Выбор конвейерного шкива: конструкция вала, натяжение ремня, запаздывание и руководство по режимам отказа

Конвейерный шкив не является товарной деталью. В системе погрузки-разгрузки сыпучих материалов, перемещающей 3000 тонн железной руды или угля в час, приводной шкив передает мощность в сотни киловатт через вал, который может подвергаться комбинированным изгибающим моментам, превышающим 500 кН·м, и натяжению ремня 200–500 кН с каждой стороны. Вал, размер которого меньше одного стандартного диаметра, или выбор запаздывания, допускающего проскальзывание ленты во влажных условиях, приводит непосредственно к остановке конвейера, что приводит к потерям производства в тысячи долларов в час. Тем не менее, конвейерные шкивы обычно определяются только по ширине ленты, без расчета фактических напряжений на валу, без проверки прогиба в гнездах подшипников и без сопоставления типа запаздывания с фактическими условиями эксплуатации.

В этом руководстве представлена ​​полная инженерная основа для выбора и спецификации конвейерных шкивов, охватывающая типы шкивов и их функции, девятиэтапный процесс выбора от длины торца до типа запаздывания, методологию проектирования вала для комбинированного изгиба и кручения, выбор профиля короны, а также виды отказов, возникающие в результате недостаточной спецификации или неправильного запаздывания. Оно предназначено для инженеров конвейеров, инженеров по техническому обслуживанию и менеджеров по закупкам, которым необходимо подобрать новые или сменные шкивы для систем обработки тяжелых сыпучих материалов.

Часть 1. Типы и функции конвейерных шкивов

В системе ленточного конвейера используется несколько типов шкивов, каждый из которых предназначен для определенной функции и подвергается различным условиям нагрузки. Определение правильного типа шкива для каждого положения является первым шагом при выборе шкива.

1.1 Приводной (головной) шкив

Приводной шкив является основным компонентом передачи мощности конвейера. Он расположен на разгрузочном конце (головке) конвейера и приводится в движение редуктором конвейера и двигателем через муфту вала. Приводной шкив:

• Передаёт крутящий момент на ремень за счёт трения между поверхностью шкива (или запаздыванием) и ремнем.

• Поддерживает самое высокое натяжение ремня в системе — натяжение на натянутой стороне (

  

  ) и натяжение слабой стороны (

  

  ) оба действуют на вал ведущего шкива одновременно

• Является ли шкив наиболее вероятным для проскальзывания ремня, если коэффициент трения между шкивом и ремнем недостаточный?

Ведущие шкивы всегда имеют запаздывание — шкивы из голой стали имеют недостаточный коэффициент трения (μ ≈ 0,35 в сухом состоянии, ≈ 0,05 в мокром состоянии) для передачи необходимой движущей силы без проскальзывания. Резиновое отставание повышает μ до 0,40–0,45 (сухой) и 0,35 (мокрый); керамическое отставание повышает ц до 0,45–0,50 (сухой) и 0,40–0,45 (мокрый).

1.2 Хвостовой шкив

Хвостовой шкив расположен на погрузочной стороне конвейера. Он перенаправляет ленту с обратного хода обратно на несущий. Хвостовой шкив:

• Обеспечивает более низкое натяжение ремня, чем приводной шкив (обычно только натяжение на слабой стороне).

  

  плюс напряжение приема)

• Это первый шкив, с которым ремень контактирует после обратного хода — скопление материала на поверхности хвостового шкива приводит к неправильному движению ремня и неравномерному износу ремня.

• Может иметь прокладку (простая резина) для предотвращения скопления материала; хвостовые шкивы крыльевого типа используются для самоочистки при работе с липкими материалами.

1.3 Приемный шкив

Приемный шкив поддерживает правильное натяжение ленты по всей конвейерной системе, обеспечивая контролируемое усилие натяжения. Обычно он расположен рядом с хвостовой частью конвейера и установлен на скользящей или гравитационной приемной раме, которая позволяет шкиву перемещаться в осевом направлении при растяжении ленты.

Натяжение приемника должно быть достаточным для:

• Предотвращает проскальзывание ремня на ведущем шкиве при наихудших условиях запуска и нагрузки.

• Ограничьте провисание ремня между несущими натяжными роликами до допустимого значения (обычно 1,5–2,0 % от расстояния между натяжными роликами).

• Обеспечьте достаточное натяжение ремня, чтобы он мог преодолевать вертикальные повороты, не отрывая натяжных роликов.

1.4 Плоский шкив

Плоский шкив расположен рядом с ведущим шкивом, чтобы увеличить угол обхвата ремня вокруг ведущего шкива. Увеличение угла обхвата напрямую увеличивает максимальную передаваемую силу трения (и, следовательно, максимальную движущую силу) без увеличения натяжения ремня.

Связь между углом обхвата и максимальной степенью натяжения определяется уравнением Эйлера-Эйтельвейна:

Где:

= натяжение на тугой стороне (Н)

= натяжение на слабой стороне (Н)

= коэффициент трения между обшивкой и ремнем

= угол обхвата ремня вокруг ведущего шкива (радианы)

= число Эйлера (2,718)

Пример: с резиновым покрытием (μ = 0,40) и поворотом на 180° (π радиан):

Добавление курносого шкива для увеличения угла обхвата до 220° (3,84 радиана):

Увеличение коэффициента натяжения на 32 % означает, что конвейер может передавать на 32 % больше движущей силы при том же натяжении на слабой стороне или поддерживать ту же движущую силу при уменьшении натяжения на 24 %.

1.5 Изгибный шкив

Изгибные шкивы перенаправляют путь ленты в промежуточных точках — обычно в нижней части вертикальной кривой или в точке передачи конвейера. Они несут только нагрузку натяжения ремня (без крутящего момента) и обычно не имеют запаздывания. Изгибные шкивы определяются натяжением ремня в месте изгиба и углом изгиба — вал должен быть рассчитан на результирующую силу от двух натяжений ремня, действующих под углом изгиба.

Часть 2. Девятиэтапный процесс выбора шкива

Шаг 1: Определите длину лица

Длина поверхности шкива должна быть шире ремня, чтобы гарантировать, что ремень не касается дисков на концах шкива во время нормальной работы (включая неправильное отслеживание). Стандартное правило:

Для ремней шириной более 1200 мм добавьте по 75 мм с каждой стороны (всего 150 мм). Для конвейеров с плохим отслеживанием ленты или высокими боковыми нагрузками (изогнутые конвейеры, высокоскоростные конвейеры) добавьте по 100 мм с каждой стороны.

Рекомендации по стандартной длине лица:

Шаг 2. Определите натяжение ремня.

Натяжение ремня является наиболее важным фактором при проектировании вала шкива. Натяжения ремня, действующие на вал шкива, составляют:

Натяжение на тугой стороне (

): Натяжение ремня на стороне высокого натяжения ведущего шкива. Это сумма эффективного натяжения (движущей силы) и натяжения слабой стороны.

Натяжение слабой стороны (

): Натяжение ремня на стороне низкого натяжения ведущего шкива. Это определяется системой намотки и должно быть достаточным для предотвращения проскальзывания.

Эффективное напряжение (

): Чистая движущая сила, передаваемая шкивом:

Эффективное натяжение рассчитывается по силам сопротивления конвейера:

Где:

= искусственный коэффициент трения (0,017–0,025 для конвейеров в хорошем состоянии; типично 0,020)

= длина конвейера (м)

= 9,81 м/с²

= масса ремня на единицу длины (кг/м)

= масса материала на единицу длины (кг/м) =

= вращающаяся масса роликов на единицу длины (кг/м)

= высота подъема конвейера (м) — положительная для наклонных конвейеров

Шаг 3: Определите диаметр шкива

Минимальный диаметр шкива определяется двумя требованиями:

Усталость ремня при изгибе: когда ремень наматывается на шкив, каркас ремня сгибается. Многократные сгибания на шкиве малого диаметра утомляют каркас ремня. Минимальный диаметр шкива, позволяющий избежать усталости ремня, указывается производителем ремня на основе конструкции ремня и номинального натяжения (обычно выражается как PIW — фунты на дюйм ширины ремня).

Прогиб вала: больший диаметр шкива увеличивает расстояние между точками контакта ремня и центрами подшипников, что увеличивает изгибающий момент на валу. Однако больший диаметр шкива также обеспечивает большее отверстие вала, что позволяет использовать больший диаметр вала, что более чем компенсирует увеличенный момент.

Рекомендации CEMA по минимальному диаметру шкива:

Для ремней со стальным кордом (ремни ST) с очень высокими значениями натяжения (> 1000 PIW) обычно используются шкивы диаметром 48–60 дюймов (1200–1500 мм).

Шаг 4. Определите стиль подключения концентратора

Ступица соединяет диск на конце шкива с валом и передает крутящий момент. Стили подключения концентратора включают в себя:

• Отверстие под шпонку (прямое или коническое): самое простое и распространенное; шпонка передает крутящий момент между валом и ступицей. Подходит для умеренных крутящих моментов. Концентрация напряжений в шпоночной канавке снижает усталостную прочность вала.

• Посадка с натягом (прессовая посадка): Ступица напрессовывается на вал с натягом; трение передает крутящий момент. Отсутствие концентрации напряжений в шпоночных канавках — предпочтительно для применений, требующих высокой усталости.

• Втулка Taper-lock/QD: разъемная коническая втулка крепится к валу болтами, создавая посадку с натягом с высоким коэффициентом трения. Обеспечивает легкую установку и снятие без нажатия на оборудование — предпочтительнее для замены на месте.

• Узел блокировки без ключа (стяжной диск): гидравлическое или механическое стопорное устройство обеспечивает посадку с очень высоким натягом между ступицей и валом. Используется для самых высоких крутящих моментов (большие приводные шкивы на конвейерах высокого напряжения).

Шаг 5: Определите конфигурацию шкива

Конфигурации корпуса шкива включают в себя:

• Шкив барабана (стандарт): цилиндрический стальной корпус, приваренный к концевым дискам и ступице. Самая распространенная конфигурация для всех типов шкивов.

• Шкив крыла: конструкция с открытыми крыльями без сплошной оболочки — ремень соприкасается с рядом стальных крыльев. Самоочистка — материал проваливается через зазоры между створками. Используется для хвостовых и возвратных шкивов при работе с липкими или влажными материалами.

• Спиральный шкив барабана: пара стальных стержней, спирально намотанных на шкив барабана. Спиральное действие разгружает материал в стороны конвейера во время вращения — обеспечивает очистку без вибрации ремня шкива крыльев.

Шаг 6: Определите профиль кроны

Выступ (или выпуклость) поверхности шкива представляет собой небольшое увеличение диаметра в центре поверхности относительно краев. Коронка помогает центрировать ремень на шкиве и предотвращает его смещение. Стили корон включают в себя:

• Плоская поверхность (без короны): используется для широких лент (> 1200 мм) и лент со стальным кордом — ремень слишком жесткий, чтобы соответствовать выпуклой поверхности, а коронка может привести к неравномерному натяжению ремня по ширине.

• Трапециевидная корона: плоская центральная часть с заостренными краями. Самый распространенный тип короны для конвейеров средней мощности.

• Радиусная коронка (полная коронка): непрерывная кривая от края к центру. Обеспечивает максимально плавное перемещение ленты и предпочтителен для высокоскоростных конвейеров и применений, требующих точного центрирования ленты.

Рекомендации по высоте кроны:

Шаг 7: Определите тип запаздывания

Лагинг — это покрытие, наносимое на поверхность шкива для увеличения коэффициента трения между шкивом и ремнем, защиты корпуса шкива от износа и улучшения отслеживания ремня. Выбор запаздывания является одним из наиболее важных решений при выборе шкива.

(Полное руководство по выбору запаздывающего устройства см. в части 3.)

Шаг 8: Определите материал и диаметр вала

Конструкция вала является наиболее важным инженерным расчетом при определении спецификации шкива. Вал должен быть рассчитан на комбинированное воздействие изгиба (из-за натяжения ремня) и кручения (из-за крутящего момента на ведущем шкиве).

(Полную методологию проектирования вала см. в части 4.)

Шаг 9. Проверка требований к производительности

Окончательные проверки включают в себя:

• Напряжение оболочки под действием комбинированного натяжения ремня и веса шкива

• Выбор подшипника и срок службы L10 при рабочей скорости и нагрузке

• Требования к динамическому балансу (ISO 1940/1, класс G6.3 для стандартных конвейеров; G2.5 для высокоскоростных конвейеров со скоростью ленты > 5 м/с)

• Требования к защите от коррозии для рабочей среды

Часть 3. Запаздывающий выбор — сопоставление поверхности с приложением

3.1 Почему отставание имеет значение

Сила трения, которую ведущий шкив может передать на ремень, равна:

Эта сила должна равняться или превышать эффективное натяжение.

Требуется для привода конвейера. Если коэффициент трения

слишком низко (например, голый стальной шкив во влажных условиях), ремень проскальзывает на шкиве, что приводит к быстрому износу как ремня, так и поверхности шкива, перегреву и потенциальному повреждению ремня.

3.2 Типы запаздывания и производительность

Обычная резиновая прокладка:

• Материал: натуральный каучук или SBR (бутадиен-стирольный каучук), твердость по Шору А 60–70.

• Толщина: 6–25 мм в зависимости от применения.

• Коэффициент трения: ц = 0,40–0,45 (сухой); μ = 0,30–0,35 (влажный)

• Применение: Стандартные ведущие шкивы в сухих и умеренно влажных условиях; хвостовой и изгибающий шкивы

• Достоинства: Низкая стоимость, легко заменить, хорошая амортизация.

• Ограничения: недостаточное трение в условиях постоянной влажности; подвержен абразивному износу из-за переноса материала

Рифленая резиновая прокладка:

• Обычная резина с ромбовидными или елочными канавками, вырезанными на поверхности.

• Канавки отводят воду из зоны контакта ремня со шкивом, поддерживая более высокий эффективный коэффициент трения во влажных условиях.

• Коэффициент трения: μ = 0,35–0,40 (мокрый) — значительно лучше, чем обычная резина во влажных условиях.

• Стандартные спецификации для приводных шкивов на наружных конвейерах или во влажных технологических средах (угольные заводы, горнодобывающие заводы)

• Рисунок канавок: наиболее распространен ромбовидный паз; Канавка в виде елочки обеспечивает лучшее самоочищение

Керамическое отставание:

• Керамическая плитка из оксида алюминия (Al₂O₃), обычно чистотой 92–96%, отформованная на резиновой основе.

• Поверхность керамической плитки обеспечивает очень высокий коэффициент трения: ц = 0,45–0,50 (сухая); μ = 0,40–0,45 (влажный)

• Керамическая плитка чрезвычайно тверда (9 по шкале Мооса) и износостойка — керамическое покрытие служит в 3–5 раз дольше, чем резиновое покрытие в абразивных условиях.

• Применение: Приводные шкивы на высоконатяжных конвейерах, влажные и грязные условия (железная руда, уголь, минеральные пески), конвейеры с высокой выносливостью материала.

• Ограничения: более высокая стоимость, чем у резины; керамическая плитка может треснуть, если шкив подвергнется сильной ударной нагрузке; не рекомендуется для конвейеров с частыми реверсами

Полиуретановое утепление:

• Литой или формованный полиуретан, твердость по Шору А 80–95.

• Отличная стойкость к истиранию — в 3–4 раза выше, чем у натурального каучука.

• Хороший коэффициент трения: μ = 0,35–0,45 в зависимости от рецептуры.

• Применение: Хвостовые и изгибные шкивы в абразивных средах; приводные шкивы, для которых основным требованием является устойчивость к истиранию

• Преимущества: Очень длительный срок службы в абразивных условиях; можно отлить на корпусе шкива

Приварная изоляция (наплавка):

• Карбид хрома или карбид вольфрама, наплавленный твердым сплавом непосредственно на корпус шкива.

• Чрезвычайно высокая износостойкость — используется в самых абразивных средах (железная руда, твердые породы, абразивные минеральные пески)

• Нет резиновой подложки — не обеспечивает амортизацию.

• Не подходит для приводных шкивов — твердая поверхность не обеспечивает достаточного трения с ремнем.

3.3 Матрица выбора запаздывания

Часть 4. Проектирование вала. Критический инженерный расчет

4.1 Силы, действующие на вал шкива

На вал шкива одновременно действуют три нагрузки:

1. Изгибающий момент от натяжения ремня:

Два натяжения ремня (

и

) воздействовать на шкив в местах контакта ремня. Их результирующая сила действует на вал в центре шкива:

Для ведущего шкива с углом охвата 180° (

):

Изгибающий момент в критическом сечении (обычно на ступице или посадочном месте подшипника) составляет:

Where

- межосевое расстояние подшипника и

длина лицевой поверхности шкива.

2. Крутящий момент от приводного момента (только ведущий шкив):

Where

эффективное напряжение и

это диаметр шкива.

3. Собственный вес вала (для больших шкивов):

Для больших шкивов (диаметр > 800 мм, длина лицевой поверхности > 1500 мм) собственный вес шкива добавляет значительную изгибающую составляющую, которая должна быть включена в конструкцию вала.

4.2 Выбор материала вала

Три наиболее часто используемых материала валов для конвейерных шкивов:

Перечисленные выше допустимые напряжения уже включают коэффициент запаса прочности по усталости. В отраслевом стандарте применяются дополнительные коэффициенты нагрузки для учета динамических эффектов:

• Коэффициент нагрузки

  

  = от 1,5 до 1,75 (применительно к изгибающему моменту)

• Коэффициент крутящего момента

  

  = от 1,25 до 1,40 (применительно к крутящему моменту)

4.3 Расчет диаметра вала

Вал должен удовлетворять трем независимым критериям, причем наибольший результирующий диаметр определяет:

Критерий 1 — Диаметр, основанный на кручении (формула Гостя):

Where

– допустимое напряжение сдвига (МПа) и

– эквивалентное кручение (Н·м).

Критерий 2 — Диаметр на основе изгиба (формула Ренкина):

Where

– допустимое напряжение изгиба (МПа) и

эквивалентный изгибающий момент:

Критерий 3. Диаметр, основанный на прогибе:

Прогиб вала в посадочном месте подшипника не должен превышать допустимый предел. Максимально допустимое отклонение отраслевого стандарта составляет от 0,0015 до 0,0017 радиан (приблизительно 5–6 угловых минут) в посадочном месте подшипника:

Где:

= результирующее чистое натяжение ремня (кН)

= расстояние от центра подшипника до центра ступицы (мм)

= расстояние между ступицами (мм)

= Модуль Юнга для стали = 206 000 МПа

= допустимое отклонение (радианы) = 0,0015–0,0017

Конечный диаметр вала является наибольшим из

,

, и

, округленное до следующего стандартного размера вала.

4.4 Рабочий пример: конструкция вала ведущего шкива

Данный:

• Ширина ремня: 1200 мм → Длина лица: 1400 мм

• Натяжение ремня:

  

  = 180 кН,

  

  = 60 кН

• Эффективное напряжение:

  

  = 120 кН

• Диаметр шкива: 630 мм

• Угол охвата: 200° (3,49 рад)

• Материал вала: EN19 (σ = 83 МПа, τ = 83 МПа)

• Центры подшипников: 1800 мм; Расстояние между ступицами: 1400 мм

= (1800 − 1400)/2 = 200 мм

• Коэффициент нагрузки

  

  = 1,5; Коэффициент крутящего момента

  

  = 1,25

Шаг 1. Результирующее натяжение ремня.

Шаг 2: Изгибающий момент

Шаг 3: Крутящий момент

Шаг 4: Эквивалентный изгибающий момент

Шаг 5: Диаметр на основе изгиба

Шаг 6: Диаметр с учетом отклонения

Руководящий критерий: Диаметр при изгибе = 226 мм → Выберите стандартный диаметр вала: 240 мм (EN19).

Этот пример показывает, что для приводных шкивов высокого натяжения диаметр вала обычно определяется изгибающим моментом, а не прогибом.

Часть 5: Конструкция оболочки и концевого диска

5.1 Напряжение оболочки (обода)

Оболочка шкива подвергается:

• Окружное напряжение из-за внутреннего давления, создаваемого натяжением ремня, охватывающего шкив.

• Изгибающее напряжение от натяжной нагрузки ремня, распределенной по длине обечайки

• Сварное напряжение в конце соединения диска с обечайкой — наиболее распространенное место повреждения барабанных шкивов.

Максимальное окружное напряжение в оболочке составляет:

Where

– толщина стенки оболочки (мм).

Для обечайки из стали EN8 (предел текучести 430 МПа) допустимое окружное напряжение при коэффициенте запаса прочности 3 составляет примерно 143 МПа. Это устанавливает минимальную толщину стенки корпуса для данного натяжения ремня и диаметра шкива.

5.2 Конструкция концевого диска

Концевой диск передает нагрузку ремня от корпуса на ступицу и вал. Поломки концевых дисков — обычно трещины в месте сварного шва ступицы или корпуса — являются наиболее распространенным видом структурных повреждений барабанных шкивов.

Профилированные концевые диски (изготовленные из цельной стальной пластины со ступицей, интегрированной в диск) исключают сварной шов между ступицей и диском, который является основным местом разрушения шкивов со сварными ступицами. Профилированные концевые диски входят в стандартную комплектацию шкивов высокого натяжения (эффективное натяжение > 300 кН), а также шкивов, работающих в шахтах, где надежность имеет решающее значение.

Часть 6. Анализ режима отказа конвейерного шкива

6.1 Проскальзывание ремня на ведущем шкиве

Внешний вид: Ремень проскальзывает на ведущем шкиве при запуске или при пиковой нагрузке; отставание резины свидетельствует о быстром износе; На поверхности ремня имеются следы ожогов.

Коренные причины:

• Недостаточный угол обхвата — обхват ремня ниже 180° обеспечивает недостаточную силу трения.

• Неправильная изоляция — изоляция из голой стали или изношенной резины во влажных условиях.

• Недостаточное натяжение натяжителя —

  

  слишком низкий, чтобы предотвратить проскальзывание по уравнению Эйлера-Эйтельвейна

• Перегруженный конвейер — эффективное натяжение

  

  превышает максимальную передаваемую силу трения

Корректирующие действия:

• Добавьте курносый шкив, чтобы увеличить угол обхвата до 200–220°.

• Замените на рифленую резиновую или керамическую прокладку для влажных условий.

• Увеличьте натяжение натяжителя (убедитесь, что система намотки работает правильно)

• Убедитесь, что конвейер не перегружен — сравните фактический тоннаж с проектной мощностью.

6.2 Перелом стержня

Внешний вид: Полный перелом вала шкива, обычно в области ступицы или гнезда подшипника. Катастрофическая поломка — шкив падает и ремень разрушается.

Коренные причины:

• Вал недостаточного размера: диаметр вала недостаточен для фактического натяжения ремня — наиболее распространенная причина замены шкивов, указанная только по ширине ремня без расчета фактических напряжений на валу.

• Концентрация напряжений в шпоночной канавке: шпоночная канавка создает концентрацию напряжений, которая снижает эффективную усталостную прочность вала на 30–50 % — валы со шпоночными канавками должны использовать более низкое допустимое напряжение, чем гладкие валы.

• Коррозионная усталость: коррозионные язвы на поверхности вала вызывают усталостные трещины при более низких уровнях напряжения.

Корректирующие действия:

• Пересчитать диаметр вала трехкритериальным методом (кручение, изгиб, прогиб)

• Укажите материал вала EN19 или 42CrMo для приложений с высоким напряжением.

• Используйте посадку с натягом или блокировку без ключа вместо отверстия под шпонку, чтобы исключить концентрацию напряжений в шпоночной канавке.

• Нанесите защиту от коррозии (цинкование, эпоксидное покрытие) на поверхности вала во влажной среде.

6.3 Растрескивание сварного шва на концевом диске

Внешний вид: Трещины на сварном шве между концевым диском и корпусом или между ступицей и концевым диском. Утечка масла или смазки из корпуса подшипника указывает на то, что прогиб вала повредил уплотнение подшипника.

Коренные причины:

• Сварная конструкция ступицы при высоких нагрузках: сварной шов ступицы с диском представляет собой концентрацию напряжений, склонную к усталости, что не подходит для применений с высокими напряжениями.

• Резонанс: шкив работает на своей собственной частоте или близкой к ней, вызывая усиленные динамические нагрузки на сварные швы.

• Неправильная процедура сварки: недостаточное проплавление сварного шва или неправильный предварительный нагрев создают слабый сварной шов, который трескается под действием циклической нагрузки.

Корректирующие действия:

• Укажите конструкцию диска с профилированным концом (ступица выточена в диск, без сварки ступицы) для шкивов с эффективным натяжением > 200 кН.

• Убедитесь, что рабочая скорость шкива не близка к собственной частоте шкива.

• Укажите сварные швы с полным проваром с предварительным нагревом и термообработкой после сварки для всех конструкционных сварных швов.

6.4 Запаздывающее расслоение

Внешний вид: Резиновое или керамическое покрытие отделяется от корпуса шкива по частям; обнажена голая стальная оболочка; начинается проскальзывание ремня.

Коренные причины:

• Недостаточная подготовка поверхности: оболочка шкива не была должным образом подвергнута пескоструйной очистке и грунтовке перед нанесением изоляции — клеевое соединение разрушается под действием напряжения сдвига, возникающего при натяжении ремня.

• Вынос материала: материал, зажатый между лентой и отставанием, создает расклинивающую силу, которая постепенно поднимает отставание.

• Термоциклирование: в наружных конвейерах циклы теплового расширения и сжатия утомляют клеевую связь между изоляцией и оболочкой.

Корректирующие действия:

• Для приводных шкивов высокого натяжения используйте изоляцию, полученную методом горячей вулканизации (склеиваемую под действием тепла и давления) вместо изоляции, полученную методом холодной сварки — прочность сцепления при вулканизации в 3–5 раз выше.

• Непосредственно перед нанесением изоляции убедитесь, что поверхность корпуса подвергнута пескоструйной очистке до степени Sa 2,5 (почти белый металл).

• Установите очистители ремня, чтобы уменьшить попадание материала на приводной шкив.

6.5 Выход из строя подшипника

Внешний вид: Шум и вибрация от корпуса подшипника шкива; повышение температуры подшипников; возможный захват.

Коренные причины:

• Чрезмерное отклонение вала: отклонение вала за пределы допустимого предела (0,0015–0,0017 рад) вызывает несоосную нагрузку на подшипник, что резко сокращает срок его службы.

• Попадание загрязнений: Пыль и влага обходят уплотнение подшипника, загрязняя смазку.

• Недостаточный размер подшипника: номинальная динамическая нагрузка подшипника недостаточна для фактической нагрузки на вал и требуемого срока службы L10.

Корректирующие действия:

• Убедитесь, что прогиб вала в гнезде подшипника не превышает 0,0015–0,0017 радиан — пересчитайте с учетом фактического натяжения ремня.

• Модернизация уплотнений корпуса подшипника для работы в пыльных и влажных условиях.

• Убедитесь, что расчет срока службы подшипника L10 включает все нагрузки (радиальные от натяжения ремня + осевые от смещения).

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1. Как выбрать между резиновым и керамическим покрытием ведущего шкива?

Используйте резиновую прокладку (с канавками) для стандартного применения в сухих и умеренно влажных условиях — она дешевле и ее легче заменить. Устанавливайте керамическое покрытие, когда: (1) конвейер постоянно работает во влажных или грязных условиях (угольная промышленность, переработка полезных ископаемых); (2) натяжение ремня велико и риск проскальзывания значителен; (3) перенос материала сильный и быстро изнашивается из-за резиновых отставаний. Керамическое отставание обеспечивает ц = 0,40–0,45 во влажных условиях против ц = 0,30–0,35 для рифленой резины — эта разница может быть запасом между надежной работой и хроническим проскальзыванием ремня.

Вопрос 2: Какой материал вала подходит для приводного шкива тяжелого шахтного конвейера?

Для приводных шкивов для шахтных работ с эффективным натяжением выше 150 кН укажите материал вала EN19 (709M40) или легированную сталь 42CrMo. EN19 имеет допустимое напряжение изгиба 83 МПа — почти в два раза больше, чем 43 МПа для мягкой стали EN3 — что позволяет использовать меньший диаметр вала при той же нагрузке или обеспечивает гораздо более высокий запас прочности для того же диаметра. На шахтных шкивах высокого напряжения всегда используйте запирающие устройства без ключа (стяжные шайбы), а не шпоночные отверстия — концентрация напряжений в шпоночных канавках снижает эффективную усталостную прочность на 30–50%.

Вопрос 3: Как рассчитать минимальный диаметр вала конвейерного шкива?

Рассчитайте три диаметра и выберите наибольший: (1) диаметр на основе кручения, используя формулу Гостя с эффективным натяжением и диаметром шкива; (2) диаметр на основе изгиба по формуле Ренкина с эквивалентным изгибающим моментом (включая коэффициент нагрузки

= 1,5–1,75 и коэффициент крутящего момента

= 1,25–1,40); (3) диаметр, рассчитанный на прогиб, обеспечивающий прогиб вала в посадочном месте подшипника, не превышающий 0,0015–0,0017 радиан. Для приводных шкивов высокого натяжения обычно определяющим является диаметр, определяемый изгибом.

Вопрос 4: Что вызывает проскальзывание ремня на приводном шкиве и как это исправить?

Проскальзывание ремня происходит, когда эффективное натяжение (требуемая движущая сила) превышает максимальную силу трения, которую может передать шкив:

. Варианты исправления в порядке предпочтения: (1) увеличить угол обхвата, добавив курносый шкив (наиболее эффективный); (2) заменить изоляцию из простой резины на резину с канавками или керамику (увеличивает μ); (3) увеличить напряжение натяжения (увеличивает

). Не увеличивайте натяжение натяжителя просто так, не устранив основную причину: чрезмерное натяжение натяжителя увеличивает изгибающие нагрузки на вал и сокращает срок службы подшипников.

В5: Как часто следует заменять обшивку конвейерного шкива?

Резиновую прокладку следует заменить, когда из-за износа толщина изоляции уменьшилась до 50 % от исходной (обычно 3–5 лет для стандартных условий эксплуатации; 1–2 года для абразивных применений). Керамическое отставание следует заменять, когда более 10–15% керамических плиток треснули или отсутствуют — шкив с отсутствующими плитками создает неравномерную нагрузку ремня и его смещение. Ежеквартально проверяйте отставание на предмет расслоения, растрескивания и износа — расслоение, обнаруженное на ранней стадии, часто можно устранить путем повторного склеивания; расслоение, дошедшее до скорлупы, требует полного повторного отставания.

В6: В чем разница между натяжным и изгибающим шкивами?

Приемный шкив специально разработан для поддержания натяжения ремня путем перемещения в осевом направлении в натяжной раме (гравитационное или винтовое натяжение). Он должен быть рассчитан на силу натяжения плюс натяжение ремня с обеих сторон. Изгибный шкив просто перенаправляет путь ремня в фиксированное место — он не перемещается и не обеспечивает натяжения. Изгибные шкивы воспринимают только результирующее натяжение двух ремней под углом изгиба и обычно не имеют запаздывания. Приемные шкивы могут иметь футеровку (простая резина), чтобы предотвратить скопление материала на поверхности шкива.

Yile Machinery: конвейерные шкивы, изготовленные по индивидуальному заказу

Yile Machinery разрабатывает и производит конвейерные шкивы по индивидуальному заказу для погрузочно-разгрузочных работ в горнодобывающей, цементной, сталелитейной и энергетической отраслях. Наши шкивы спроектированы с учетом фактического натяжения ремня и условий эксплуатации для каждого применения, а не выбираются из стандартного каталога только по ширине ремня.

Наши возможности по производству конвейерных шкивов:

• Типы шкивов: ведущие/головные шкивы, хвостовые шкивы, натяжные шкивы, пружинящие шкивы, изгибные шкивы, шкивы крыльев, шкивы спиральных барабанов.

• Ширина ленты: от 500 мм до 2400 мм; нестандартная ширина по запросу

• Диаметр шкивов: от 300 мм до 1500 мм; шкивы инженерного класса до 2000 мм

• Материалы корпуса: Конструкционная сталь (Q345B / A572 Gr.50); строительство тяжелых стен для шахтных работ

• Материалы вала: стандартный режим EN8 (080M40); EN19 (709M40) / 42CrMo для тяжелых условий эксплуатации и работы в шахтах

• Соединения ступицы: Отверстие со шпонкой; втулка конус-фиксатор/QD; бесключевой замок (стяжной диск)

• Обшивка: Резина горячей вулканизации (гладкая и рифленая); керамическая плитка; полиуретан; холодное соединение для замены в полевых условиях

• Конструкция концевого диска: стандартная сварная ступица; профилированный концевой диск (ступица, выточенная в диске) для применений с высокими напряжениями

• Техническая документация: Отчет о расчете напряжений вала; расчет ресурса подшипника L10; проверка отклонения; сертификат динамического баланса (ISO 1940/1)

Сопутствующие продукты и технические ресурсы:

• Ременной шкив приводного барабана конвейера по индивидуальному заказу — страница продукта с полными техническими характеристиками

• Руководство по выбору натяжного ролика конвейера — серия CEMA, номинальная нагрузка и срок службы подшипников натяжных роликов

• Руководство по выбору промышленных винтовых и коническо-цилиндрических редукторов — методология выбора редуктора привода конвейера и коэффициента обслуживания

• Барабанная муфта для приводов кранов и подъемников — приводные муфты для валов шкивов головки конвейера

• Кованые и литые стальные валы для дробилок — материал вала и справка по процессу ковки

• Поковки на заказ — валы, заготовки шестерен и поковки колец — кованые валы и ступицы шкивов

• Mining & Cement Industry Solutions — комплексная поставка компонентов для конвейеров горнодобывающих и цементных заводов

• Steel & Metal Processing Solutions — компоненты конвейеров для транспортировки материалов сталелитейного завода

Для получения коммерческого предложения предоставьте:

• ✅ Тип шкива (приводной/хвостовой/натяжной/взносой/изгибный)

• ✅ Ширина ленты (мм) и скорость ленты (м/с)

• ✅ Натяжение ремня:

  

  и

  

  (кН), или мощность и длина конвейера для расчета

• ✅ Требуемый диаметр и длина шкива (или номинальное натяжение ремня PIW)

• ✅ Требуемый тип утеплителя (резина/рифленая резина/керамика/полиуретан)

• ✅ Материал вала и стиль соединения ступицы

• ✅ Условия окружающей среды (влажность/пыль/коррозия/диапазон температур)

• ✅ Количество и необходимая дата поставки

• ✅ Имеющийся чертеж шкива или данные паспортной таблички для замены

Электронная почта: info@yilemachinery.com

Отправьте запрос предложения: www.yilemachinery.com/contactus.html

На все технические запросы мы получаем ответ в течение 24 часов. Отчеты о расчете напряжения на валу прилагаются к каждому заказу шкива.

Сопутствующие технические ресурсы

• Выбор натяжного ролика конвейера: серия CEMA, номинальная нагрузка и срок службы подшипника

• Руководство по выбору промышленных винтовых и коническо-цилиндрических редукторов

• Барабанная муфта для крана и подъемника: крутящий момент и руководство по выбору

• Шкив проволочного троса: конструкция канавок и руководство по соотношению D/d

• Валки прокатного стана: Руководство по выбору материала рабочих и опорных валков

• Кованые и литые стальные валы для дробилок

• Поковки на заказ — заготовки шестерен, поковки колец и валы

• Решения для горнодобывающей и цементной промышленности