Korea Ever-Power · Vodič za inženjering aplikacija
Puž i pužni točak za transportere pekarskih peći i rukovanje tijestom
Pužni par zupčanika koji pokreće transporter tunelske peći nalazi se 400 mm od komore koja radi na 230 stepeni Celzijusa. Zračeća toplina podiže površinu kućišta zupčanika na 85-110 stepeni Celzijusa - znatno iznad granice od 80 stepeni koje dozvoljava standardna mineralna mast. U roku od 6 sedmica, standardna mast se karbonizira na navojima puža, trenje se povećava, raste zazor, a transporter se zaustavlja usred pečenja sa 200 hljebova unutra. Izbor maziva je specifikacija koja odvaja 5-godišnji par od 6-sedmičnog kvara.
Transporteri u pekarskim pećima, pogoni komora za fermentaciju i oprema za rukovanje tijestom smještaju par pužnih zupčanika u okruženje koje se izvana zagrijava - temperaturu od 60 do 120 stepeni Celzijusa usljed zračenja topline peći - umjesto da generiraju toplinu interno zbog neefikasnosti zupčanika. Ovaj izazov usljed vanjske topline zahtijeva mazivo predviđeno za stvarnu temperaturu kućišta, a ne za referentnu temperaturu iz kataloga. Matrica odabira maziva za visoke temperature pripisuje temperaturu kućišta odgovarajućoj porodici masti: standardna litijumska mast za temperature do 80 stepeni Celzijusa (rukovanje tijestom izvan peći), sintetička PAG mast za temperature od 80 do 120 stepeni Celzijusa (pogoni pored peći), silikonska mast za temperature od 120 do 150 stepeni Celzijusa (pogoni montirani na peć) i PFPE mast za temperature iznad 150 stepeni Celzijusa (mehanizmi unutar peći). Termičko širenje na povišenoj temperaturi pomiče središnju udaljenost pužnog zupčanika za 0,03 do 0,08 mm na svakih 50 stepeni Celzijusa - dovoljno da promijeni zazor i obrazac kontakta. U pekarskim okruženjima se također nalazi prašina od brašna (zapaljiva - potencijal ATEX Zona 22) i potrebno je mazivo sigurno za hranu (NSF H1) za svaki pogon u proizvodnoj zoni.
Zašto je oprema za pekare drugačiji termički izazov od drugih primjena
U većini primjena pužnih zupčanika, toplina se širi prema van: zupčanički par generira toplinu trenja, a kućište je raspršuje u okolinu. Zupčanički par je izvor topline; okolina je hladni odvod. Kod primjena u pekarskim pećima, ovaj odnos je obrnut: pećnica je izvor topline, a pužni zupčanički par je prijemnik vanjske topline zračenja i konvektivnog zračenja. Zupčanički par apsorbira toplinu iz okoline umjesto da je generira.
Ova razlika je važna jer standardni termalni model (Članak A08 pokretne stepenice: T_kućište = T_ambient + P_heat / (h × A)) pretpostavlja da je temperatura okoline konstantna i niža od temperature kućišta. U pekari, temperatura okoline oko kućišta zupčanika može biti od 60 do 120 stepeni Celzijusa - a temperatura kućišta je jednaka ili veća od temperature okoline jer kućište ne može odavati toplinu na zrak koji je već vruć.
Praktična posljedica: pužni par zupčanika nazivnog obrtnog momenta od 2.000 N·m na temperaturi okoline od 20 stepeni Celzijusa može isporučiti samo 1.400 do 1.600 N·m na temperaturi okoline od 100 stepeni Celzijusa jer povišena temperatura smanjuje viskoznost maziva, povećava koeficijent trenja, smanjuje granicu tečenja bronze i ubrzava termičku degradaciju masti. Faktor smanjenja nazivne snage pužnog para zupčanika za povišenu temperaturu okoline obično je 15 do 30 posto na svakih 50 stepeni Celzijusa iznad kataloške reference (obično 20 stepeni Celzijusa). Ovo smanjenje nazivne snage se često zanemaruje u specifikacijama pekarske opreme - pužni par zupčanika se bira pri punoj kataloškoj snazi, a zatim se postavlja pored peći na 230 stepeni, gdje od prvog dana radi sa 70 do 80 posto svog nazivnog kapaciteta.
Matrica odabira maziva za visoke temperature — od temperature kućišta do vrste masti
Izbor maziva za parove pužnih zupčanika u pekarstvu zavisi od jednog mjerenja: temperature površine kućišta u stacionarnom stanju tokom rada peći. Ova temperatura određuje koja porodica masti će preživjeti termičku izloženost. Matrica ispod prikazuje raspone temperature kućišta za odgovarajuće mazivo, s varijantama sigurnosti hrane (NSF H1) navedenim za svaku.
Rast troškova je strm: PFPE po cijeni od 250 do 600 USD po kg je 20 do 40 puta skuplji od standardne litijumske masti. Međutim, količina masti po punjenju para pužnih zupčanika je mala (50 do 200 grama), tako da je apsolutni trošak po punjenju 12 do 120 USD za PFPE u odnosu na 0,50 do 3 USD za standardni - što je značajno, ali ne i previsoko za opremu koja štiti pekarske proizvode vrijedne hiljade dolara po punjenju pećnice.
Oprez sa silikonskom mašću. Silikonska mast podnosi temperaturu, ali ima znatno niže performanse ekstremnog pritiska (EP) od litijumovih ili PAG masti. Pod velikim opterećenjima tipičnim za velike transportere u tunelskim pećima (izlazni obrtni moment 200 do 500 N·m), silikonska mast možda neće održati granični film podmazivanja potreban za sprječavanje habanja bronze o čelik. Za parove pužnih zupčanika iznad 100 N·m izlaza u rasponu od 120 do 150 stepeni, sintetički PAG sa višom viskoznošću baznog ulja (ISO VG 680 ili 1000) često nadmašuje silikon uprkos nominalno nižoj temperaturi - superiorna EP zaštita filma kompenzuje blago smanjenu termičku marginu. Testirajte specifičnu mast pod opterećenjem na temperaturi na paru pužnih zupčanika prije nego što se obavežete na proizvodnu specifikaciju.
Termičko širenje — kako toplota pećnice pomiče središnju udaljenost i zazor
Kada se par pužnih zupčanika zagrije sa 20 stepeni Celzijusa (temperatura montaže) na 100 stepeni Celzijusa (radna temperatura u blizini peći), kućište i osovine pužnog zupčanika se šire. Čelik i liveno gvožđe imaju koeficijent termičkog širenja od približno 11 do 12 µm po metru po stepenu Celzijusa. Za par sa međuosovinskim rastojanjem od 100 mm i porastom temperature od 80 stepeni, međuosovinsko rastojanje se povećava za približno 0,09 do 0,10 mm. Bronza se brže širi (18 µm/m/°C), tako da bronzani točak raste više od čelične pužne cijevi - što dodatno otvara mrežu.
Kombinovani efekat: zazor se povećava za otprilike 0,03 do 0,08 mm na svakih 50 stepeni Celzijusa porasta temperature na tipičnom paru pužnih zupčanika veličine pekare (razmak između osi 80 do 125 mm). Ovaj termički zazor je reverzibilan - nestaje kada se par ohladi na temperaturu montaže. Ali tokom rada, povećani zazor mijenja obrazac kontakta pužnog zupčanika (pomjerajući kontaktnu traku prema vrhovima zuba) i povećava buku pri radu. Kod pekarske opreme gdje se par zagrijava i hladi svakodnevno (peć uključena tokom smjene pečenja, isključena preko noći), dnevni ciklus zazora drugačije opterećuje zonu kontakta zuba u odnosu na par koji radi na konstantnoj temperaturi.
Ublažavanje dizajna. Odredite početni zazor na čvrstom kraju tolerancijskog pojasa (umjesto nominalnog centra) tako da termičko širenje otvori mrežu do nominalnog radnog zazora na temperaturi pećnice. Za par zupčanika namijenjen za rad na kućištu od 100 stepeni Celzijusa, postavite zazor sklopa za 0,05 do 0,08 mm jače od standardne specifikacije u katalogu. Par zupčanika će se osjećati malo kruto pri sobnoj temperaturi pri montaži, ali će raditi s predviđenim zazorom nakon što se zagrije na radnu temperaturu. Ovaj pristup zahtijeva da dobavljač zupčaničkog para zna radnu temperaturu - što znači da dizajner pekarske opreme mora komunicirati termičko okruženje, a ne samo obrtni moment i omjer.
Korejska industrijska pekara instalirala je novu tunelsku peć od 25 metara za proizvodnju sendvič hljeba. Peć je radila na 210 stepeni Celzijusa. Pogon transportera peći nalazio se na kraju za pražnjenje, 400 mm od zida peći, bez termičke zaštite. Specifikacija para pužnih zupčanika: jednostruki hod, modul 4, međuosno rastojanje 100 mm, omjer 30:1 - napunjen standardnom mineralnom litijumskom mašću (NLGI 2, maksimalna kontinuirana nazivna temperatura 80 stepeni Celzijusa). Temperatura površine kućišta izmjerena trećeg dana proizvodnje: 95 stepeni Celzijusa. Standardna mast je počela oksidirati u roku od 2 sedmice - na navojima puža formirala se smeđa kora vidljiva kroz kontrolno staklo za ulje. Do 6. sedmice, mast se karbonizirala, koeficijent trenja se otprilike udvostručio, struja motora se povećala za 40 posto, a transporter se zaustavio sa 200 hljebova u komori peći. Hitna popravka: isprati kućište rastvaračem, dopuniti sintetičkom PAG H1 mašću (namijenjenom za 120 stepeni Celzijusa). Trošak zamjene masti: 180 USD (uključujući rastvarač, PAG mast i 3 sata rada tehničara). Trošak 200 spaljenih hljebova plus 4 sata izgubljene proizvodnje: približno 3.200 USD. Ukupni trošak kvara - 3.380 USD - proizašao je iz greške u odabiru masti čije bi sprječavanje u fazi specifikacije koštalo 35 USD (razlika u cijeni između standardne mineralne i PAG H1 masti za punjenje jednog para pužnih zupčanika). Pekara je naknadno ugradila toplotni štit od nehrđajućeg čelika između stijenke pećnice i kućišta zupčanika, smanjujući temperaturu kućišta na 72 stepena Celzijusa - unutar standardnog raspona masti. Toplotni štit koštao je 85 USD. Kombinirani trošak prevencije: ukupno 120 USD u odnosu na trošak popravke od 3.380 USD.
Klasifikacija zona hrane za parove pužnih zupčanika i razmatranja brašnaste prašine
Proizvodna okruženja u pekarstvu kombiniraju dvije regulatorne dimenzije: sigurnost hrane (NSF H1 mazivo za pogone u proizvodnoj zoni) i zapaljivu prašinu (prašina od brašna može formirati eksplozivne atmosfere iznad minimalne eksplozivne koncentracije od približno 60 g/m³).
Nisu svim parovima pužnih zupčanika u pekarstvu potrebne specifikacije prehrambene kvalitete. Pogoni pužnih zupčanika uzvodno od pečenja (mješalica za tijesto, djelitelj, kalup, komora za fermentaciju) nalaze se u zoni hrane i zahtijevaju NSF H1. Pogon transportera u pećnici i pogon transportera za hlađenje obično su nizvodno od zone pečenja - proizvod se peče i ne dodiruje pogonski mehanizam. Ovi pogoni mogu koristiti standardno industrijsko mazivo ako HACCP procjena potvrdi da nema puta kontaminacije.
Pogoni: Mješalica za tijesto, djelitelj, kalupitelj, transporter za fermentaciju.
Mazivo: Obavezno prema NSF H1 standardu (rizik od kontakta s tijestom).
Temperatura: Temperatura okoline 20-35°C (adekvatna standardna mast).
Prašina: Prisutna je prašina od brašna — zatvoreno kućište, ATEX Zona 22 ako koncentracija prelazi LEL. Površina kućišta koja ne varniči.
Pogoni: Transporter za tunelsku peć, pogon mrežastim remenom, indekser kamene ploče.
Mazivo: PAG, silikon ili PFPE — odabire se prema temperaturi kućišta. NSF H1 je poželjniji, ali nije uvijek obavezan (zona nakon pečenja).
Temperatura: Kućište 60-150°C, ovisno o blizini i zaštiti.
Prašina: Minimalna prašina od brašna (sagorijeva u zoni peći). ATEX obično nije potreban.
Specifikacije za tri para pužnih zupčanika u pekarskoj peći
Slučaj 1 — Korejska industrijska pekara: tunelska peć od 25 m, hljeb, pogon zaštićen toplinom
Korejska industrijska pekara (30.000 hljebova dnevno) specificirala je par pužnih zupčanika za pogon transportera za pražnjenje plinske tunelske peći dužine 25 metara, pri temperaturi komore od 210 stepeni Celzijusa. Pogon se nalazio na izlazu iz peći, prvobitno 400 mm od zida peći - temperatura kućišta izmjerena na 95 stepeni Celzijusa (vidi Engineering Desk Note). Nakon ugradnje toplotnog štita od nehrđajućeg čelika (85 USD), temperatura kućišta smanjena je na 72 stepena Celzijusa. Konačna specifikacija para pužnih zupčanika: jednostruki hod, modul 4, međuosno rastojanje 100 mm, omjer 30:1. Motor: 2,2 kW, 1.450 o/min. Izlazni obrtni moment: 180 N·m (napetost mrežastog remena + trenje težine hljeba). Mast: NSF H1 sintetički PAG (nominirana na 120 stepeni Celzijusa - osigurava marginu od 48 stepeni iznad radne temperature od 72 stepena). Interval ponovnog podmazivanja: 12 mjeseci (podešeno Arrheniusovim principom za 72 stepena Celzijusa u odnosu na referentnu temperaturu od 40 stepeni). Materijal: puž AISI 304, točak od fosforne bronze. Zaptivka: FKM (Viton) — otporna na visoke temperature. Cijena po paru: 195 USD. Ukupni trošak pogona peći (par + toplotni štit + PAG mast): 315 USD. Godišnja proizvodnja hljeba kroz ovu peć: približno 1,8 miliona USD veleprodajne vrijednosti.
Slučaj 2 — Japanska fabrika instant ramena: pećnica za brzo prženje, kućište na 160°C, silikonska mast
Japanski proizvođač instant ramena specificirao je par pužnih zupčanika za pogon transportera unutar pećnice za brzo prženje koja prži blokove rezanaca na temperaturi ulja od 150 stepeni Celzijusa. Pogon je bio unutrašnji u pećnici - montiran na okvir pećnice unutar zagrijane komore. Nije bila moguća toplinska zaštita. Temperatura kućišta izmjerena je na 135 stepeni Celzijusa tokom rada u ustaljenom stanju. Standardna PAG mast (nazivne temperature 120 stepeni Celzijusa) bi otkazala u roku od nekoliko mjeseci na 135 stepeni Celzijusa. Specifikacija: jednostruki start, modul 3, međuosno rastojanje 80 mm, omjer 25:1. Mast: mast na bazi silikona za visoke temperature, nazivne temperature do 180 stepeni Celzijusa, registrovana u NSF H1. Silikonska mast imala je niže EP performanse od PAG - potvrđeno prihvatljive pri izlaznom obrtnom momentu od 85 N·m (unutar smanjenog kapaciteta EP filma). Materijal: puž AISI 316L (prskanje ulja za prženje s vremenom postaje kiselo), točak od aluminijske bronze. Interval ponovnog podmazivanja: 3 mjeseca (silikon se brže degradira od PAG-a zbog isparljivosti baznog ulja na dugotrajnoj visokoj temperaturi). Cijena po paru: 165 USD. Cijena silikonske H1 masti po punjenju: 18 USD. Godišnje održavanje masti (4 punjenja): 72 USD. Pregledajte Visokotemperaturni pužni reduktor opcije dizajnirane za primjenu u pekarama pored peći i unutar peći.
Slučaj 3 — Vijetnamska tvornica bageta: utovarivač u etažnu peć, optimizirani troškovi, umjerena toplina
Vijetnamska fabrika bageta specificirala je parove pužnih zupčanika za mehanizme za utovar u peć s dvije etaže koji klizno ubacuju posude za tijesto u peć s tri etaže na 240 stepeni Celzijusa. Pogon utovarivača bio je postavljen 1,2 metra od prednje strane pećnice, iza zida od cigle. Temperatura kućišta: 58 stepeni Celzijusa - ispod standardne granice masti od 80 stepeni. To je omogućilo korištenje standardne NSF H1 litijum kompleksne masti - izbjegavajući premiju cijene sintetičkog PAG-a ili silikona. Par pužnih zupčanika: jednostruki hod, modul 2,5, međuosno rastojanje 63 mm, omjer 20:1. Izlazni obrtni moment: 55 N·m (težina posude plus trenje klizanja na kamenoj etaži). Motor: 0,75 kW. Materijal: puž od pocinčanog ugljičnog čelika, točak od fosforne bronze. Interval ponovnog podmazivanja: 12 mjeseci (standardni raspored na 58 stepeni Celzijusa). Cijena po paru: 72 USD. Slučaj pokazuje da nisu svim parovima pužnih zupčanika u pekarama potrebna maziva za visoke temperature - odluka ovisi o stvarnoj temperaturi kućišta, koja se određuje udaljenošću od pećnice i eventualnom termičkom zaštitom. Mjerenje temperature u trajanju od 30 sekundi infracrvenim termometrom tokom rada pećnice pruža podatke koji određuju da li je potrebna standardna ili sintetička mast.
Često postavljana pitanja
P: Kako da izmjerim temperaturu kućišta za odabir maziva?
Koristite infracrveni termometar usmjeren na površinu kućišta pužnog prijenosnika tokom rada peći u stacionarnom stanju (najmanje 2 sata nakon pokretanja peći kako bi se omogućila potpuna termička ravnoteža). Mjerite na tački najbližoj peći. Zabilježite temperaturu na najtopliji dan proizvodnje (ljetna okolina doprinosi toplotnom zračenju peći). Ovo mjerenje u najgorem slučaju određuje porodicu maziva. Ako kućište još nije instalirano (novi dizajn opreme), procijenite pomoću termičke simulacije ili instalirajte privremeni termoelement tokom puštanja u rad prije specificiranja proizvodne masti. Nikada ne pretpostavljajte temperaturu kućišta pužnog prijenosnika na osnovu temperature peći - odnos zavisi od udaljenosti, zaštite, izolacije i protoka zraka, koji variraju ovisno o instalaciji.
P: Može li toplotni štit riješiti problem temperature umjesto skupe masti?
U mnogim slučajevima, da - i to je najisplativije rješenje. Polirani reflektor topline od nehrđajućeg čelika između stijenke pećnice i kućišta pužnog prijenosnika, postavljen između stijenke pećnice i kućišta prijenosnika, reflektira 70 do 90 posto toplinskog zračenja. Polirani lim od nehrđajućeg čelika 304 debljine 1 mm, izrezan na mjeru i pričvršćen vijcima za okvir pećnice, košta 50 do 150 USD i obično smanjuje temperaturu kućišta za 20 do 40 stepeni Celzijusa. Ovo smanjenje često vraća temperaturu kućišta iz PAG raspona (80-120 stepeni Celzijusa) nazad u standardni litijum raspon (ispod 80 stepeni Celzijusa) - potpuno eliminirajući potrebu za skupom sintetičkom mašću. Toplotni štit plus standardna mast košta manje nego bez štita plus PAG mast - a standardna mast ima bolja svojstva EP filma. Uvijek procijenite zaštitu prije nego što odredite mazivo za visoke temperature.
P: Da li prašina od brašna u blizini pužnih zupčanika u pekarstvu zahtijeva ATEX specifikaciju?
Prašina od brašna je zapaljiva (minimalna koncentracija eksploziva približno 60 g/m³, minimalna temperatura paljenja približno 380-440 stepeni Celzijusa, ovisno o vrsti brašna). Ako pužni zupčanik radi u području klasifikovanom kao ATEX Zona 21 ili Zona 22 (oblak prašine može se pojaviti tokom normalnog ili abnormalnog rada), kućište mora ispunjavati odgovarajuću ATEX kategoriju opreme. U praksi, većina kućišta pužnih zupčanika u pekarstvu je zatvorena i nemaju unutrašnji izvor paljenja - obično ispunjavaju zahtjeve Zone 22 bez modifikacija jer je temperatura površine zatvorenog kućišta (čak i na 120 stepeni Celzijusa) znatno ispod temperature samopaljenja prašine od brašna. Glavna mjera opreza je sprječavanje nakupljanja brašna na vanjskoj strani kućišta, koje bi se moglo zapaliti od vruće površine - redovno čišćenje površine kućišta tokom proizvodnje održava sloj prašine ispod kritične dubine.
P: Kako termički ciklusi (svakodnevno uključivanje/isključivanje pećnice) utiču na par pužnih zupčanika?
Dnevno termičko cikliranje (od 20 stepeni Celzijusa na hladno do preko 90 stepeni Celzijusa na toplom i obrnuto) proizvodi dva efekta. Prvo, termičko širenje i skupljanje kućišta stvara mikropumpanje na zaptivkama - zrak se usisava tokom hlađenja, a izbacuje tokom zagrijavanja - što tokom mjeseci unosi atmosfersku vlagu i brašno prašinu pored zaptivki. Drugo, kondenzacija se formira unutar kućišta tokom faze hlađenja kada temperatura kućišta pređe tačku rose. Ova kondenzacija emulgira mast i nagriza neobložene čelične površine. Prevencija: ugradite mali odzračni ventil sa uloškom za sušenje koji omogućava izjednačavanje pritiska, a istovremeno blokira vlagu i prašinu. Zamijenite uložak za sušenje svakih 6 mjeseci. Ovaj pribor od 15 USD sprječava degradaciju masti povezanu s vlagom koja inače skraćuje vijek trajanja masti za 30 do 50 posto u pekarskim okruženjima s termičkim cikliranjem.
P: Koliki je vijek trajanja pužnog zupčanika pekarske peći?
S odgovarajućim mazivom za stvarnu temperaturu kućišta: 4 do 8 godina pri radu pekare u jednoj smjeni (2.500 do 3.000 sati godišnje). Bronzani točak je element koji se troši; čelični puž traje 10+ godina. S pogrešnim mazivom (standardna mast na lokaciji s visokom temperaturom): 3 do 12 mjeseci prije nego što karbonizacija masti uzrokuje ubrzano habanje i potencijalno zastoj. Izbor maziva je najveći odrednik vijeka trajanja u pekarskim primjenama - par s pravom mašću traje 5 puta duže od istog para s pogrešnom mašću na povišenoj temperaturi. Godišnji pregled treba uključivati mjerenje temperature kućišta, provjeru stanja masti (boja, konzistencija) i mjerenje zazora.
Transporteri u pekarskim pećima i oprema za rukovanje tijestom nameću termalni izazov koji je jedinstven među primjenama pužnih zupčanika: vanjska toplina od blizine peći, a ne unutrašnja toplina od trenja zupčanika. Matrica odabira maziva za visoke temperature - od temperature kućišta do porodice masti - najvažniji je alat za specifikaciju parova pužnih zupčanika u pekarama, jer mazivo određuje hoće li par trajati 5 godina ili 5 sedmica na povišenoj temperaturi. Termičko širenje na 60 do 120 stepeni Celzijusa pomiče središnju udaljenost i zazor mjerljivo - što se kompenzira specificiranjem manjeg početnog zazora na temperaturi sklopa. Toplinska zaštita između peći i kućišta zupčanika često je najisplativija intervencija, smanjujući temperaturu kućišta za 20 do 40 stepeni Celzijusa i potencijalno eliminirajući potrebu za skupim sintetičkim mazivom. Klasifikacija zone hrane (zona prije peći u odnosu na zonu peći) određuje da li je mazivo NSF H1 obavezno ili opcionalno, a procjena prašine od brašna određuje da li je potrebna usklađenost kućišta sa ATEX-om.
Za proizvođače pekarske opreme i inženjere postrojenja, naš inženjerski odjel vrši odabir maziva u odnosu na vašu izmjerenu ili procijenjenu temperaturu kućišta. Standardni katalog pužni zupčanici prehrambene kvalitete Isporučuje se sa standardnim, PAG i silikonskim mazivima, sa međuosnim razmakom od 63 do 160 mm. Pošaljite specifikacija pogona pekare s temperaturom pećnice, položajem pogona (udaljenost od pećnice) i mjerenjem temperature kućišta ako je dostupno.
Specifikacija parova pužnih zupčanika za pekarske peći ili opremu za rukovanje tijestom?
Pošaljite temperaturu pećnice, položaj pogona u odnosu na pećnicu, temperaturu kućišta (ili ćemo mi procijeniti) i da li se pogon nalazi u zoni hrane ili zoni nakon pečenja. Preporučit ćemo pristup upravljanju mazivom, materijalom i temperaturom.
Urednik: Cxm
