مطالعه موردی رول러های تأثیر: محافظت از نوار نقاله سنگ آهک با افت بالا

نقطه بارگذاری یکی از سخت‌کاریترین بخش‌های یک نوار نقاله است. قطعات بزرگ مواد روی یک ناحیه کوچک نوار می‌افتند. در نتیجه، نوار، غلتک‌ها، بلبرینگ‌ها و قاب پشتیبان باید ضربه‌های مکرر را جذب کنند.

این مطالعه موردی توضیح می‌دهد که یک عملیات پردازش سنگ آهک در آفریقای جنوبی چگونه یک نقطه انتقال با افت بالا را با یک راه‌حل غلتک ضربه‌ای سنگین به روز رساند.

نوار نقاله موجود به طور مکرر آسیب دیدگی نوار، غلتک‌های شکسته، نشت مواد و تغییر شکل قاب داشت. غلتک‌های فولادی استاندارد می‌توانستند در طول حملات معمولی نوار را پشتیبانی کنند. با این حال، آنها نمی‌توانستند ضربه قوی ایجاد شده توسط قطعات بزرگ سنگ آهک که از ارتفاع 3.2 متر می‌افتادند را جذب کنند.

برای حل این مشکل، منطقه بارگذاری با غلتک‌های ضربه‌ای حلقه لاستیکی، شفت‌های تقویت‌شده، بلبرینگ‌های محافظت‌شده و قاب‌های پشتیبان قوی‌تر مجهز شد. فاصله بین مجموعه‌های غلتک نیز کاهش یافت.

پس از 14 ماه عملکرد، سیستم به روز رسانی شده بهبودهای واضح در محافظت از نوار، قابلیت اطمینان غلتک و پایداری منطقه بارگذاری را نشان داد.

بررسی کلی پروژه غلتک ضربه‌ای

این پروژه شامل یک تأسیسات خرد کردن سنگ آهک و مدیریت مواد توده‌ای در منطقه فری استیت آفریقای جنوبی بود. نوار نقاله سنگ آهک خرد شده را از یک شلنگ انتقال به مرحله پردازش بعدی منتقل می‌کرد.

شرایط اصلی پروژه شامل موارد زیر بود:

• صنعت: معدن سنگ سخت و پردازش سنگ‌خیز
• ماده: سنگ آهک خرد شده
• چگالی مواد: تقریباً 1.6 تن بر متر مکعب
• حداکثر اندازه توده: 250 میلی‌متر
• عرض نوار نقاله: 1600 میلی‌متر
• سرعت نوار: 3.2 متر در ثانیه
• ارتفاع افت مواد: 3.2 متر
• محیط: گرد و غبار سنگین و لرزش مداوم
• اجزای اصلی: غلتک‌های ضربه‌ای حلقه لاستیکی و مجموعه‌های غلتک ضربه‌ای تقویت‌شده
• مرجع طراحی: الزامات بارگذاری CEMA E و ISO 5048

نام شرکت مشتری محرمانه باقی می‌ماند. با این حال، شرایط کاری و داده‌های پروژه حفظ شده‌اند تا نشان دهند که راه‌حل چگونه توسعه یافته است.

چالش غلتک ضربه‌ای در نقطه انتقال

شلنگ انتقال یک نیروی بارگذاری متمرکز ایجاد می‌کرد. سنگ آهک خرد شده مستقیماً روی مرکز نوار نقاله می‌افتاد.

چون برخی قطعات به اندازه 250 میلی‌متر می‌رسیدند، هر افت یک ضربه محلی قوی ایجاد می‌کرد. نیرو از طریق نوار به غلتک‌های زیر منتقل می‌شد.

بخش اصلی نوار نقاله از غلتک‌های فرش‌دهنده فولادی استاندارد استفاده می‌کرد. این غلتک‌ها پشتیبانی پایه نوار را فراهم می‌کردند، اما ظرفیت بالشتکی کمی داشتند.

با گذشت زمان، منطقه بارگذاری چندین مشکل مرتبط ایجاد کرد.

نقره‌چینی و آسیب پوشش نوار

لبه‌های تیز سنگ آهک به طور مکرر به همان بخش نوار برخورد می‌کردند. پوشش بالایی برش‌های عمیق و نقره‌چینی ایجاد کرد. در مناطق جدی‌تر، ضربه همچنین بر لایه‌های داخلی نوار تأثیر می‌گذاشت.

شفت‌های خم شده و غلتک‌های قفل شده

껍ته‌های غلتک فولادی صلب بیشتر ضربه را مستقیماً به شفت‌ها و بلبرینگ‌ها منتقل می‌کردند. ضربه مکرر باعث حرکت شفت، آسیب بلبرینگ و قفل شدن غلتک می‌شد.

فرورفتگی نوار بین مجموعه‌های غلتک

فاصله غلتک اصلی مناطق بدون پشتیبانی زیر شلنگ را ترک می‌کرد. هنگام اینکه مواد سنگین روی نوار فرود آمدند، نوار بین غلتک‌ها به سمت پایین حرکت می‌کرد.

نشت مواد در اطراف رگ

فرورفتگی نوار شکاف بین نوار و لاستیک رگ ایجاد می‌کرد. سنگ آهک ریز از طریق این شکاف‌ها فرار می‌کرد و در اطراف ساختار نوار نقاله جمع می‌شد.

خستگی قاب

قاب پشتیبان بارهای ضربه‌ای مکرر را دریافت می‌کردند. با گذشت زمان، این امر خطر خم شدن براکت‌ها، آسیب جوش‌ها و تراز غلتک ضعیف را افزایش می‌داد.

مشتری به یک غلتک قوی‌تر نیاز داشت. سیستم پشتیبانی کامل منطقه بارگذاری باید بازبینی شود.

تحلیل خرابی نوار نقاله غلتک ضربه‌ای

قبل از انتخاب یک آرایش جدید نوار نقاله غلتک ضربه‌ای، شرایط بارگذاری به عنوان یک سیستم کامل مورد مطالعه قرار گرفت.

عوامل اصلی شامل جرم مواد، اندازه توده، ارتفاع افت، عرض نوار، سرعت نوار، فاصله غلتک و استحکام قاب موجود بود.

بازبینی سه علت اصلی خرابی را شناسایی کرد.

اول، غلتک‌های استاندارد نمی‌توانستند انرژی ضربه کافی را جذب کنند. سطوح فولادی آنها استحکام را فراهم می‌کردند اما حرکت الاستیک بسیار کمی داشتند.

دوم، فاصله بین مجموعه‌های غلتک اجازه فرورفتگی نوار را می‌داد. بنابراین، حتی اگر یک غلتک در شرایط خوب باقی ماند، منطقه بارگذاری کامل پشتیبانی مداوم را فراهم نمی‌کرد.

سوم، بلبرینگ‌ها و شفت‌ها ضربه مستقیم بیشتری دریافت می‌کردند. هنگامی که یک بلبرینگ آسیب دید، غلتک متوقف می‌شد. سپس نوار متحرک روی سطح فولادی ثابت می‌گذشت، که گرما و سایش اضافی ایجاد می‌کرد.

راه‌حل باید:

• ضربه مواد مکرر را جذب کند
• نوار را در سراسر منطقه بارگذاری پشتیبانی کند
• بلبرینگ‌ها را از ضربه و گرد و غبار محافظت کند
• حرکت نوار زیر رگ را کاهش دهد
• در ساختار نوار نقاله موجود قرار گیرد
• در برابر عملکرد صنعتی مداوم مقاومت کند
• تعویض غلتک در آینده را ساده کند

طراحی راه‌حل غلتک ضربه‌ای نوار نقاله

راه‌حل نهایی غلتک ضربه‌ای نوار نقاله ترکیبی از بالشتک لاستیکی، تقویت سازه و فاصله پشتیبانی نزدیک‌تر بود.

به جای تکیه بر یک ویژگی طراحی، سیستم از چندین بخش استفاده می‌کرد که با هم کار می‌کردند:

• حلقه‌های ضربه‌ای لاستیکی با الاستیسیته بالا
• لوله‌های غلتک فولادی ضخیم
• شفت‌های جامد تقویت‌شده
• بلبرینگ‌های سنگین
• محفظه‌های بلبرینگ قوی
• سیل‌های لابیرنت چندمرحله‌ای
• چرب ضد آب
• قاب غلتک ضربه‌ای تقویت‌شده
• فاصله کاهش یافته زیر شلنگ انتقال

این طراحی ترکیبی به حلقه‌های ضربه‌ای اجازه داد تا اولین ضربه را جذب کنند. در همین حال، پوسته غلتک، شفت و قاب بار باقیمانده را پشتیبانی می‌کردند.

فاصله نزدیک‌تر نیز یک سطح پشتیبانی مداوم‌تر زیر نوار نقاله ایجاد کرد.

ساختار حلقه لاستیکی غلتک ضربه‌ای

غلتک‌های به روز رسانی شده از حلقه‌های لاستیکی جداگانه استفاده می‌کردند که حول یک لوله فولادی ضخیم نصب شده بودند.

هنگامی که سنگ آهک به نوار برخورد می‌کرد، حلقه‌های لاستیکی فشرده می‌شدند. این حرکت به جذب و پراکندگی ضربه قبل از رسیدن به قسمت‌های داخلی غلتک کمک می‌کرد.

حلقه‌های جداگانه به جای یک سطح تماس فولادی صلب انتخاب شدند زیرا چندین مزیت ارائه می‌دادند:

• جذب ضربه بهتر
• نیروی اوج کمتر روی نوار
• لرزش کمتر
• کاهش ضربه مستقیم روی بلبرینگ‌ها
• فشرده‌سازی محلی زیر قطعات بزرگ مواد
• محافظت اضافی برای پوسته فولادی
• تماس ساکت‌تر در نقطه بارگذاری

کیفیت لاستیک مهم بود. ماده باید انعطاف‌پذیری کافی برای بالشتک ضربه داشته باشد. با این حال، باید سختی کافی برای حفظ شکل خود تحت نوار بارگذاری داشته باشد.

اگر حلقه‌ها خیلی نرم بودند، می‌توانستند تحت فشار مداوم تغییر شکل پیدا کنند. اگر خیلی سخت بودند، نیروی بیشتری را به غلتک و قاب منتقل می‌کردند.

بنابراین، ماده حلقه بر اساس اندازه مواد، ارتفاع افت و بار کاری انتخاب شد.

طراحی شفت و بلبرینگ غلتک ضربه‌ای

مونتاژ شفت و بلبرینگ باید هم بار نوار معمولی و هم ضربه دینامیک مکرر را پشتیبانی کند.

برای این پروژه، غلتک ضربه‌ای از یک شفت فولادی جامد 40 میلی‌متری استفاده می‌کرد. شفت بزرگتر به کنترل خم شدن تحت نیروهای بارگذاری بالا کمک می‌کرد.

بلبرینگ‌های کروی شیاردار عمیق سنگین با فضای داخلی C3 نیز انتخاب شدند. این طراحی بلبرینگ فضایی برای حرکت حرارتی معمولی در طول عملکرد مداوم فراهم می‌کرد.

محفظه‌های بلبرینگ تقویت شده و به طور محکم به لوله غلتک متصل شده بودند. این امر به حفظ تراز بلبرینگ هنگام دریافت بارهای ناگهانی توسط غلتک کمک می‌کرد.

ساختار کامل برای کاهش موارد زیر طراحی شد:

• انحراف شفت
• آسیب رده بلبرینگ
• حرکت محفظه
• چرخش نامنظم غلتک
• قفل شدن زودهنگام بلبرینگ
• گرما ناشی از تراز ضعیف

فقط یک پوسته بیرونی قوی مشکل اصلی را حل نمی‌کرد. قسمت‌های داخلی نیز باید با وظیفه ضربه مطابقت داشته باشند.

سیل کردن غلتک ضربه‌ای برای کارخانه سنگ آهک گرد و غبارآمیز

گرد و غبار ریز سنگ آهک در سراسر منطقه انتقال وجود داشت. بنابراین، محافظت از بلبرینگ بخش مهم دیگری از طراحی بود.

گرد و غبار می‌تواند وارد غلتک با سیل ضعیف شود و با چرب بلبرینگ مخلوط شود. سپس مخلوط خوردگی می‌شود. در نتیجه، اصطکاک بلبرینگ افزایش می‌یابد و غلتک ممکن است در نهایت متوقف شود.

غلتک‌های پروژه از یک ساختار سیل لابیرنت چندمرحله‌ای استفاده می‌کردند. سیل یک مسیر طولانی‌تر و دشوارتر بین محیط بیرونی و محفظه بلبرینگ ایجاد می‌کرد.

علاوه بر این， از چرب مصنوعی ضد آب در داخل منطقه بلبرینگ استفاده شد.

سیستم سیل و روان‌کاری به موارد زیر کمک کرد:

• محدود کردن ورود گرد و غبار
• کاهش قرار گرفتن در معرض رطوبت
• حفظ چرب
• محافظت از سطوح بلبرینگ
• حفظ چرخش نرم‌تر
• کاهش خطر قفل شدن زودهنگام

یک سیل باید بلبرینگ را محافظت کند بدون ایجاد مقاومت بیش از حد. بنابراین， کنترل ابعاد در طول تولید و مونتاژ مهم باقی ماند.

تقویت قاب غلتک ضربه‌ای

قاب غلتک ضربه‌ای غلتک‌ها را حمل می‌کرد و بار کاری را به ساختار نوار نقاله منتقل می‌کرد.

در سیستم اصلی， ضربه مکرر به خستگی و تغییر شکل قاب کمک می‌کرد. بنابراین， تنها تعویض