Кореја Евер-Пауер · Водич за инжењеринг апликација
Пуж и пужни точак за транспортере пекарских пећи и руковање тестом
Пар пужних зупчаника који покреће транспортер тунелске пећи налази се 400 мм од коморе која ради на 230 степени Целзијуса. Зрачење топлоте подиже површину кућишта зупчаника на 85-110 степени Целзијуса - знатно изнад границе од 80 степени које дозвољава стандардна минерална маст. У року од 6 недеља, стандардна маст се карбонизује на навојима пужа, трење се повећава, зазор расте, а транспортер се зауставља усред печења са 200 векни унутра. Избор мазива је спецификација која одваја пар који траје 5 година од квара који траје 6 недеља.
Транспортери у пекарским пећима, погони комора за расторење теста и опрема за руковање тестом постављају пар пужних зупчаника у споља загрејано окружење - температуру од 60 до 120 степени Целзијуса услед топлотног зрачења пећи - уместо да генеришу топлоту интерно због неефикасности зупчаника. Овај изазов спољашње топлоте захтева мазиво предвиђено за стварну температуру кућишта, а не за референтну температуру из каталога. Матрица за избор мазива за високе температуре мапира температуру кућишта у одговарајућу породицу масти: стандардна литијумска маст до 80 степени Целзијуса (руковање тестом ван пећи), синтетичка PAG маст за 80 до 120 степени Целзијуса (погони поред пећи), силиконска маст за 120 до 150 степени Целзијуса (погони монтирани на пећ) и PFPE маст за температуре изнад 150 степени Целзијуса (механизми унутар пећи). Термичко ширење на повишеној температури помера растојање између центара пужног зупчаника за 0,03 до 0,08 мм на сваких 50 степени Целзијуса - довољно да промени зазор и образац контакта. Пекарска окружења такође садрже прашину од брашна (запаљиву — потенцијално ATEX зона 22) и захтевају мазиво безбедно за храну (NSF H1) за сваки погон у производној зони.
Зашто је пекарска опрема другачији термички изазов од других примена
У већини примена пужних зупчаника, топлота се одводи ка споља: зупчани пар генерише топлоту трења, а кућиште је расипа у околину. Зупчани пар је извор топлоте; околина је хладни понор. Код примена пећница, овај однос је обрнут: пећ је извор топлоте, а пужни пар је прималац спољашње зрачеће и конвективне топлоте. Зупчани пар апсорбује топлоту из околине уместо да је генерише.
Ова разлика је важна јер стандардни термички модел (чланак А08 ескалатор: T_кућиште = T_амбиент + P_топлота / (h × A)) претпоставља да је температура околине константна и нижа од температуре кућишта. У пекари, температура око кућишта мењача може бити од 60 до 120 степени Целзијуса — а температура кућишта је једнака или већа од температуре околине јер кућиште не може да одводи топлоту на ваздух који је већ врућ.
Практична последица: пужни зупчаник номиналног обртног момента од 2.000 N·m на амбијенталној температури од 20 степени Целзијуса може да испоручи само 1.400 до 1.600 N·m на амбијенталној температури од 100 степени Целзијуса, јер повишена температура смањује вискозност мазива, повећава коефицијент трења, смањује границу течења бронзе и убрзава термичку разградњу масти. Фактор смањења снаге пужног зупчаника за повишену температуру амбијента је обично 15 до 30 процената на сваких 50 степени Целзијуса изнад каталошке референце (обично 20 степени Целзијуса). Ово смањење снаге се често занемарује у спецификацијама опреме за пекаре — пужни зупчаник се бира са пуном каталошком снагом, а затим се поставља поред пећи на 230 степени, где ради са 70 до 80 процената свог номиналног капацитета од првог дана.
Матрица избора мазива за високе температуре — од температуре кућишта до врсте масти
Избор мазива за парове пужних зупчаника у пекарству зависи од једног мерења: стационарне температуре површине кућишта током рада пећи. Ова температура одређује која породица масти преживљава термичко излагање. Матрица испод приказује распоне температуре кућишта за одговарајуће мазиво, са варијантама безбедности хране (NSF H1) назначеним за сваку.
Раст трошкова је стрм: PFPE са ценом од 250 до 600 америчких долара по кг је 20 до 40 пута скупљи од стандардне литијумске масти. Међутим, количина масти по пуњском пару зупчаника је мала (50 до 200 грама), тако да је апсолутни трошак по пуњењу 12 до 120 америчких долара за PFPE у односу на 0,50 до 3 америчка долара за стандардни — значајно, али не и претерано за опрему која штити пекарске производе вредне хиљаде долара по пуњењу пећи.
Опрез са силиконском машћу. Силиконска маст подноси температуру, али има знатно ниже перформансе екстремног притиска (EP) од литијумских или PAG масти. Под великим оптерећењима типичним за велике транспортере у тунелским пећима (излазни обртни момент од 200 до 500 N·m), силиконска маст можда неће одржати гранични филм подмазивања потребан за спречавање хабања бронзе о челик. За парове пужних зупчаника изнад 100 N·m излаза у опсегу од 120 до 150 степени, синтетички PAG са вишим вискозитетом базног уља (ISO VG 680 или 1000) често надмашује силикон упркос номинално нижој температурној класификацији — супериорна заштита EP филмом компензује благо смањену термичку маргину. Тестирајте специфичну маст под оптерећењем на температури на пару пужних зупчаника пре него што се обавежете на производну спецификацију.
Термичко ширење — како топлота пећнице помера растојање између центара и зазор
Када се пар пужних зупчаника загреје са 20 степени Целзијуса (температура склопа) на 100 степени Целзијуса (радна температура поред пећи), кућиште и вратила пужног зупчаника се шире. Челик и ливено гвожђе имају коефицијент термичког ширења од приближно 11 до 12 µm по метру по степену Целзијуса. За пар са међуосно растојањем од 100 mm са порастом температуре од 80 степени, међуосно растојање се повећава за приближно 0,09 до 0,10 mm. Бронза се брже шири (18 µm/m/°C), тако да бронзани точак расте више од челичног пужа — што додатно отвара мрежу.
Комбиновани ефекат: зазор се повећава за отприлике 0,03 до 0,08 мм на сваких 50 степени Целзијуса на порасту температуре код типичног пара пужних зупчаника величине за пекару (растојање између осовина 80 до 125 мм). Овај термички зазор је реверзибилан — нестаје када се пар охлади до температуре склопа. Али током рада, повећани зазор мења образац контакта пужног зупчаника (помера контактну траку ка врховима зубаца) и повећава буку при раду. Код пекарске опреме где се пар загрева и хлади свакодневно (рерна укључена током смене печења, искључена преко ноћи), дневни циклус зазора другачије оптерећује зону контакта зубаца него код пара који ради на константној температури.
Ублажавање дизајна. Наведите почетни зазор на затегнутом крају толеранционог појаса (а не у номиналном центру) тако да термичко ширење отвори мрежу до номиналног радног зазора на температури пећи. За пар зупчаника који је намењен за рад на кућишту од 100 степени Целзијуса, подесите зазор склопа 0,05 до 0,08 мм чвршће од стандардне каталошке спецификације. Пар ће се осећати мало круто при склопу на собној температури, али ће радити са предвиђеним зазором када се загреје на радну температуру. Овај приступ захтева да добављач зупчаника зна радну температуру - што значи да пројектант опреме за пекаре мора да саопшти термално окружење, а не само обртни момент и преносни однос.
Корејска индустријска пекара инсталирала је нову тунелску пећ од 25 метара за производњу сендвич хлеба. Пећ је радила на 210 степени Целзијуса. Погон транспортера пећи налазио се на крају за пражњење, 400 мм од зида пећи, без термичке заштите. Спецификација пара пужних зупчаника: једноходни, модул 4, међуосно растојање 100 мм, однос 30:1 — напуњен стандардном минералном литијумском машћу (NLGI 2, максимална континуирана температура 80 степени Целзијуса). Температура површине кућишта измерена трећег дана производње: 95 степени Целзијуса. Стандардна маст је почела да оксидира у року од 2 недеље — на навојима пужа се формирала смеђа кора видљива кроз контролно стакло за уље. До 6. недеље, маст се карбонизовала, коефицијент трења се отприлике удвостручио, струја мотора је порасла за 40 процената, а транспортер се зауставио са 200 векни у комори пећи. Хитна поправка: испирање кућишта растварачем, допуњавање синтетичком PAG H1 машћу (намењеном за 120 степени Целзијуса). Трошкови замене масти: 180 УСД (укључујући растварач, PAG маст и 3 сата рада техничара). Трошкови 200 изгорелих векни плус 4 сата изгубљене производње: приближно 3.200 УСД. Укупни трошкови квара — 3.380 УСД — произашли су из грешке у избору масти чије би спречавање у фази спецификације коштало 35 УСД (разлика у цени између стандардне минералне и PAG H1 масти за једно пуњење пара пужних зупчаника). Пекара је потом инсталирала топлотни штит од нерђајућег челика између зида пећи и кућишта зупчаника, смањујући температуру кућишта на 72 степена Целзијуса — унутар стандардног распона масти. Термо штит је коштао 85 УСД. Комбиновани трошкови превенције: укупно 120 УСД у односу на трошкове поправке од 3.380 УСД.
Класификација прехрамбених зона за пужне зупчанике и разматрања брашнене прашине
Производна окружења у пекарским продавницама комбинују две регулаторне димензије: безбедност хране (NSF H1 мазиво за погоне у производној зони) и запаљиву прашину (прашина од брашна може да формира експлозивне атмосфере изнад минималне експлозивне концентрације од приближно 60 г/м³).
Нису сви парови пужних зупчаника у пекарству потребне спецификације за прехрамбену индустрију. Погони пужних зупчаника узводно од печења (мешилица за тесто, делилац, обликовач, машина за расхладну индустрију) налазе се у зони хране и захтевају NSF H1. Погон транспортера у пећи и погон транспортера за хлађење су обично низводно од зоне печења — производ се пече и не додирује погонски механизам. Ови погони могу користити стандардно индустријско мазиво ако HACCP процена потврди да нема пута контаминације.
Погони: Мешалица за тесто, делилица, обликовач, транспортер за кисеоник.
Мазиво: Обавезан NSF H1 (ризик од контакта са тестом).
Температура: Температура околине 20-35°C (стандардна маст је довољна).
Прашина: Присутна је прашина од брашна — запечаћено кућиште, ATEX зона 22 ако концентрација прелази LEL. Површина кућишта која не варничи.
Погони: Транспортер за тунелску пећ, погон са мрежастим каишем, индексатор камене платформе.
Мазиво: PAG, силикон или PFPE — бира се према температури кућишта. NSF H1 је пожељан, али није увек обавезан (зона након печења).
Температура: Кућиште 60-150°C у зависности од близине и заштите.
Прашина: Минимална прашина од брашна (сагорева у зони пећи). ATEX обично није потребан.
Спецификације за три пара пужних зупчаника пекарске пећи
Случај 1 — Корејска индустријска пекара: тунелска пећ од 25 м, хлеб, погон са топлотним заштитом
Корејска индустријска пекара (30.000 векни дневно) специфицирала је пар пужних зупчаника за погон излазног транспортера тунелске пећи на гас дужине 25 метара, на температури коморе од 210 степени Целзијуса. Погон се налазио на излазу из пећи, првобитно 400 мм од зида пећи — температура кућишта измерена на 95 степени Целзијуса (видети белешку са инжењерског стола). Након уградње топлотног штита од нерђајућег челика (85 УСД), температура кућишта је смањена на 72 степена Целзијуса. Коначна спецификација пара пужних зупчаника: једноходни, модул 4, међуосно растојање 100 мм, однос 30:1. Мотор: 2,2 kW, 1.450 о/мин. Излазни обртни момент: 180 N·m (затегнутост мрежастог каиша + трење тежине векне). Маст: NSF H1 синтетички PAG (намењен за 120 степени Целзијуса — обезбеђује маргину од 48 степени изнад радне температуре од 72 степена). Интервал поновног подмазивања: 12 месеци (подешено по Аренијусу за 72 степена Целзијуса у односу на референтну температуру од 40 степени). Материјал: пуж AISI 304, точак од фосфорне бронзе. Заптивка: FKM (Витон) — отпорна на високе температуре. Цена по пару: 195 УСД. Укупни трошкови погона пећи (пар + топлотни штит + PAG маст): 315 УСД. Годишња производња хлеба кроз ову пећ: приближно 1,8 милиона УСД велепродајне вредности.
Случај 2 — Јапанска фабрика инстант рамена: рерна за брзо пржење, кућиште на 160°C, силиконска маст
Јапански произвођач инстант рамена је одредио пар пужних зупчаника за погон транспортера унутар пећи за брзо пржење која пржи блокове резанаца на температури уља од 150 степени Целзијуса. Погон је био унутрашњи у пећи - монтиран на оквир пећи унутар загрејане коморе. Није била могућа термичка заштита. Температура кућишта измерена је на 135 степени Целзијуса током рада у стационарном стању. Стандардна PAG маст (називне за 120 степени Целзијуса) би отказала у року од неколико месеци на 135 степени Целзијуса. Спецификација: једнопокретна, модул 3, међуосно растојање 80 мм, однос 25:1. Маст: силиконска маст за високе температуре, називне за 180 степени Целзијуса, регистрована у NSF H1 стандарду. Силиконска маст је имала ниже EP перформансе од PAG - потврђено је да је прихватљива при излазном обртном моменту од 85 N·m (што је у оквиру смањеног капацитета EP филма). Материјал: пуж AISI 316L (прскање уља за пржење је кисели током времена), точак од алуминијумске бронзе. Интервал поновног подмазивања: 3 месеца (силикон се брже разграђује од PAG због испарљивости базног уља на дуготрајној високој температури). Цена по пару: 165 УСД. Цена силиконске Х1 масти по пуњењу: 18 УСД. Годишње одржавање масти (4 пуњења): 72 УСД. Прегледајте Редуктор пужног зупчаника високе температуре опције дизајниране за пекарске примене поред пећнице и унутар пећнице.
Случај 3 — Вијетнамска фабрика багета: утоваривач у пећ на етажи, оптимизован трошковно, умерена топлота
Вијетнамска фабрика багета одредила је парове пужних зупчаника за механизме за утоваривање у пећ са два нивоа који увлаче плехове за тесто у пећ са три нивоа на 240 степени Целзијуса. Погон утоваривача је био постављен 1,2 метра од предње стране пећи, иза зида од цигле. Температура кућишта: 58 степени Целзијуса — испод стандардне границе мазивања од 80 степени. Ово је омогућило употребу стандардне NSF H1 литијумске комплексне масти — избегавајући премијум цену синтетичког PAG-а или силикона. Пар пужних зупчаника: једноходни, модул 2,5, међуосно растојање 63 мм, однос 20:1. Излазни обртни момент: 55 N·m (тежина плеха плус трење клизања на каменом нивоу). Мотор: 0,75 kW. Материјал: поцинковани пуж од угљеничног челика, точак од фосфорне бронзе. Интервал подмазивања: 12 месеци (стандардни распоред на 58 степени Целзијуса). Цена по пару: 72 УСД. Случај показује да нису свим паровима пужних зупчаника у пекарству потребна мазиво за високе температуре — одлука зависи од стварне температуре кућишта, која се одређује удаљеношћу од пећи и евентуалном термичком заштитом. Мерење температуре у трајању од 30 секунди инфрацрвеним термометром током рада пећнице пружа податке који одређују да ли је потребна стандардна или синтетичка маст.
Често постављана питања
П: Како да измерим температуру кућишта за избор мазива?
Користите инфрацрвени термометар усмерен ка површини кућишта пужног преносника током рада пећи у стационарном стању (најмање 2 сата након покретања пећи како би се омогућила потпуна термичка равнотежа). Мерите на тачки најближој пећи. Забележите температуру најтоплијег дана производње (летња температура околине доприноси зрачењу топлоте пећи). Ово мерење у најгорем случају одређује породицу мазива. Ако кућиште још није инсталирано (нова конструкција опреме), процените помоћу термичке симулације или инсталирајте привремени термоелемент током пуштања у рад пре него што одредите производну маст. Никада не претпостављајте температуру кућишта пужног преносника на основу температуре пећи — однос зависи од удаљености, заштите, изолације и протока ваздуха, који варирају у зависности од инсталације.
П: Да ли топлотни штит може решити проблем температуре уместо скупе масти?
У многим случајевима, да — и то је најисплативије решење. Полирани рефлектор топлоте од нерђајућег челика између зида пећнице и кућишта пужног зупчаника, постављен између зида пећнице и кућишта зупчаника, рефлектује 70 до 90 процената зрачеће топлоте. Полирани лим од нерђајућег челика 304 дебљине 1 мм, исечен на величину и причвршћен вијцима за оквир пећнице, кошта 50 до 150 америчких долара и обично смањује температуру кућишта за 20 до 40 степени Целзијуса. Ово смањење често враћа температуру кућишта из PAG опсега (80-120 степени Целзијуса) назад у стандардни литијумски опсег (испод 80 степени Целзијуса) — елиминишући потребу за скупом синтетичком машћу у потпуности. Топлотни штит плус стандардна маст кошта мање него никакав штит плус PAG маст — а стандардна маст има боља својства EP филма. Увек процените заштиту пре него што одредите мазиво за високе температуре.
П: Да ли је за прашину од брашна у близини пекарских пужних зупчаника потребна ATEX спецификација?
Прашина од брашна је запаљива (минимална концентрација експлозива приближно 60 г/м³, минимална температура паљења приближно 380-440 степени Целзијуса, у зависности од врсте брашна). Ако пужни зупчаник ради у подручју класификованом као ATEX зона 21 или зона 22 (облак прашине може се појавити током нормалног или абнормалног рада), кућиште мора да испуњава одговарајућу ATEX категорију опреме. У пракси, већина кућишта пужних зупчаника у пекарству је запечаћена и немају унутрашњи извор паљења — обично испуњавају захтеве Зоне 22 без модификација јер је температура површине запечаћеног кућишта (чак и на 120 степени Целзијуса) знатно испод температуре самопаљења прашине од брашна. Главна мера предострожности је спречавање накупљања брашна на спољашњости кућишта, које би се могло запалити од вруће површине — редовно чишћење површине кућишта током производње одржава слој прашине испод критичне дубине.
П: Како термичко циклирање (свакодневно укључивање/искључивање пећнице) утиче на пар пужних зупчаника?
Дневно термичко циклирање (од 20 степени Целзијуса на хладно до преко 90 степени Целзијуса на топло и обрнуто) производи два ефекта. Прво, термичко ширење и скупљање кућишта ствара микропумпање на заптивкама — ваздух се усисава током хлађења, а избацује током загревања — што током месеци уноси атмосферску влагу и прашину од брашна поред заптивки. Друго, кондензација се формира унутар кућишта током фазе хлађења када температура кућишта пређе тачку росе. Ова кондензација емулгује маст и кородира непревучене челичне површине. Превенција: инсталирајте мали вентил за одзрачивање са кертриџом за сушење који омогућава изједначавање притиска, а истовремено блокира влагу и прашину. Замените кертриџ за сушење сваких 6 месеци. Овај додатак од 15 америчких долара спречава деградацију масти повезану са влагом, која иначе скраћује век трајања масти за 30 до 50 процената у пекарским окружењима са термичким циклусима.
П: Колики је век трајања пужног зупчаника пекарске пећи?
Са исправним мазивом за стварну температуру кућишта: 4 до 8 година при раду пекарске индустрије у једној смени (2.500 до 3.000 сати годишње). Бронзани точак је елемент који се хаба; челични пуж траје 10+ година. Са погрешним мазивом (стандардна маст на месту са високом температуром): 3 до 12 месеци пре него што карбонизација масти изазове убрзано хабање и потенцијално застој. Избор мазива је највећи фактор који одређује век трајања у пекарским применама — пар са одговарајућом машћу траје 5 пута дуже од истог пара са погрешном машћу на повишеној температури. Годишњи преглед треба да укључује мерење температуре кућишта, проверу стања масти (боја, конзистенција) и мерење зазора.
Транспортери у пећницама и опрема за руковање тестом намећу термички изазов који је јединствен међу применама пужних зупчаника: спољашња топлота од близине пећи, а не унутрашња топлота од трења зупчаника. Матрица избора мазива за високе температуре – од температуре кућишта до породице масти – је најважнији алат за спецификацију парова пужних зупчаника у пекарству, јер мазиво одређује да ли ће пар трајати 5 година или 5 недеља на повишеној температури. Термичко ширење на 60 до 120 степени Целзијуса помера међуосно растојање и зазор мерљиво – што се компензује одређивањем мањег почетног зазора на температури склопа. Топлотна заштита између пећи и кућишта зупчаника је често најисплативија интервенција, смањујући температуру кућишта за 20 до 40 степени Целзијуса и потенцијално елиминишући потребу за скупим синтетичким мазивом. Класификација прехрамбене зоне (зона пре пећи наспрам зоне пећи) одређује да ли је мазиво NSF H1 обавезно или опционо, а процена прашине од брашна одређује да ли је потребна усаглашеност кућишта са ATEX стандардом.
За произвођаче пекарске опреме и инжењере постројења, наш инжењерски одсек врши избор мазива у односу на измерену или процењену температуру кућишта. Стандардни каталог пужни зупчаници прехрамбене класе Испоручује се са стандардним, PAG и силиконским машћу, са међуосно растојањем од 63 до 160 мм. Спецификација погона за пекару са температуром пећи, положајем погона (удаљеност од пећи) и мерењем температуре кућишта ако је доступно.
Одређивање парова пужних зупчаника за пекарску пећ или опрему за руковање тестом?
Пошаљите температуру рерне, положај погона у односу на рерну, температуру кућишта (или ћемо ми проценити) и да ли се погон налази у зони хране или зони након печења. Препоручићемо приступ управљању мазивом, материјалом и температуром.
Уредник: Cxm
