Studio di caso di supporto idler ad impatto: Protezione di un convogliatore di calcestruzzo con caduta elevata
Case Details
Un punto di carico è una delle sezioni più lavorate di un convogliatore a cinghia. Grandi pezzi di materiale cadono su una piccola area della cinghia. Di conseguenza, la cinghia, i rulli, i cuscinetti e il telaio di supporto devono assorbire shock ripetuti.
Questo studio di caso spiega come un'operazione di lavorazione della calcarea in Sud Africa ha aggiornato un punto di trasferimento con caduta elevata con una soluzione di idler antiurto ad alta resistenza.
Il convogliatore esistente presentava frequenti danni alla cinghia, rulli guasti, fuoriuscite di materiale e deformazione del telaio. I rulli in acciaio standard potevano supportare la cinghia durante il trasporto normale. Tuttavia, non potevano assorbire l'impatto forte creato da grandi pezzi di calcarea che cadevano da un'altezza di 3,2 metri.
Per risolvere il problema, la zona di carico è stata equipaggiata con rulli idler antiurto con anelli di gomma, alberi rinforzati, cuscinetti protetti e telai di supporto più robusti. È stato anche ridotto lo spaziamento tra i gruppi di idler.
Dopo 14 mesi di funzionamento, il sistema aggiornato ha mostrato miglioramenti evidenti nella protezione della cinghia, nella affidabilità dei rulli e nella stabilità della zona di carico.
Panoramica del Progetto Idler Anticurto
Il progetto ha coinvolto un impianto di frantumazione della calcarea e movimentazione di materiali in blocco nella regione del Free State in Sud Africa. Il convogliatore spostava la calcarea frantumata da una canalina di trasferimento alla fase successiva di lavorazione.
Le principali condizioni del progetto includevano:
- Industria: mining di rocce dure e lavorazione di cave
- Materiale: calcarea frantumata
- Densità del materiale: circa 1,6 t/m³
- Dimensione massima del pezzo: 250 mm
- Larghezza della cinghia del convogliatore: 1.600 mm
- Velocità della cinghia: 3,2 m/s
- Altezza di caduta del materiale: 3,2 metri
- Ambiente: polvere intensa e vibrazioni continue
- Componenti principali: rulli antiurto con anelli di gomma e gruppi di idler antiurto rinforzati
- Riferimento progettuale: requisiti di carico CEMA E e ISO 5048
Il nome dell'azienda cliente rimane confidenziale. Tuttavia, le condizioni di lavoro e i dati del progetto sono conservati per mostrare come è stata sviluppata la soluzione.
Sfida dell'Idler Anticurto nel Punto di Trasferimento
La canalina di trasferimento creava una forza di carico concentrata. La calcarea frantumata cadeva direttamente sul centro della cinghia del convogliatore.
Poiché alcuni pezzi raggiungevano i 250 mm di dimensioni, ogni caduta creava un forte impatto locale. La forza passava attraverso la cinghia e nei rulli sottostanti.
La sezione originale del convogliatore utilizzava rulli canalizzatori in acciaio standard. Questi rulli fornivano un supporto base alla cinghia, ma avevano poca capacità di ammortizzazione.
Nel tempo, la zona di carico ha sviluppato diversi problemi correlati.
Forature e danni al rivestimento della cinghia
Gli angoli affilati della calcarea colpivano ripetutamente la stessa sezione della cinghia. Il rivestimento superiore ha sviluppato tagli profondi e forature. Nelle aree più gravi, l'impatto ha anche interessato le pliche interne della cinghia.
Alberi piegati e rulli bloccati
Gli involucri rigidi dei rulli in acciaio trasferivano gran parte dello shock direttamente agli alberi e ai cuscinetti. L'impatto ripetuto ha causato movimento dell'albero, danneggiamento dei cuscinetti e bloccaggio del rullo.
Cedimento della cinghia tra i gruppi di idler
Lo spaziamento originale degli idler lasciava aree non supportate sotto la canalina. Quando materiale pesante atterrava sulla cinghia, la cinghia si spostava verso il basso tra i rulli.
Fuga di materiale intorno alla falda
Il cedimento della cinghia ha creato spazi tra la cinghia e la gomma della falda. La calcarea fine è sfuggita attraverso questi spazi e si è accumulata intorno alla struttura del convogliatore.
Fatica del telaio
I telai di supporto hanno ricevuto carichi di shock ripetuti. Nel tempo, questo ha aumentato il rischio di staffe piegate, saldature danneggiate e cattiva allineamento dei rulli.
Il cliente aveva bisogno di più di un rullo più robusto. L'intero sistema di supporto della zona di carico doveva essere revisionato.
Analisi della Guasto del Convogliatore a Cinghia con Idler Anticurto
Prima di selezionare una nuova disposizione di convogliatore a cinghia con idler antiurto, le condizioni di carico sono state studiate come un sistema completo.
I fattori principali includevano massa del materiale, dimensione del pezzo, altezza di caduta, larghezza della cinghia, velocità della cinghia, spaziamento dei rulli e resistenza del telaio esistente.
La revisione ha identificato tre cause principali dei guasti.
In primo luogo, i rulli standard non potevano assorbire abbastanza energia di impatto. Le loro superfici in acciaio fornivano resistenza ma molto poco movimento elastico.
In secondo luogo, lo spazio tra i gruppi di idler permetteva al cedimento della cinghia. Pertanto, anche se un rullo rimaneva in buone condizioni, la zona di carico completa non forniva supporto continuo.
In terzo luogo, i cuscinetti e gli alberi hanno ricevuto troppo shock diretto. Una volta che un cuscinetto era danneggiato, il rullo cessava di girare. La cinghia in movimento passava quindi su una superficie di acciaio fissa, che creava calore e usura aggiuntiva.
La soluzione doveva:
- Assorbire impatti ripetuti del materiale
- Supportare la cinghia attraverso l'intera zona di carico
- Proteggere i cuscinetti da shock e polvere
- Ridurre il movimento della cinghia sotto la falda
- Adattarsi alla struttura esistente del convogliatore
- Resistere a funzionamenti industriali continui
- Semplificare la sostituzione futura dei rulli
Progettazione della Soluzione Idler Anticurto per Convogliatore
La soluzione finale di idler antiurto per convogliatore combinava ammortizzazione in gomma, rinforzo strutturale e spaziamento di supporto più ravvicinato.
Invece di fare affidamento su una caratteristica di progettazione, il sistema ha utilizzato diverse parti che lavoravano insieme:
- Anelli antiurto in gomma ad alta elasticità
- Tubi di rullo in acciaio spesso
- Alberi solidi rinforzati
- Cuscinetti ad alta resistenza
- Alloggi per cuscinetti robusti
- Sigilli labirintici a più stadi
- Grasso resistente all'acqua
- Telai di idler antiurto rinforzati
- Spaziamento ridotto sotto la canalina di trasferimento
Questa progettazione combinata ha permesso agli anelli antiurto di assorbire il primo shock. Nel frattempo, l'involucro del rullo, l'albero e il telaio hanno supportato il carico residuo.
Lo spaziamento più ravvicinato ha anche creato una superficie di supporto più continua sotto la cinghia del convogliatore.
Costruzione dell'Anello di Gomma per Idler Anticurto
I rulli aggiornati utilizzavano anelli di gomma separati montati attorno a un tubo di acciaio spesso.
Quando la calcarea colpiva la cinghia, gli anelli di gomma si comprimono. Questo movimento ha aiutato a assorbire e diffondere l'impatto prima che raggiungesse le parti interne del rullo.
Anelli separati sono stati selezionati invece di una superficie di contatto rigida in acciaio perché offrivano diversi vantaggi:
- Migliore assorbimento di impatto
- Forza di picco inferiore sulla cinghia
- Meno vibrazioni
- Shock diretto ridotto sui cuscinetti
- Compressione locale sotto grandi pezzi di materiale
- Protezione aggiuntiva per l'involucro in acciaio
- Contatto più silenzioso nel punto di carico
La qualità della gomma era importante. Il materiale doveva avere sufficiente flessibilità per ammortizzare l'impatto. Tuttavia, doveva anche avere sufficiente durezza per mantenere la sua forma sotto la cinghia carica.
Se gli anelli fossero troppo morbidi, potrebbero deformarsi sotto pressione continua. Se fossero troppo duri, trasferirebbero più forza al rullo e al telaio.
Pertanto, il materiale dell'anello è stato selezionato in base alle dimensioni del materiale, all'altezza di caduta e al carico di lavoro.
Progettazione dell'Albero e Cuscinetto del Rullo Idler Anticurto
L'assemblaggio di albero e cuscinetto doveva supportare sia il carico normale della cinghia che l'impatto dinamico ripetuto.
Per questo progetto, il rullo idler antiurto ha utilizzato un albero in acciaio solido di 40 mm. L'albero più grande ha aiutato a controllare la flessione sotto forze di carico elevate.
Sono stati anche selezionati cuscinetti a sfera ad incavo ad alta resistenza con gioco interno C3. Questa progettazione di cuscinetto ha fornito spazio per il movimento termico normale durante il funzionamento continuo.
Gli alloggi per cuscinetti sono stati rinforzati e collegati saldamente al tubo del rullo. Questo ha aiutato a mantenere l'allineamento del cuscinetto quando il rullo riceveva carichi improvvisi.
La struttura completa è stata progettata per ridurre:
- Deflessione dell'albero
- Danneggiamento della corsa del cuscinetto
- Movimento dell'alloggio
- Rotazione non uniforme del rullo
- Bloccaggio prematuro del cuscinetto
- Calore causato da cattiva allineamento
Un involucro esterno robusto da solo non avrebbe risolto il problema originale. Anche le parti interne dovevano corrispondere al servizio antiurto.
Sigillatura dell'Idler Anticurto per un Impianto di Calcarea Polveroso
La polvere fine di calcarea era presente in tutta l'area di trasferimento. Pertanto, la protezione dei cuscinetti era un'altra parte importante della progettazione.
La polvere può entrare in un rullo mal sigillato e mescolarsi con il grasso dei cuscinetti. La miscela diventa quindi abrasiva. Di conseguenza, l'attrito dei cuscinetti aumenta e il rullo può eventualmente cessare di girare.
I rulli del progetto hanno utilizzato una struttura di sigillatura labirintica a più stadi. Il sigillo ha creato un percorso più lungo e difficile tra l'ambiente esterno e la camera del cuscinetto.
Inoltre, è stato utilizzato grasso sintetico resistente all'acqua all'interno dell'area del cuscinetto.
Il sistema di sigillatura e lubrificazione ha aiutato:
- Limitare l'ingresso di polvere
- Ridurre l'esposizione all'umidità
- Conservare il grasso
- Proteggere le superfici dei cuscinetti
- Mantenere una rotazione più fluida
- Ridurre il rischio di bloccaggio prematuro
Un sigillo deve proteggere il cuscinetto senza creare troppo resistenza. Pertanto, il controllo dimensionale durante la produzione e l'assemblaggio è rimasto importante.
Rinforzo del Telaio dell'Idler Anticurto
Il telaio dell'idler antiurto portava i rulli e trasferiva il carico di lavoro alla struttura del convogliatore.
Nel sistema originale, lo shock ripetuto ha contribuito alla fatica e alla deformazione del telaio. Pertanto, la sostituzione dei soli rulli non avrebbe fornito una soluzione completa.
I telai aggiornati sono stati progettati per:
- Tenere i rulli all'angolo di canalizzazione richiesto
- Mantenere posizioni stabili dell'albero
- Resistere a carichi verticali ripetuti
- Ridurre il movimento indesiderato
- Adattarsi ai punti di montaggio esistenti del convogliatore
- Supportare spaziamento più ravvicinato degli idler <
