Кейс-студия о роликачиках с амортизацией: Защита конвейера для известняка с высоким падением

Точкой загрузки является одна из наиболее интенсивно работающих секций ленточного конвейера. Крупные куски материала падают на небольшую область ленты. В результате лента, валы, подшипники и опорная рама должны поглощать повторяющиеся удары.

В этом случае описывается, как операция по переработке известняка в Южной Африке модернизировала точку перегрузки с большой высотой падения с помощью решения на основе тяжелого ударного направляющего ролика.

У существующего конвейера часто происходили повреждения ленты, выход из строя роликов, разлив материала и деформация рамы. Стандартные стальные ролики могли поддерживать ленту во время обычного транспортировки. Однако они не могли поглощать сильные удары, создаваемые крупными кусками известняка, падающими с высоты 3,2 метра.

Для решения проблемы зона загрузки была оборудована ударными роликами с резиновыми кольцами, усиленными валами, защищенными подшипниками и более прочными опорными рамами. Также уменьшено расстояние между наборами направляющих роликов.

После 14 месяцев эксплуатации модернизированная система показала явные улучшения в защите ленты, надежности роликов и стабильности зоны загрузки.

Обзор проекта ударных направляющих роликов

Проект включал в себя установку по дроблению известняка и обработке сыпучих материалов в регионе Фриstaat в Южной Африке. Конвейер перемещал дробленый известняк от перегрузочного желоба к следующей стадии переработки.

Основные условия проекта включали:

• Отрасль: добыча твердых пород и переработка карьерных материалов
• Материал: дробленый известняк
• Плотность материала: примерно 1,6 т/м³
• Максимальный размер кусков: 250 мм
• Ширина ленты конвейера: 1600 мм
• Скорость ленты: 3,2 м/с
• Высота падения материала: 3,2 метра
• Окружение: сильная пыль и непрерывные вибрации
• Основные компоненты: ударные ролики с резиновыми кольцами и усиленные наборы ударных направляющих роликов
• Ссылка на проект: требования к загрузке CEMA E и ISO 5048

Название компании заказчика остается конфиденциальным. Однако рабочие условия и данные проекта сохранены, чтобы показать, как было разработано решение.

Проблема с ударными направляющими роликами в точке перегрузки

Перегрузочный желоб создавал сосредоточенную силу загрузки. Дробленый известняк падал напрямую на центр ленты конвейера.

Поскольку некоторые куски достигали размера 250 мм, каждое падение создавало сильный локальный удар. Сила передавалась через ленту на нижележащие ролики.

Оригинальная секция конвейера использовала стандартные стальные желобные ролики. Эти ролики обеспечивали базовую поддержку ленты, но имели небольшую демпфирующую способность.

Со временем в зоне загрузки возникло несколько связанных проблем.

Пробои ленты и повреждение покрытия

Острые края известняка повторно ударяли по одной и той же секции ленты. Верхнее покрытие получало глубокие разрезы и пробои. В более серьезных местах удар также затрагивал внутренние пласты ленты.

Изогнутые валы и заклинившие ролики

Жесткие стальные оболочки роликов передавали большую часть удара напрямую на валы и подшипники. Повторяющиеся удары вызывали перемещение вала, повреждение подшипников и заклинивание роликов.

Падение ленты между наборами направляющих роликов

Исходное расстояние между направляющими роликами оставляло не поддерживаемые области под желобом. Когда тяжелый материал падал на ленту, лента смещалась вниз между роликами.

Утечка материала вокруг обskirts

Падение ленты создавало зазоры между лентой и резиновой обskirts. Мелкий известняк выпадал через эти зазоры и накапливался вокруг конструкции конвейера.

Усталость рамы

Опорные рамы получали повторяющиеся ударные нагрузки. Со временем это увеличивало риск изгиба кронштейнов, повреждения сварных швов и плохой установки роликов.

Заказчику понадобился не просто более прочный ролик. Необходимо было пересмотреть всю систему поддержки зоны загрузки.

Анализ отказов ленточного конвейера с ударными направляющими роликами

Перед выбором новой схемы ленточного конвейера с ударными направляющими роликами условия загрузки были изучены как единая система.

Основные факторы включали массу материала, размер кусков, высоту падения, ширину ленты, скорость ленты, расстояние между роликами и прочность существующей рамы.

Обзор выявил три основные причины отказов.

Во-первых, стандартные ролики не могли поглощать достаточно энергии удара. Их стальные поверхности обеспечивали прочность, но очень мало упругого перемещения.

Во-вторых, расстояние между наборами направляющих роликов позволяло ленте падать. Поэтому даже если один ролик оставался в хорошем состоянии, вся зона загрузки не обеспечивала непрерывной поддержки.

В-третьих, подшипники и валы получали слишком много прямых ударов. Как только подшипник повреждался, ролик переставал вращаться. Затем движущаяся лента проходила по фиксированной стальной поверхности, что создавало тепло и дополнительный износ.

Решение должно было:

• Поглощать повторяющиеся удары материала
• Поддерживать ленту по всей зоне загрузки
• Защищать подшипники от ударов и пыли
• Снизить перемещение ленты под обskirts
• Подходить к существующей конструкции конвейера
• Выдерживать непрерывную промышленную эксплуатацию
• Упростить будущий замену роликов

Конструкторское решение для ударных направляющих роликов конвейера

Окончательное решение ударных направляющих роликов конвейера сочетало резиновую демпфировку, структурное усиление и более близкое расстояние между поддерживающими элементами.

Вместо того чтобы полагаться на одну конструктивную особенность, система использовала несколько взаимосвязанных элементов:

• Ударные кольца из высокоэластичного резины
• Толстые стальные трубки роликов
• Усиленные цельные валы
• Тяжелые подшипники
• Прочные корпуса подшипников
• Многоступенчатые лабиринтные уплотнения
• Водонепроницаемое смазочное масло
• Усиленные рамы ударных направляющих роликов
• Уменьшенное расстояние под перегрузочным желобом

Эта комбинированная конструкция позволяла ударным кольцам поглощать первый удар. Между тем, оболочка ролика, вал и рама поддерживали оставшуюся нагрузку.

Более близкое расстояние также создавало более непрерывную поддерживающую поверхность под лентой конвейера.

Конструкция резиновых кольцев ударных направляющих роликов

Модернизированные ролики использовали отдельные резиновые кольца, смонтированные вокруг толстой стальной трубки.

Когда известняк ударялся о ленту, резиновые кольца сжимались. Это движение помогало поглощать и распределять удар перед тем, как он достиг внутренних частей ролика.

Отдельные кольца были выбраны вместо одной жесткой стальной контактной поверхности, потому что они предоставляли несколько преимуществ:

• Лучшее поглощение ударов
• Ниже пиковая сила на ленте
• Меньшая вибрация
• Сниженный прямой удар на подшипники
• Локальное сжатие под крупными кусками материала
• Дополнительная защита стальной оболочки
• Тише контакт в точке загрузки

Качество резины было важным. Материал должен был иметь достаточную гибкость для демпфирования удара. Однако он также должен был иметь достаточную жесткость, чтобы сохранять форму под нагруженной лентой.

Если кольца были слишком мягкими, они могли деформироваться под непрерывным давлением. Если они были слишком жесткими, они передавали больше силы на ролик и раму.

Поэтому материал кольца был выбран в зависимости от размера материала, высоты падения и рабочей нагрузки.

Конструкция вала и подшипников ударного направляющего ролика

Сборка вала и подшипников должна была поддерживать как обычную нагрузку ленты, так и повторяющиеся динамические удары.

Для этого проекта ударный направляющий ролик использовал цельный стальной вал диаметром 40 мм. Более крупный вал помог контролировать изгиб под высокими нагрузками.

Также были выбраны тяжелые шариковые подшипники глубокого пазу с внутренним зазором C3. Эта конструкция подшипников обеспечивала пространство для нормального теплового перемещения во время непрерывной эксплуатации.

Корпуса подшипников были усилены и надежно соединены с трубкой ролика. Это помогало поддерживать выравнивание подшипников при внезапных нагрузках на ролик.

Полная конструкция была разработана для снижения:

• Изгиба вала
• Повреждения дорожек подшипников
• Перемещения корпуса
• Неровного вращения ролика
• Раннего заклинивания подшипников
• Тепла, вызванного плохим выравниванием

Одна только прочная внешняя оболочка не решала исходную проблему. Внутренние части также должны были соответствовать ударной нагрузке.

Уплотнение ударных направляющих роликов для пыльной установки по переработке известняка

Мелкая пыль известняка была присутствует во всей зоне перегрузки. Поэтому защита подшипников была еще одной важной частью конструкции.

Пыль может попасть в плохо уплотненный ролик и смешиваться с смазкой подшипников. Смесь затем становится абразивной. В результате увеличивается трение подшипников, и ролик может в конечном итоге перестать вращаться.

Ролики проекта использовали многоступенчатую лабиринтную уплотнительную структуру. Уплотнение создавало более длинный и сложный путь между внешней средой и камерой подшипников.

Кроме того, внутри зоны подшипников использовалось водонепроницаемое синтетическое смазочное масло.

Система уплотнения и смазки помогала:

• Ограничить попадание пыли
• Снизить воздействие влаги
• Сохранять смазку
• Защищать поверхности подшипников
• Поддерживать более плавное вращение
• Снизить риск преждевременного заклинивания

Уплотнение должно защищать подшипник без создания слишком большого сопротивления. Поэтому контроль размеров во время производства и сборки оставался важным.

Усиление рамы ударных направляющих роликов

Рама ударных направляющих роликов несла ролики и передавал рабочую нагрузку на конструкцию конвейера.

В исходной системе повторяющиеся удары способствовали усталости и деформации рамы. Поэтому замена только роликов не обеспечивала полного решения.

Модернизированные рамы были разработаны для:

• Фиксации роликов под требуемым углом желоба
• Поддержания стабильных позиций валов
• Сопротивления повторяющимся вертикальным нагрузкам
• Снижения нежелательного перемещения
• Подхода к существующим точкам крепления конвейера
• Поддержания более близкого расстояния между направляющими роликами
• Упрощения замены роликов

Геометрия рамы также была важной. Если боковые и центральные ролики не были правильно расположены, лента не получала равномерной поддержки.

Перед