Autor: Lily Wang Hora de publicación: 2026-08-04 Origen: Maquinaria Yile
Tabla de contenido
Una polea transportadora no es un componente básico. En un sistema de manejo de materiales a granel que mueve 3000 toneladas por hora de mineral de hierro o carbón, la polea impulsora transmite cientos de kilovatios de potencia a través de un eje que puede estar sujeto a momentos de flexión combinados que exceden los 500 kN · my tensiones de correa de 200 a 500 kN en cada lado. Un eje cuyo tamaño es inferior a un diámetro estándar (o una selección de revestimiento que permite el deslizamiento de la correa en condiciones de humedad) se traduce directamente en una parada del transportador que cuesta miles de dólares por hora en pérdida de producción. Sin embargo, las poleas transportadoras se especifican habitualmente sólo por el ancho de la correa, sin calcular las tensiones reales del eje, sin verificar la deflexión en los asientos de los cojinetes y sin hacer coincidir el tipo de revestimiento con las condiciones operativas reales.
Esta guía proporciona el marco de ingeniería completo para la selección y especificación de poleas transportadoras, que cubre los tipos de poleas y sus funciones, el proceso de selección de nueve pasos desde la longitud de la cara hasta el tipo de revestimiento, la metodología de diseño del eje para flexión y torsión combinadas, la selección del perfil de la corona y los modos de falla que resultan de una especificación insuficiente o un revestimiento incorrecto. Está escrito para ingenieros de transportadores, ingenieros de mantenimiento y gerentes de adquisiciones que necesitan especificar poleas nuevas o de reemplazo para sistemas de manejo de materiales pesados a granel.
Un sistema de cinta transportadora utiliza múltiples tipos de poleas, cada una diseñada para una función específica y sujeta a diferentes condiciones de carga. Especificar el tipo de polea correcto para cada posición es el primer paso en la selección de poleas.
La polea motriz es el principal componente de transmisión de potencia del transportador. Está ubicado en el extremo de descarga (cabeza) del transportador y es impulsado por la caja de engranajes y el motor del transportador a través de un acoplamiento de eje. La polea motriz:
Transmite el par motor a la correa a través de la fricción entre la cara de la polea (o revestimiento) y la correa.
Soporta las tensiones de correa más altas del sistema: la tensión del lado apretado (
) y tensión del lado flojo (
) ambos actúan sobre el eje de la polea motriz simultáneamente
¿Es más probable que la polea experimente un deslizamiento de la correa si el coeficiente de fricción entre el revestimiento y la correa es insuficiente?
Las poleas motrices siempre están retrasadas: las poleas de acero desnudas tienen un coeficiente de fricción insuficiente (μ ≈ 0,35 en seco, ≈ 0,05 en húmedo) para transmitir la fuerza motriz requerida sin deslizamiento. El revestimiento de caucho aumenta μ a 0,40–0,45 (seco) y 0,35 (húmedo); El revestimiento cerámico eleva μ a 0,45–0,50 (seco) y 0,40–0,45 (húmedo).
La polea de cola está ubicada en el extremo de carga del transportador. Redirige la cinta desde el recorrido de retorno al recorrido de transporte. La polea de cola:
Lleva tensiones de correa más bajas que la polea motriz (normalmente solo la tensión del lado flojo
más la tensión de recogida)
¿Es la primera polea con la que la correa hace contacto después del recorrido de retorno? La acumulación de material en la cara de la polea trasera provoca un desalineamiento de la correa y un desgaste desigual de la misma.
Puede tener revestimiento (caucho simple) para evitar la acumulación de material; Las poleas traseras tipo ala se utilizan para la autolimpieza en aplicaciones con materiales pegajosos.
La polea tensora mantiene la tensión correcta de la correa en todo el sistema transportador proporcionando una fuerza tensora controlada. Por lo general, está ubicado cerca del extremo trasero del transportador y está montado en un marco deslizante o de recogida por gravedad que permite que la polea se mueva axialmente a medida que la correa se estira.
La tensión de recogida debe ser suficiente para:
Evite el deslizamiento de la correa en la polea motriz en las peores condiciones de arranque y carga.
Limite el hundimiento de la correa entre los polines portadores al valor permitido (normalmente entre el 1,5 y el 2,0 % del espacio entre los polines)
Proporciona suficiente tensión para que la correa pueda negociar curvas verticales sin levantar las ruedas guía.
La polea de frenado se coloca cerca de la polea motriz para aumentar el ángulo de envoltura de la correa alrededor de la polea motriz. Aumentar el ángulo de envoltura aumenta directamente la fuerza de fricción máxima transmisible (y por lo tanto la fuerza motriz máxima) sin aumentar la tensión de la correa.
La relación entre el ángulo de envoltura y la relación de tensión máxima viene dada por la ecuación de Euler-Eytelwein:
Dónde:
= tensión del lado estrecho (N)
= tensión del lado flojo (N)
= coeficiente de fricción entre el revestimiento y la correa
= ángulo de envoltura de la correa alrededor de la polea motriz (radianes)
= número de Euler (2.718)
Ejemplo: con revestimiento de caucho (μ = 0,40) y envoltura de 180° (π radianes):
Agregar una polea de frenado para aumentar la envoltura a 220° (3,84 radianes):
Este aumento del 32 % en la relación de tensión significa que el transportador puede transmitir un 32 % más de fuerza motriz para la misma tensión del lado flojo, o mantener la misma fuerza motriz con un 24 % menos de tensión de recogida.
Las poleas de curvatura redirigen la trayectoria de la correa en puntos intermedios, generalmente en la parte inferior de una curva vertical o en un punto de transferencia del transportador. Solo soportan la carga de tensión de la correa (sin par motor) y normalmente no están retrasados. Las poleas de curvatura se especifican por la tensión de la correa en el lugar de curvatura y el ángulo de curvatura; el eje debe diseñarse para la fuerza resultante de las dos tensiones de la correa que actúan en el ángulo de curvatura.
La longitud de la cara de la polea debe ser más ancha que la correa para garantizar que la correa no entre en contacto con los discos del extremo de la polea durante el funcionamiento normal (incluido el desalineamiento). La regla estándar es:
Para correas de más de 1200 mm de ancho, agregue 75 mm por lado (150 mm en total). Para transportadores con un seguimiento deficiente de la correa o fuerzas laterales elevadas (transportadores curvos, transportadores de alta velocidad), agregue 100 mm por lado.
Pautas estándar para la longitud de la cara:
Ancho de la correa (mm) |
Longitud mínima de la cara (mm) |
Longitud de la cara de servicio pesado (mm) |
500 |
600 |
650 |
650 |
750 |
800 |
800 |
900 |
1.000 |
1.000 |
1.100 |
1.200 |
1.200 |
1.400 |
1.500 |
1.400 |
1.600 |
1.700 |
1.600 |
1.800 |
1.950 |
1.800 |
2.000 |
2.150 |
2.000 |
2.200 |
2.400 |
La tensión de la correa es el factor más crítico para el diseño del eje de la polea. Las tensiones de la correa que actúan sobre el eje de la polea son:
Tensión del lado apretado (
): La tensión de la correa en el lado de alta tensión de la polea motriz. Esta es la suma de la tensión efectiva (fuerza motriz) y la tensión del lado flojo.
Tensión del lado flojo (
): La tensión de la correa en el lado de baja tensión de la polea motriz. Esto lo determina el sistema de recogida y debe ser suficiente para evitar el deslizamiento.
Tensión efectiva (
): La fuerza motriz neta transmitida por la polea:
La tensión efectiva se calcula a partir de las fuerzas de resistencia del transportador:
Dónde:
= factor de fricción artificial (0,017–0,025 para transportadores en buen estado; 0,020 típico)
= longitud del transportador (m)
= 9,81 m/s⊃2;
= masa de la correa por unidad de longitud (kg/m)
= masa de material por unidad de longitud (kg/m) =
= masa giratoria de las ruedas guía por unidad de longitud (kg/m)
= altura de elevación del transportador (m) — positivo para transportadores inclinados
El diámetro mínimo de la polea se rige por dos requisitos:
Fatiga por flexión de la correa: a medida que la correa se enrolla alrededor de la polea, la carcasa de la correa se dobla. La flexión repetida sobre una polea de pequeño diámetro fatiga la carcasa de la correa. El diámetro mínimo de la polea para evitar la fatiga de la correa lo especifica el fabricante de la correa según la construcción de la correa y el índice de tensión (normalmente expresado como PIW: libras por pulgada de ancho de la correa).
Deflexión del eje: un mayor diámetro de la polea aumenta la distancia entre los puntos de contacto de la correa y los centros de los rodamientos, lo que aumenta el momento flector sobre el eje. Sin embargo, un diámetro de polea más grande también proporciona un diámetro interior de eje más grande, lo que permite un diámetro de eje más grande, lo que compensa con creces el mayor momento.
Pautas de diámetro mínimo de polea de CEMA:
Clasificación de tensión de la correa (PIW) |
Diámetro mínimo de la polea motriz |
Diámetro mínimo de la polea no motriz |
Hasta 100 PIW |
16' (406 mm) |
12' (305 mm) |
100–200 PIW |
20' (508 mm) |
16' (406 mm) |
200–350 PIW |
24' (610 mm) |
20' (508 mm) |
350–500 PIW |
30' (762 mm) |
24' (610 mm) |
500–750 PIW |
36' (914mm) |
30' (762 mm) |
750-1000 PIW |
42' (1.067 mm) |
36' (914mm) |
Para las correas de cordón de acero (correas ST) con tensiones nominales muy altas (> 1000 PIW), son comunes diámetros de polea de 48'–60' (1200–1500 mm).
El cubo conecta el disco del extremo de la polea al eje y transmite el par motor. Los estilos de conexión del concentrador incluyen:
Orificio con llave (recto o cónico): el más simple y común; una chaveta transmite el par entre el eje y el cubo. Adecuado para pares moderados. La concentración de tensión en el chavetero reduce la resistencia a la fatiga del eje.
Ajuste de interferencia (ajuste a presión): El cubo se presiona contra el eje con un ajuste de interferencia; La fricción transmite el par. Sin concentración de tensión en el chavetero: preferido para aplicaciones de alta fatiga.
Casquillo cónico/QD: un casquillo cónico dividido se aprieta en el eje mediante pernos, creando un ajuste de interferencia de alta fricción. Permite una fácil instalación y extracción sin presionar el equipo; se prefiere para el reemplazo en el campo.
Conjunto de bloqueo sin llave (disco de contracción): un dispositivo de bloqueo hidráulico o mecánico crea un ajuste de interferencia muy alto entre el cubo y el eje. Se utiliza para los pares más altos (poleas motrices grandes en transportadores de alta tensión).
Las configuraciones de carcasa de polea incluyen:
Polea de tambor (estándar): carcasa cilíndrica de acero soldada a los discos finales y al cubo. La configuración más común para todos los tipos de poleas.
Polea de ala: construcción de ala abierta sin carcasa continua: la correa hace contacto con una serie de alas de acero. Autolimpieza: el material cae a través de los espacios entre las alas. Se utiliza para poleas de cola y poleas de retorno en aplicaciones con materiales pegajosos o húmedos.
Polea de tambor en espiral: un par de barras de acero enrolladas helicoidalmente alrededor de una polea de tambor. La acción en espiral descarga material a los lados del transportador durante la rotación; proporciona una acción de limpieza sin la vibración de la correa de una polea de ala.
La corona (o curvatura) de la cara de una polea es un ligero aumento de diámetro en el centro de la cara con respecto a los bordes. La corona ayuda a centrar la correa en la polea y evita que la correa se desalinee. Los estilos de corona incluyen:
Cara plana (sin corona): Se utiliza para correas anchas (> 1200 mm) y correas de cordón de acero; la correa es demasiado rígida para adaptarse a una cara coronada y una corona provocaría una tensión desigual en la correa a lo ancho.
Corona trapezoidal: una sección central plana con bordes cónicos. El estilo de corona más común para transportadores de servicio mediano.
Corona radial (corona completa): una curva continua desde el borde hasta el centro. Proporciona el seguimiento de la correa más suave y se prefiere para transportadores de alta velocidad y aplicaciones que requieren un centrado preciso de la correa.
Pautas de altura de la corona:
Ancho del cinturón |
Altura de la corona (cada lado) |
Hasta 600 mm |
3mm |
600–900 mm |
4mm |
900–1200 mm |
5mm |
1200-1500 mm |
6mm |
|
Se recomienda cara plana |
El revestimiento es la cubierta que se aplica a la cara de la polea para aumentar el coeficiente de fricción entre la polea y la correa, proteger la carcasa de la polea del desgaste y mejorar el seguimiento de la correa. La selección del revestimiento es una de las decisiones más importantes en la especificación de poleas.
(Consulte la Parte 3 para obtener una guía completa para la selección de revestimientos).
El diseño del eje es el cálculo de ingeniería más crítico en la especificación de la polea. El eje debe estar diseñado para el efecto combinado de flexión (por las tensiones de la correa) y torsión (por el par motor en la polea motriz).
(Consulte la Parte 4 para conocer la metodología completa de diseño de ejes).
Los controles de verificación finales incluyen:
Esfuerzo de la carcasa bajo la tensión combinada de la correa y el peso de la polea
Selección de rodamientos y vida útil L10 a la velocidad y carga de funcionamiento
Requisitos de equilibrio dinámico (ISO 1940/1 Grado G6.3 para transportadores estándar; G2.5 para transportadores de alta velocidad > 5 m/s de velocidad de la cinta)
Requisitos de protección contra la corrosión para el entorno operativo.
La fuerza de fricción que la polea motriz puede transmitir a la correa es:
Esta fuerza debe igualar o exceder la tensión efectiva.
necesario para accionar el transportador. Si el coeficiente de fricción
es demasiado bajo (por ejemplo, una polea de acero desnuda en condiciones húmedas), la correa se desliza sobre la polea, lo que provoca un desgaste rápido tanto de la correa como de la cara de la polea, sobrecalentamiento y posibles daños a la correa.
Revestimiento de caucho liso:
Material: Caucho natural o SBR (caucho de estireno-butadieno), dureza 60–70 Shore A
Espesor: 6–25 mm según la aplicación
Coeficiente de fricción: μ = 0,40–0,45 (seco); μ = 0,30–0,35 (húmedo)
Aplicaciones: Poleas motrices estándar en condiciones secas a moderadamente húmedas; poleas de cola y curvatura
Ventajas: Bajo costo, fácil de reemplazar, buena absorción de impactos.
Limitaciones: Fricción insuficiente en condiciones continuamente húmedas; sujeto a desgaste abrasivo debido al retorno de material
Revestimiento de caucho ranurado:
Caucho liso con ranuras en forma de diamante o en forma de espiga cortadas en la superficie
Las ranuras canalizan el agua lejos de la zona de contacto entre la correa y la polea, manteniendo un coeficiente de fricción efectivo más alto en condiciones húmedas.
Coeficiente de fricción: μ = 0,35–0,40 (mojado): significativamente mejor que el caucho simple en condiciones húmedas
Especificación estándar para poleas motrices en transportadores exteriores o en entornos de proceso húmedo (lavadoras de carbón, plantas de procesamiento de minerales)
Patrón de ranura: la ranura de diamante es la más común; La ranura en espiga proporciona una mejor acción de autolimpieza.
Revestimiento cerámico:
Baldosas cerámicas de óxido de aluminio (Al₂O₃), generalmente con una pureza del 92 al 96 %, moldeadas en un soporte de caucho
La superficie de las baldosas cerámicas proporciona un coeficiente de fricción muy alto: μ = 0,45–0,50 (seco); μ = 0,40–0,45 (húmedo)
Las baldosas cerámicas son extremadamente duras (Mohs 9) y resistentes al desgaste: el revestimiento cerámico dura entre 3 y 5 veces más que el revestimiento de caucho en condiciones abrasivas.
Aplicaciones: Poleas motrices en transportadores de alta tensión, condiciones húmedas y fangosas (mineral de hierro, carbón, arenas minerales), transportadores con alto retorno de material.
Limitaciones: Costo más alto que el caucho; las baldosas cerámicas pueden agrietarse si la polea se somete a fuertes impactos; no recomendado para transportadores con inversiones frecuentes
Revestimiento de poliuretano:
Poliuretano fundido o moldeado, dureza 80–95 Shore A
Excelente resistencia a la abrasión: 3 a 4 veces mejor que el caucho natural
Buen coeficiente de fricción: μ = 0,35–0,45 según la formulación
Aplicaciones: Poleas de cola y de curvatura en ambientes abrasivos; Poleas motrices donde la resistencia a la abrasión es el requisito principal.
Ventajas: Vida útil muy larga en condiciones abrasivas; Se puede colocar sobre la carcasa de la polea.
Revestimiento soldado (recargue duro):
Revestimiento duro de carburo de cromo o carburo de tungsteno soldado directamente a la carcasa de la polea
Resistencia al desgaste extremadamente alta: se utiliza en los entornos más abrasivos (mineral de hierro, roca dura, arenas minerales abrasivas)
Sin respaldo de goma: no proporciona absorción de impactos
No apto para poleas motrices: la superficie dura no proporciona una fricción adecuada con la correa.
Solicitud |
Ambiente |
Revestimiento recomendado |
Patrón de ranura |
Polea motriz: estándar |
Seco |
Caucho liso, 60–70 Shore A |
Ninguno o diamante |
Polea motriz: exterior/mojada |
Mojado/fangoso |
Goma ranurada |
Diamante o espina de pescado |
Polea motriz: alta tensión |
Alto retorno húmedo |
Baldosa de cerámica |
Ranura de diamante en respaldo de goma. |
Polea motriz: abrasiva |
Material seco y abrasivo. |
Poliuretano o cerámica |
Diamante |
Polea de cola: material pegajoso |
Mojado, pegajoso |
Polea de ala (sin retraso) |
N / A |
Polea de cola: estándar |
seco/mojado |
Caucho simple o poliuretano |
Ninguno |
Polea curvada/refrenada |
Cualquier |
Caucho liso (delgado, 6 a 10 mm) |
Ninguno |
Polea de retorno – retorno |
Mojado, pegajoso |
Disco o ala de goma |
N / A |
El eje de la polea está sometido a tres cargas simultáneas:
1. Momento flector debido a las tensiones de la correa:
Las dos tensiones de la correa (
y
) actúan sobre la polea en los puntos de contacto de la correa. Su fuerza resultante actúa sobre el eje en el centro de la polea:
Para una polea motriz con un ángulo de envoltura de 180° (
):
El momento flector en la sección crítica (normalmente en el cubo o en el asiento del rodamiento) es:
Dónde
es la distancia al centro del rodamiento y
es la longitud de la cara de la polea.
2. Momento de torsión debido al par motor (solo polea motriz):
Dónde
es la tensión efectiva y
es el diámetro de la polea.
3. Peso propio del eje (para poleas grandes):
Para poleas grandes (diámetro > 800 mm, longitud de cara > 1500 mm), el peso propio de la polea añade un importante componente de flexión que debe incluirse en el diseño del eje.
Los tres materiales de eje más utilizados para las poleas transportadoras son:
Material |
Estándar |
Esfuerzo de flexión permitido |
Esfuerzo cortante permitido |
Solicitud |
EN3 (070M20) |
BS 970 |
43MPa |
43MPa |
Poleas no motrices para servicio liviano |
EN8 (080M40) |
BS 970 |
55MPa |
55MPa |
Poleas motrices y no motrices de servicio estándar |
EN19 (709M40) |
BS 970 |
83 MPa |
83 MPa |
Poleas motrices de servicio pesado, sistemas de alta tensión |
42CrMo (4140) |
DIN/ASTM |
90–100 MPa |
90–100 MPa |
Poleas de uso minero muy resistentes |
Las tensiones permitidas enumeradas anteriormente ya incorporan un factor de seguridad contra la fatiga. El estándar de la industria aplica factores de carga adicionales para tener en cuenta los efectos dinámicos:
factor de carga
= 1,5 a 1,75 (aplicado al momento flector)
factor de par
= 1,25 a 1,40 (aplicado al momento de torsión)
El eje debe satisfacer tres criterios independientes, y el mayor diámetro resultante rige:
Criterio 1: diámetro basado en la torsión (fórmula de Guest):
Dónde
es el esfuerzo cortante admisible (MPa) y
es la torsión equivalente (N·m).
Criterio 2: diámetro basado en flexión (fórmula de Rankine):
Dónde
es el esfuerzo de flexión permisible (MPa) y
es el momento flector equivalente:
Criterio 3 — Diámetro basado en la deflexión:
La deflexión del eje en el asiento del rodamiento no debe exceder el límite permitido. La deflexión máxima permitida estándar de la industria es de 0,0015 a 0,0017 radianes (aproximadamente 5 a 6 minutos de arco) en el asiento del rodamiento:
Dónde:
= tensión neta resultante de la correa (kN)
= distancia desde el centro del rodamiento al centro del cubo (mm)
= distancia entre ejes (mm)
= Módulo de Young para acero = 206.000 MPa
= deflexión permitida (radianes) = 0,0015–0,0017
El diámetro final del eje es el mayor de
,
, y
, redondeado al siguiente tamaño de eje estándar.
Dado:
Ancho de la correa: 1.200 mm → Longitud de la cara: 1.400 mm
Tensiones de la correa:
= 180kN,
= 60 kN
Tensión efectiva:
= 120kN
Diámetro de la polea: 630 mm
Ángulo de envoltura: 200° (3,49 rad)
Material del eje: EN19 (σ = 83 MPa, τ = 83 MPa)
Centros de rodamientos: 1.800 mm; Distancia entre ejes: 1.400 mm
= (1.800 − 1.400)/2 = 200 mm
factor de carga
= 1,5; factor de par
= 1,25
Paso 1: tensión de la correa resultante
Paso 2: momento flector
Paso 3: momento de torsión
Paso 4: momento flector equivalente
Paso 5: diámetro basado en doblado
Paso 6: diámetro basado en la deflexión
Criterio rector: Diámetro basado en flexión = 226 mm → Seleccionar diámetro de eje estándar: 240 mm (EN19)
Este ejemplo ilustra que para las poleas motrices de alta tensión, el momento flector (no la deflexión) generalmente gobierna el diámetro del eje.
La carcasa de la polea está sometida a:
Tensión circular debido a la presión interna creada por la tensión de la correa que se envuelve alrededor de la polea.
Esfuerzo de flexión debido a la carga de tensión de la correa distribuida a lo largo de la longitud de la carcasa
Esfuerzo de soldadura en el extremo de la soldadura del disco a la carcasa: el lugar de falla más común en las poleas de tambor
La tensión circunferencial máxima en el cascarón es:
Dónde
es el espesor de la pared de la carcasa (mm).
Para una carcasa de acero EN8 (límite elástico de 430 MPa), la tensión circunferencial permitida con un factor de seguridad de 3 es de aproximadamente 143 MPa. Esto establece el espesor mínimo de la pared de la carcasa para una tensión de correa y un diámetro de polea determinados.
El disco final transfiere la carga de la correa desde la carcasa al cubo y al eje. Las fallas de los discos finales (generalmente grietas en la soldadura del cubo o en la soldadura de la carcasa) son el modo de falla estructural más común en las poleas de tambor.
Los discos de extremo perfilados (mecanizados a partir de una placa de acero sólida con el cubo integrado en el disco) eliminan la soldadura del cubo al disco, que es el principal punto de falla en las poleas con cubo soldado. Los discos de extremo perfilados son estándar en poleas de alta tensión (tensión efectiva > 300 kN) y en poleas para minas donde la confiabilidad es crítica.
Apariencia: La correa se desliza en la polea motriz durante el arranque o bajo carga máxima; el revestimiento de caucho muestra un desgaste rápido; La superficie de la correa muestra marcas de quemaduras.
Causas fundamentales:
Ángulo de envoltura insuficiente: la envoltura de la correa por debajo de 180° proporciona una fuerza de fricción inadecuada
Revestimiento incorrecto: acero desnudo o revestimiento de caucho desgastado en condiciones húmedas
Tensión de recogida insuficiente.
demasiado bajo para evitar el deslizamiento bajo la ecuación de Euler-Eytelwein
Transportador sobrecargado: tensión efectiva
excede la fuerza de fricción máxima transmisible
Acción correctiva:
Agregue una polea de frenado para aumentar el ángulo de envoltura a 200–220°
Reemplace con caucho ranurado o revestimiento cerámico para condiciones húmedas.
Aumente la tensión de recogida (verifique que el sistema de recogida esté funcionando correctamente)
Verifique que el transportador no esté sobrecargado; verifique el tonelaje real con la capacidad de diseño
Apariencia: Fractura completa del eje de la polea, típicamente en el cubo o en el asiento del rodamiento. Fallo catastrófico: la polea cae y la correa se destruye.
Causas fundamentales:
Eje de tamaño insuficiente: diámetro del eje insuficiente para las tensiones reales de la correa: la causa más común en las poleas de reemplazo especificadas solo por el ancho de la correa sin calcular las tensiones reales del eje
Concentración de tensión del chavetero: el chavetero crea una concentración de tensión que reduce la resistencia a la fatiga efectiva del eje entre un 30 % y un 50 %; los ejes con chaveteros deben utilizar una tensión permitida menor que los ejes lisos.
Fatiga por corrosión: las picaduras de corrosión en la superficie del eje inician grietas por fatiga a niveles de tensión más bajos.
Acción correctiva:
Vuelva a calcular el diámetro del eje utilizando el método de tres criterios (torsión, flexión, deflexión)
Especifique material de eje EN19 o 42CrMo para aplicaciones de alta tensión
Utilice un ajuste de interferencia o un conjunto de bloqueo sin llave en lugar de un orificio con llave para eliminar la concentración de tensión en el chavetero.
Aplique protección contra la corrosión (galvanizado, revestimiento epoxi) a las superficies del eje en ambientes húmedos.
Apariencia: Grietas en la soldadura entre el disco final y la carcasa, o entre el cubo y el disco final. La fuga de aceite o grasa de la carcasa del cojinete indica que la deflexión del eje ha dañado el sello del cojinete.
Causas fundamentales:
Diseño de cubo soldado bajo carga elevada: la soldadura de cubo a disco es una concentración de tensión propensa a la fatiga, inadecuada para aplicaciones de alta tensión.
Resonancia: la polea opera en o cerca de su frecuencia natural, lo que provoca cargas dinámicas amplificadas en las soldaduras.
Procedimiento de soldadura incorrecto: la penetración insuficiente de la soldadura o el precalentamiento incorrecto crean una soldadura débil que se agrieta bajo carga cíclica.
Acción correctiva:
Especifique la construcción del disco con extremo perfilado (cubo mecanizado en el disco, sin cubo soldado) para poleas con tensión efectiva > 200 kN
Verifique que la velocidad de funcionamiento de la polea no esté cerca de la frecuencia natural de la polea.
Especificar soldaduras de penetración total con tratamiento térmico de precalentamiento y post-soldadura para todas las soldaduras estructurales.
Apariencia: El revestimiento de caucho o cerámica se separa de la carcasa de la polea en secciones; carcasa de acero desnuda expuesta; comienza el deslizamiento de la correa.
Causas fundamentales:
Preparación inadecuada de la superficie: la carcasa de la polea no fue granallada ni imprimada adecuadamente antes de la aplicación del revestimiento; la unión adhesiva falla bajo la tensión cortante de la tracción de la correa.
Regreso de material: el material atrapado entre la correa y el revestimiento crea una fuerza de cuña que levanta progresivamente el revestimiento.
Ciclos térmicos: en transportadores exteriores, los ciclos de expansión y contracción térmica fatigan la unión adhesiva entre el revestimiento y la carcasa.
Acción correctiva:
Especifique un revestimiento vulcanizado en caliente (adherido bajo calor y presión) en lugar de un revestimiento adherido en frío para poleas motrices de alta tensión; el revestimiento vulcanizado tiene una fuerza de unión entre 3 y 5 veces mayor.
Asegúrese de que la superficie de la carcasa esté granallada hasta obtener Sa 2,5 (metal casi blanco) inmediatamente antes de la aplicación del revestimiento.
Instale limpiadores de correa para reducir el retorno de material a la polea motriz.
Apariencia: Ruido y vibración provenientes de la carcasa del cojinete de la polea; aumento de temperatura del rodamiento; eventual convulsión.
Causas fundamentales:
Deflexión excesiva del eje: la deflexión del eje más allá del límite permitido (0,0015–0,0017 rad) provoca una carga de desalineación en el rodamiento, lo que reduce drásticamente la vida útil del rodamiento.
Entrada de contaminación: el polvo y la humedad pasan por alto el sello del rodamiento, contaminando la grasa.
Tamaño de rodamiento insuficiente: La capacidad de carga dinámica del rodamiento es insuficiente para la carga real del eje y la vida útil L10 requerida.
Acción correctiva:
Verifique que la deflexión del eje en el asiento del cojinete no exceda de 0,0015 a 0,0017 radianes; vuelva a calcular con las tensiones reales de la correa
Mejore los sellos de la carcasa del rodamiento para entornos polvorientos o húmedos
Verifique que el cálculo de vida útil del rodamiento L10 incluya todas las cargas (radiales por tensiones de correa + axiales por desalineación)
Utilice revestimiento de caucho (ranurado) para aplicaciones estándar en condiciones secas a moderadamente húmedas; es más económico y más fácil de reemplazar. Especifique revestimiento cerámico cuando: (1) el transportador opere continuamente en condiciones húmedas o fangosas (lavado de carbón, procesamiento de minerales); (2) la tensión de la correa es alta y el riesgo de deslizamiento es significativo; (3) el material arrastrado es severo y se desgasta rápidamente a través del revestimiento de caucho. El revestimiento cerámico proporciona μ = 0,40–0,45 en condiciones húmedas frente a μ = 0,30–0,35 para caucho ranurado; esta diferencia puede ser el margen entre una operación confiable y el deslizamiento crónico de la correa.
Para poleas motrices para uso minero con tensiones efectivas superiores a 150 kN, especifique el material del eje de acero de aleación EN19 (709M40) o 42CrMo. EN19 tiene una tensión de flexión permitida de 83 MPa (casi el doble de los 43 MPa del acero dulce EN3), lo que permite un diámetro de eje más pequeño para la misma carga o proporciona un margen de seguridad mucho mayor para el mismo diámetro. Utilice siempre conjuntos de bloqueo sin llave (discos de contracción) en lugar de orificios con llave en poleas de minas de alta tensión: la concentración de tensión en el chavetero reduce la resistencia a la fatiga efectiva entre un 30% y un 50%.
Calcule tres diámetros y seleccione el mayor: (1) diámetro basado en torsión usando la fórmula de Guest con la tensión efectiva y el diámetro de la polea; (2) diámetro basado en flexión usando la fórmula de Rankine con el momento de flexión equivalente (incluido el factor de carga
= 1,5–1,75 y factor de torsión
= 1,25–1,40); (3) diámetro basado en la deflexión que garantiza que la deflexión del eje en el asiento del rodamiento no exceda de 0,0015 a 0,0017 radianes. Para las poleas motrices de alta tensión, normalmente rige el diámetro basado en la flexión.
El deslizamiento de la correa ocurre cuando la tensión efectiva (fuerza motriz requerida) excede la fuerza de fricción máxima que la polea puede transmitir:
. Opciones de corrección en orden de preferencia: (1) aumentar el ángulo de envoltura agregando una polea de frenado (más efectiva); (2) actualizar el revestimiento de caucho simple a caucho ranurado o cerámico (aumenta μ); (3) aumentar la tensión de recogida (aumenta
). No aumente simplemente la tensión de tensado sin abordar la causa raíz: una tensión de tensado excesiva aumenta las cargas de flexión del eje y reduce la vida útil del rodamiento.
El revestimiento de caucho se debe reemplazar cuando el desgaste haya reducido el espesor del revestimiento al 50% del original (generalmente de 3 a 5 años para servicio estándar; de 1 a 2 años para aplicaciones abrasivas). El revestimiento cerámico debe reemplazarse cuando más del 10 al 15 % de las losas de cerámica están agrietadas o faltan: una polea a la que le faltan losas crea una carga desigual de la correa y un desalineamiento de la misma. Inspeccione el revestimiento trimestralmente para detectar delaminación, grietas y desgaste; la delaminación detectada tempranamente a menudo se puede reparar volviendo a unir; La delaminación que ha progresado hasta la cáscara requiere un re-retrasamiento completo.
Una polea tensora está diseñada específicamente para mantener la tensión de la correa moviéndose axialmente en un marco tensor (tensor por gravedad o por tornillo). Debe estar diseñado para la fuerza de tracción más la tensión de la correa en ambos lados. Una polea curva simplemente redirige la trayectoria de la correa a una ubicación fija: no se mueve y no proporciona tensión. Las poleas de curvatura transportan sólo la resultante de las dos tensiones de la correa en el ángulo de curvatura y normalmente no están retrasadas. Las poleas tensoras pueden tener revestimiento (goma simple) para evitar la acumulación de material en la cara de la polea.
Yile Machinery diseña y fabrica poleas transportadoras personalizadas para aplicaciones de manipulación de materiales a granel en minería, cemento, acero y generación de energía. Nuestras poleas están diseñadas para las tensiones reales de la correa y las condiciones operativas de cada aplicación, no seleccionadas de un catálogo estándar solo por el ancho de la correa.
Nuestras capacidades de fabricación de poleas transportadoras:
Tipos de poleas: poleas motrices/de cabeza, poleas de cola, poleas tensoras, poleas de frenado, poleas curvas, poleas de ala, poleas de tambor en espiral
Anchos de banda: 500 mm a 2400 mm; anchos personalizados bajo pedido
Diámetros de polea: 300 mm a 1.500 mm; poleas de clase diseñada hasta 2.000 mm
Materiales de la carcasa: Acero estructural (Q345B / A572 Gr.50); construcción de muros pesados para uso minero
Materiales del eje: servicio estándar EN8 (080M40); EN19 (709M40) / 42CrMo para trabajos pesados y para minas
Conexiones del cubo: orificio con llave; bloqueo cónico/buje QD; conjunto de bloqueo sin llave (disco de contracción)
Revestimiento: Caucho vulcanizado en caliente (liso y ranurado); baldosas de cerámica; poliuretano; unido en frío para reemplazo en el campo
Construcción del disco final: cubo soldado estándar; Disco de extremo perfilado (cubo mecanizado en disco) para aplicaciones de alta tensión.
Documentación de ingeniería: Informe de cálculo de la tensión del eje; cálculo de vida útil del rodamiento L10; verificación de deflexión; certificado de equilibrio dinámico (ISO 1940/1)
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Para recibir una cotización, proporcione:
✅ Tipo de polea (impulsor/cola/recogida/snub/curvatura)
✅ Ancho de banda (mm) y velocidad de banda (m/s)
✅ Tensiones de la correa:
y
(kN), o capacidad y longitud del transportador para el cálculo
✅ Diámetro de polea requerido y longitud de la cara (o tensión nominal de la correa PIW)
✅ Tipo de revestimiento requerido (caucho / caucho ranurado / cerámica / poliuretano)
✅ Material del eje y estilo de conexión del cubo.
✅ Condiciones ambientales (húmedo/polvoriento/corrosivo/rango de temperatura)
✅ Cantidad y fecha de entrega requerida
✅ Plano de polea existente o datos de placa de identificación para reemplazo
Correo electrónico: sales@yilemachinery.com
Enviar solicitud de cotización: www.yilemachinery.com/contactus.html
Todas las consultas técnicas reciben respuesta en un plazo de 24 horas. Se proporcionan informes de cálculo de tensión del eje con cada pedido de polea diseñada.
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