Студія випадку про вальці з подушкою: Захист конвеєра для вапняку з високим падінням

Точка завантаження є одним із найнавантаженіших секцій конвеєрної стрічки. Великі шматки матеріалу падають на невелику площу стрічки. В результаті стрічка, ролики, підшипники та опорна рама повинні поглинати повторювані удари.

Цей кейс-студія пояснює, як операція з обробки вапняку в Південній Африці модернізувала точку переносу з великим падінням за допомогою рішення з важкозавантажних ударних підвісних роликів.

Існуючий конвеєр мав часті пошкодження стрічки, несправні ролики, викид матеріалу та деформацію рами. Стандартні сталеві ролики могли підтримувати стрічку під час нормального транспортування. Однак вони не могли поглинати сильні удари, створені великими шматками вапняку, що падають з висоти 3,2 метра.

Щоб вирішити проблему, в зоні завантаження були встановлені ударні ролики з гумовими кільцями, посилені валики, захищені підшипники та міцніші опорні рами. Також зменшено відстань між наборами підвісних роликів.

Після 14 місяців експлуатації модернізована система показала чіткі поліпшення в захисті стрічки, надійності роликів та стабільності зони завантаження.

Огляд проекту ударних підвісних роликів

Проект стосувався установки з дроблення вапняку та перевезення наситних матеріалів у регіоні Фрі Стейт Південної Африки. Конвеєр переміщував дроблений вапняк з транспортуючого жолобу до наступного етапу обробки.

Основні умови проекту включали:

• Промисловість: гірнича промисловість твердих скель та обробка кар'єрів
• Матеріал: дроблений вапняк
• Щільність матеріалу: приблизно 1,6 т/м³
• Максимальний розмір кусків: 250 мм
• Ширина конвеєрної стрічки: 1 600 мм
• Швидкість стрічки: 3,2 м/с
• Висота падіння матеріалу: 3,2 метра
• Оточення: сильне пилення та безперервні вібрації
• Основні компоненти: ударні ролики з гумовими кільцями та посилені набори ударних підвісних роликів
• Дизайнове посилання: вимоги до завантаження CEMA E та ISO 5048

Назва компанії-клієнта залишається конфіденційною. Однак робочі умови та дані проекту зберігаються, щоб показати, як було розроблено рішення.

Виклик ударних підвісних роликів в точці переносу

Транспортуючий жолоб створював зосереджену силу завантаження. Дроблений вапняк падав безпосередньо на центр конвеєрної стрічки.

Оскільки деякі шматки досягали розміру 250 мм, кожне падіння створювало сильний локальний удар. Сила передаvalaся через стрічку до нижніх роликів.

Оригінальний секція конвеєра використовувала стандартні сталеві жолобні ролики. Ці ролики забезпечували базове підтримання стрічки, але мали мало можливостей амортизації.

З часом в зоні завантаження виникло кілька пов'язаних проблем.

Прорви в стрічці та пошкодження покриття

Гострі краї вапняку повторно вдаряли в той самий сектор стрічки. Верхнє покриття отримало глибокі різи та прорви. В більш серйозних ділянках удар також впливав на внутрішні шари стрічки.

Згинені валики та затискані ролики

Жорсткі сталеві оболонки роликів передавали більшу частину удару безпосередньо на валики та підшипники. Повторювані удари викликали рух валика, пошкодження підшипників та затискання роликів.

Підсідання стрічки між наборами підвісних роликів

Оригінальна відстань між підвісними роликами залишала не підтримані ділянки під жолобом. Коли важкий матеріал падав на стрічку, стрічка рухалася вниз між роликами.

Витік матеріалу навколо підшитого борту

Підсідання стрічки створювало щілини між стрічкою та гумовим підшитим бортом. Дрібний вапняк виходив через ці щілини та накопичувався навколо конструкції конвеєра.

Втома рами

Опорні рами отримували повторювані ударні навантаження. З часом це збільшило ризик згинання кронштейнів, пошкодження зварів та поганої вирівнювання роликів.

Клієнту потрібно було більше, ніж міцніший ролик. Повну систему підтримання зони завантаження потрібно було переглянути.

Аналіз несправностей конвеєра з ударними підвісними роликами

Перед вибором нової схеми конвеєра з ударними підвісними роликами умови завантаження були вивчені як одна ціла система.

Основні фактори включали масу матеріалу, розмір кусків, висоту падіння, ширину стрічки, швидкість стрічки, відстань між роликами та міцність існуючої рами.

Перегляд виявив три основні причини несправностей.

По-перше, стандартні ролики не могли поглинати достатньо енергії удару. Їхні сталеві поверхні забезпечували міцність, але дуже мало еластичного руху.

По-друге, простір між наборами підвісних роликів дозволяв стрічці підсідати. Отже, навіть якщо один ролик залишався в хорошому стані, вся зона завантаження не забезпечувала безперервного підтримання.

По-третє, підшипники та валики отримували занадто багато прямого удару. Як тільки підшипник став пошкодженим, ролик перестав обертатися. Потім рухома стрічка проходила над нерухомою сталевою поверхнею, що створювало тепло та додатковий знос.

Рішення повинно було:

• Поглинати повторювані удари матеріалу
• Підтримувати стрічку по всій зоні завантаження
• Захистити підшипники від ударів та пилу
• Зменшити рух стрічки під підшитим бортом
• Підходити до існуючої конструкції конвеєра
• Стійко протистояти безперервній промисловій експлуатації
• Упростити майбутнє заміну роликів

Дизайн рішення для ударних підвісних роликів конвеєра

Кінцеве рішення ударних підвісних роликів конвеєра поєднувало гумову амортизацію, структурне посилення та ближчу відстань між підвісними елементами.

Замість того, щоб покладатися на одну конструктивну особливість, система використовувала кілька частин, які працювали разом:

• Ударні кільця з високоеластичним гумом
• Товсті сталеві труби роликів
• Посилені солідні валики
• Важкозавантажні підшипники
• Міцні корпуси підшипників
• Багатостадійні лабиринтні упаковки
• Водонепроникна мастилка
• Посилені рами ударних підвісних роликів
• Зменшена відстань під транспортуючим жолобом

Цей комбінований дизайн дозволив ударним кільцям поглинати перший удар. Тим часом оболонка ролика, вал та рама підтримували решту навантаження.

Ближча відстань також створила більш безперервну поверхню підтримки під конвеєрною стрічкою.

Конструкція гумових кільць ударних підвісних роликів

Модернізовані ролики використовували окремі гумові кільця, встановлені навколо товстої сталевої труби.

Коли вапняк вдарявся в стрічку, гумові кільця стискалися. Цей рух допомагав поглинати та розподіляти удар перед тим, як він досяг внутрішніх частин ролика.

Окремі кільця були вибрані замість однієї жорсткої сталевої контактної поверхні, оскільки вони пропонували кілька переваг:

• Краща амортизація ударів
• Нижча пікова сила на стрічку
• Менше вібрацій
• Зменшений прямий удар на підшипники
• Локальне стискання під великими шматками матеріалу
• Додатковий захист для сталевої оболонки
• Тише контакт в точці завантаження

Якість гуму була важливою. Матеріал повинен був мати достатню гнучкість для амортизації удару. Однак йому також потрібна була достатня твердість, щоб зберігати форму під навантаженою стрічкою.

Якщо кільця були занадто м'якими, вони могли деформуватися під безперервним тиском. Якщо вони були занадто твердими, вони передавали більше сили на ролик та раму.

Отже, матеріал кільця був вибраний відповідно до розміру матеріалу, висоти падіння та робочого навантаження.

Дизайн валика та підшипників ударних підвісних роликів

Склад валика та підшипників повинен був підтримувати як нормальне навантаження стрічки, так і повторювані динамічні удари.

Для цього проекту ударний підвісний ролик використовував солідний сталевий вал діаметром 40 мм. Більший вал допоміг контролювати згин під високими звантаженнями.

Також були вибрані важкозавантажні кулькові підшипники з внутрішнім зазором C3. Цей дизайн підшипників забезпечував простір для нормального теплового руху під час безперервної експлуатації.

Корпуси підшипників були посилені та міцно з'єднані з трубою ролика. Це допомогло зберегти вирівнювання підшипників, коли ролик отримував раптові навантаження.

Повна структура була розроблена для зменшення:

• Відхилення валика
• Пошкодження рейок підшипників
• Рух корпусу
• Нерівномірного обертання ролика
• Раннього затискання підшипників
• Тепла, викликаного поганою вирівнюванням

Сам по собі міцна зовнішня оболонка не вирішила б оригінальну проблему. Внутрішні частини також повинні були відповідати ударному режиму.

Упаковка ударних підвісних роликів для пилової установки з вапняком

Дрібний пил вапняку був присутній у всій зоні переносу. Отже, захист підшипників був ще одним важливим елементом дизайну.

Пил може потрапити в погано упакований ролик та змішатися з мастилкою підшипників. Змісь потім стає абразивною. В результаті зростає тертя підшипників, і ролик може в кінцевому підсумку перестати обертатися.

Ролики проекту використовували багатостадійну структуру лабиринтної упаковки. Упаковка створювала довший та більш складний шлях між зовнішнім середовищем та камерою підшипників.

Крім того, в області підшипників використовувався водонепроникний синтетичний мазок.

Система упаковки та змащування допомогла:

• Обмежити потрапляння пилу
• Зменшити вплив вологості
• Зберігати мастилку
• Захистити поверхні підшипників
• Зберігати більш плавне обертання
• Зменшити ризик передчасного затискання

Упаковка повинна захищати підшипник, не створюючи занадто багато опору. Отже, контроль розмірів під час виробництва та збирання залишався важливим.