяным охлаждением (отвод 30–80 кВт тепла)
- — Точность удержания давления впрыска ±1 %
Гидравлика вулканизаторов шин
Форматор-вулканизатор для производства шин — это пресс с гидравлическим смыканием полуформ (2 500–6 000 кН), пневмо-гидравлическим приводом диафрагмы и системой подачи пара 15–25 бар внутрь диафрагмы для нагрева сырой шины. Гидравлические клапаны Huade и насосы Hengli обеспечивают плавное смыкание и удержание полуформ во время вулканизации (15–25 минут на цикл). Для линий многомашинных вулканизаторов (8–24 пресса) общая гидростанция Donly с распределителем давления и компенсаторами объёма.
- — Усилие смыкания 2 500–6 000 кН
- — Гидроклапаны Huade серии DBE/DBET для регулирования давления
- — Аксиально-поршневой насос Hengli с регулируемой производительностью
- — Точность удержания усилия смыкания ±2 %
- — Совместимость с системой подачи пара 15–25 бар
Системы охлаждения экструдеров и пресс-форм
Расплав на выходе из экструдера имеет температуру 180–280 °C, и для калибровки трубы или плёнки её надо быстро охладить до 60–80 °C. Это задача больших пластинчатых теплообменников DEO DFL/DFLA с производительностью отвода тепла 50–500 кВт. На литьевых машинах система охлаждения пресс-формы обеспечивает равномерный отвод тепла через каналы в полуформах — точность поддержания температуры формы ±1 °C напрямую влияет на стабильность размеров отливаемой детали. Используются термостатирующие установки с пластинчатыми теплообменниками DEO и циркуляционными насосами.
- — Производительность отвода тепла 50–500 кВт
- — Пластинчатые теплообменники из нерж. стали AISI 304/316
- — Точность поддержания температуры пресс-формы ±1 °C
- — Циркуляционные насосы на воде или этиленгликоле
- — Двухконтурная система: охлаждение формы и охлаждение масла
Гидрокомпоненты литьевых машин и прессов
INI Hydraulic — поставщик гидрокомпонентов для литьевых машин и прессов: аксиально-поршневые насосы с регулированием по давлению и расходу, гидроцилиндры впрыска и смыкания, гидрораспределители. Для крупных линий компаундирования и регенерации полимерных отходов применяются комплектные гидростанции Donly с управлением через ПЛК Inovance. Привод горячеканальных систем — отдельный компактный гидроблок с пропорциональным регулированием давления.
- — Аксиально-поршневые насосы 30–500 см³/об
- — Гидроцилиндры с защитой от ударных нагрузок
- — Управление через ПЛК Inovance с обратной связью по давлению
- — Совместимость с пропорциональными клапанами Huade
- — Двойная фильтрация 10 мкм + 25 мкм для длительного срока службы
Муфты
В резинотехнических и полимерных линиях применяются три типа муфт. Зубчатые муфты — на главных приводах экструдеров между двигателем и редуктором, передают момент 50–500 кН·м с компенсацией смещений валов после прогрева. Гидродинамические муфты — на тяжёлых пусках Banbury-смесителей и грануляторов под нагрузкой, обеспечивают мягкий старт и защиту двигателя от перегрузок. Упругие пальцевые муфты — на каландрах и валковых мешалках для виброгашения и компенсации небольших смещений между редуктором и валком. Карданные шпиндели применяются между редуктором каландра и валком — компенсируют осевое смещение валка при тепловом расширении.
Зубчатые муфты главного привода экструдеров
Между двигателем Wolong и редуктором CGC ZLYJ или CGC SZ устанавливается зубчатая барабанная муфта Yongjing GIICL или эквивалент. Передаёт момент 50–500 кН·м с компенсацией радиального, осевого и углового смещения валов. Бочкообразная форма зуба обеспечивает работу при угловых смещениях до 1°. Густая смазка через тавотницу с интервалом обслуживания 6 месяцев. Для крупных линий компаундирования с двигателями 1 500–2 500 кВт применяются увеличенные типоразмеры муфт с балансировкой G6.3.
- — Момент 50–500 кН·м
- — Компенсация углового смещения до 1°
- — Совместимость с фланцем редуктора экструдера
- — Балансировка G6.3 при окружных скоростях > 15 м/с
- — Интервал обслуживания густой смазки 6 месяцев
Гидродинамические муфты Banbury и грануляторов
Серия Jiaohua YOX/YOTX — гидромуфты с заполнением маслом, обеспечивающие мягкий пуск тяжёлых машин под нагрузкой. На Banbury-смесителях 1 200–2 200 кВт пуск под полной загрузкой смеси (550–620 кг резиновой массы) без гидромуфты создавал бы пиковый ток в 6–8 раз выше номинального — это недопустимо для сети завода. Гидромуфта плавно разгоняет ротор за 5–15 секунд, ограничивая пусковой ток на уровне 1,5–2 номинала. На грануляторах переработки полимерных отходов аналогичная схема — гидромуфта YOX между двигателем и редуктором гранулятора защищает оборудование от ударов при попадании металлических включений.
- — Скольжение в номинале 2–4 %
- — Плавкая пробка 145–160 °C
- — Заполнение маслом 70–85 % объёма
- — Тепловой запас на 4–6 пусков в час
- — Совместимость с фланцем двигателя 6 кВ Wolong
Упругие пальцевые муфты каландров и вальцов
Между редуктором CGC ZSY и валком каландра ставится упругая муфта Longxuan LX или Yongjing LMC с эластичными пальцами. Эластичные элементы демпфируют пульсации момента при прокатывании неоднородной резиновой смеси и компенсируют небольшие смещения. На вальцах двухвалковых смесителей упругие муфты гасят пиковые нагрузки при попадании в зазор твёрдого включения — это спасает редуктор от ударного разрушения зубьев. Срок службы эластичных элементов в условиях вибрации каландра — не менее 30 000 часов.
- — Момент 5–125 кН·м
- — Компенсация радиального смещения 0,2–1,0 мм
- — Эластичные элементы из NBR/полиуретана
- — Срок службы не менее 30 000 часов
- — Стойкость к маслам и резиновой пыли
Карданные шпиндели каландров
Между редуктором каландра и валком устанавливается карданный шпиндель Yongjing SWP/SWC. Его задача — компенсировать осевое смещение валка при тепловом расширении (валок диаметром 600 мм при нагреве с 20 до 80 °C удлиняется на 0,5 мм) и угловое смещение при регулировании зазора между валками. Карданное соединение позволяет работать при перекосе до 5–8° на каждом шарнире. Стальные кованые крестовины с подшипниками качения, балансировка перед установкой по ГОСТ 22061-76.
- — Момент 50–250 кН·м
- — Допустимый угол перекоса в шарнире до 8°
- — Компенсация осевого смещения 5–20 мм
- — Стальные кованые крестовины с подшипниками качения
- — Балансировка перед установкой по ГОСТ 22061-76
Галерея применений
Наши решения для отрасли
Бренды портфеля SDS, которые покрывают типовые применения в этой отрасли.
- CGCспециализированные редукторы экструдеров — серия ZLYJ для одночервячных (22–630 кВт, осевая нагрузка до 800 кН), серия SZ для двухчервячных (75–2 200 кВт, до 1 500 кН на вал); тяжёлые ZSY для каландров и вальцов
- WOLONGвысоковольтные двигатели WD3000/YHTM для крупных экструдеров и Banbury-смесителей 500–2 500 кВт; общепромышленные YE3/YE4 для гидростанций литьевых машин и одночервячных линий
- BONENGмотор-редукторы K и F серий 0,55–22 кВт для конвейеров профилей, тянущих устройств и вспомогательных приводов линий калибровки и охлаждения
- DONLYгидростанции литьевых машин 30–450 кВт с точностью удержания давления ±1 %; общие гидростанции линий вулканизаторов шин и компаундирования
- HUADEгидравлические пропорциональные клапаны 4WRZ/4WRPH для литьевых машин, клапаны DBE/DBET для гидравлики вулканизаторов шин
- INIгидрокомпоненты литьевых машин и прессов — аксиально-поршневые насосы, гидроцилиндры впрыска и смыкания, распределители
- HENGLIаксиально-поршневые насосы регулируемой производительности для гидростанций литьевых машин и линий вулканизаторов шин
- YONGJINGзубчатые барабанные муфты GIICL для главных приводов экструдеров, карданные шпиндели SWP/SWC для каландров
- LONGXUANупругие пальцевые муфты LX для виброгашения каландров и валковых вальцов, зубчатые муфты WGZ
- JIAOHUAгидродинамические муфты YOX/YOTX для тяжёлого пуска Banbury-смесителей и грануляторов под нагрузкой
- DEOпластинчатые теплообменники DFL/DFLA для систем охлаждения экструдеров (50–500 кВт), термостатирования пресс-форм литьевых машин и охлаждения масла гидростанций
- INOVANCEПЧ векторного управления для каландров (точность удержания скорости ±0,1 %), ПЛК для управления гидростанциями литьевых машин и линий компаундирования