انتخاب قرقره نقاله: طراحی شفت، کشش تسمه، عقب افتادگی و راهنمای حالت شکست

قرقره نوار نقاله جزء کالا نیست. در یک سیستم جابجایی مواد حجیم که 3000 تن در ساعت سنگ آهن یا زغال سنگ را جابجا می کند، قرقره محرک صدها کیلووات نیرو را از طریق شفتی که ممکن است در معرض گشتاورهای خمشی بیش از 500 کیلونیوتن متر و کشش تسمه 200 تا 500 کیلو نیوتن در هر طرف قرار گیرد، منتقل می کند. شافتی که با یک قطر استاندارد کمتر از اندازه است - یا یک انتخاب عقب مانده که امکان لغزش تسمه در شرایط مرطوب را فراهم می کند - مستقیماً به یک توقف نوار نقاله تبدیل می شود که هزاران دلار در ساعت هزینه تولید از دست رفته دارد. با این حال، قرقره‌های نوار نقاله به طور معمول تنها با عرض تسمه، بدون محاسبه تنش‌های واقعی محور، بدون تأیید انحراف در صندلی‌های بلبرینگ، و بدون تطبیق نوع عقب‌نشینی با شرایط عملیاتی واقعی، مشخص می‌شوند.

این راهنما چارچوب مهندسی کاملی را برای انتخاب و مشخصات قرقره نقاله ارائه می دهد - پوشش انواع قرقره و عملکرد آنها، فرآیند انتخاب 9 مرحله ای از طول صورت تا نوع عقب ماندگی، روش طراحی شفت برای ترکیب خمش و پیچش، انتخاب پروفیل تاج، و حالت های خرابی که ناشی از عدم تعیین مشخصات یا تاخیر نادرست است. این برای مهندسان نوار نقاله، مهندسان تعمیر و نگهداری و مدیران تدارکاتی نوشته شده است که نیاز به تعیین قرقره های جدید یا جایگزین برای سیستم های حمل و نقل مواد سنگین دارند.

بخش 1: انواع و عملکرد قرقره نقاله

یک سیستم تسمه نقاله از چندین نوع قرقره استفاده می کند که هر کدام برای عملکرد خاصی طراحی شده و تحت شرایط بارگذاری متفاوتی قرار دارند. تعیین نوع صحیح قرقره برای هر موقعیت اولین قدم در انتخاب قرقره است.

1.1 قرقره محرک (سر).

قرقره محرک جزء اصلی انتقال قدرت نوار نقاله است. در انتهای تخلیه (سر) نوار نقاله قرار دارد و توسط گیربکس نوار نقاله و موتور از طریق یک کوپلینگ شفت هدایت می شود. قرقره محرک:

• گشتاور محرک را از طریق اصطکاک بین صفحه قرقره (یا عقب افتادگی) و تسمه به تسمه منتقل می کند.

• پشتیبانی از بالاترین کشش تسمه در سیستم - کشش سمت تنگ (

  

  ) و کشش سمت شل (

  

  ) هر دو به طور همزمان روی شفت قرقره محرک عمل می کنند

• اگر ضریب اصطکاک بین عقب ماندگی و تسمه کافی نباشد قرقره بیشترین احتمال لغزش تسمه را دارد؟

قرقره های محرک همیشه عقب هستند - قرقره های فولادی لخت دارای ضریب اصطکاک کافی (μ ≈ 0.35 خشک، ≈ 0.05 مرطوب) برای انتقال نیروی محرکه مورد نیاز بدون لغزش هستند. تاخیر لاستیکی μ را به 0.40-0.45 (خشک) و 0.35 (تر) افزایش می دهد. تاخیر سرامیکی μ را به 0.45-0.50 (خشک) و 0.40-0.45 (تر) افزایش می دهد.

1.2 قرقره دم

قرقره دم در انتهای بارگیری نوار نقاله قرار دارد. تسمه را از مسیر برگشت به مسیر حمل هدایت می کند. قرقره دم:

• کشش تسمه کمتری نسبت به قرقره محرک دارد (معمولاً فقط کشش سمت شل

  

  به علاوه تنش جذب)

• آیا اولین قرقره ای است که تسمه پس از چرخش برگشت با آن تماس می گیرد - تجمع مواد روی صفحه قرقره دم باعث انحراف تسمه و سایش ناهموار تسمه می شود

• ممکن است عقب افتاده باشد (لاستیک ساده) برای جلوگیری از تجمع مواد. قرقره های دم بال برای خود تمیز شوندگی در کاربردهایی با مواد چسبنده استفاده می شود

1.3 قرقره جذب

قرقره جذب کشش صحیح تسمه را در سراسر سیستم نقاله با ایجاد نیروی کششی کنترل شده حفظ می کند. معمولاً در نزدیکی انتهای دم نوار نقاله قرار دارد و در یک قاب کشویی یا گرانشی نصب می‌شود که به قرقره اجازه می‌دهد تا با کشش تسمه به صورت محوری حرکت کند.

کشش جذب باید به اندازه ای باشد که:

• جلوگیری از لغزش تسمه در قرقره محرک در بدترین شرایط راه اندازی و بارگذاری

• افت تسمه بین چرخ‌های بی‌حرکت حمل را تا مقدار مجاز محدود کنید (معمولاً 1.5 تا 2.0٪ فاصله بی‌کار)

• کشش کافی را برای تسمه فراهم کنید تا بتواند انحناهای عمودی را بدون بلند کردن چرخ‌های بی‌حرکت تنظیم کند

1.4 قرقره اسناب

قرقره گیره در نزدیکی قرقره محرک قرار می گیرد تا زاویه بسته شدن تسمه در اطراف قرقره محرک افزایش یابد. افزایش زاویه پوشش مستقیماً حداکثر نیروی اصطکاک قابل انتقال (و بنابراین حداکثر نیروی محرکه) را بدون افزایش کشش تسمه افزایش می دهد.

رابطه بین زاویه پیچش و نسبت کشش حداکثر با معادله اویلر-ایتلواین به دست می‌آید:

کجا:

= کشش سمت تنگ (N)

= کشش سمت شل (N)

= ضریب اصطکاک بین لگ و تسمه

= زاویه بسته شدن تسمه در اطراف قرقره محرک (رادیان)

= شماره اویلر (2.718)

مثال: با عقب افتادگی لاستیکی (μ = 0.40) و پوشش 180 درجه (رادیان π):

اضافه کردن یک قرقره برای افزایش پوشش تا 220 درجه (3.84 رادیان):

این افزایش 32 درصدی در نسبت کشش به این معنی است که نوار نقاله می تواند 32 درصد نیروی محرکه بیشتری را برای همان کشش سمت شل منتقل کند - یا همان نیروی محرکه را با 24 درصد کشش جذب کمتر حفظ کند.

1.5 قرقره خم

قرقره های خم مسیر تسمه را در نقاط میانی هدایت می کنند - معمولاً در پایین یک منحنی عمودی یا در یک نقطه انتقال نوار نقاله. آنها فقط بار کششی تسمه را حمل می کنند (بدون گشتاور حرکتی) و معمولاً عقب نمی مانند. قرقره های خم با کشش تسمه در محل خم و زاویه خم مشخص می شوند - شفت باید برای نیروی حاصل از دو کشش تسمه که در زاویه خم عمل می کنند طراحی شود.

بخش 2: فرآیند انتخاب قرقره نه مرحله ای

مرحله 1: تعیین طول صورت

طول صورت قرقره باید بیشتر از تسمه باشد تا اطمینان حاصل شود که تسمه با دیسک های انتهای قرقره در حین کار معمولی (از جمله انحراف اشتباه) تماس نمی گیرد. قانون استاندارد این است:

برای تسمه‌های پهن‌تر از 1200 میلی‌متر، 75 میلی‌متر در هر طرف (مجموع 150 میلی‌متر) اضافه کنید. برای نوار نقاله هایی با ردیابی ضعیف تسمه یا نیروهای جانبی بالا (نقاله های منحنی، نوار نقاله های با سرعت بالا)، 100 میلی متر در هر طرف اضافه کنید.

دستورالعمل های استاندارد طول صورت:

مرحله 2: کشش کمربند را تعیین کنید

کشش تسمه حیاتی ترین ورودی برای طراحی شفت قرقره است. کشش های تسمه که بر روی محور قرقره اعمال می شود عبارتند از:

کشش سمت تنگ (

): کشش تسمه در سمت پرتنش قرقره محرک. این مجموع کشش موثر (نیروی محرک) و کشش سمت سستی است.

کشش سمت شل (

): کشش تسمه در سمت کم فشار قرقره محرک. این توسط سیستم برداشت مشخص می شود و باید برای جلوگیری از لغزش کافی باشد.

تنش موثر (

): نیروی محرکه خالص منتقل شده توسط قرقره:

کشش موثر از نیروهای مقاومت نوار نقاله محاسبه می شود:

کجا:

= ضریب اصطکاک مصنوعی (0.017-0.025 برای نوار نقاله هایی که به خوبی نگهداری می شوند؛ 0.020 معمولی)

= طول نوار نقاله (متر)

= 9.81 m/s⊃2;

= جرم تسمه در واحد طول (کیلوگرم بر متر)

= جرم ماده در واحد طول (kg/m) =

= جرم دوار بیکارها در واحد طول (کیلوگرم بر متر)

= ارتفاع بالابر نوار نقاله (m) - مثبت برای نوار نقاله های شیبدار

مرحله 3: قطر قرقره را تعیین کنید

حداقل قطر قرقره توسط دو الزام تنظیم می شود:

خستگی از خم شدن تسمه: با پیچیدن تسمه به دور قرقره، لاشه تسمه خم می شود. خم شدن مکرر روی یک قرقره با قطر کوچک، لاشه کمربند را خسته می کند. حداقل قطر قرقره برای جلوگیری از خستگی تسمه توسط سازنده تسمه بر اساس ساختار تسمه و رتبه بندی کشش مشخص می شود (معمولاً به صورت PIW - پوند در هر اینچ از عرض تسمه بیان می شود).

انحراف شفت: قطر قرقره بزرگتر باعث افزایش فاصله بین نقاط تماس تسمه و مراکز یاتاقان می شود که باعث افزایش لنگر خمشی روی شفت می شود. با این حال، قطر قرقره بزرگ‌تر، سوراخ شفت بزرگ‌تری را نیز فراهم می‌کند، که اجازه می‌دهد قطر شفت بزرگ‌تری داشته باشد - که بیشتر از جبران گشتاور افزایش‌یافته است.

دستورالعمل حداقل قطر قرقره CEMA:

برای تسمه های طناب فولادی (تسمه های ST) با درجه بندی کشش بسیار بالا (> 1000 PIW)، قطر قرقره 48 '-60' (1200-1500 میلی متر) رایج است.

مرحله 4: سبک اتصال هاب را تعیین کنید

توپی دیسک انتهای قرقره را به شفت متصل می کند و گشتاور محرک را منتقل می کند. سبک های اتصال هاب عبارتند از:

• سوراخ کلیدی (مستقیم یا مخروطی): ساده ترین و رایج ترین. یک کلید گشتاور را بین شفت و توپی منتقل می کند. مناسب برای گشتاورهای متوسط تمرکز تنش در راه کلید، قدرت خستگی شفت را کاهش می دهد.

• تناسب تداخل (مناسب با فشار): توپی با یک تناسب تداخلی روی شفت فشرده می شود. اصطکاک گشتاور را منتقل می کند. بدون تمرکز تنش کلید - برای کاربردهای با خستگی زیاد ترجیح داده می شود.

• قفل مخروطی / بوش QD: یک بوش مخروطی تقسیم شده توسط پیچ و مهره روی شفت محکم می شود و تداخلی با اصطکاک بالا ایجاد می کند. امکان نصب و برداشتن آسان بدون فشار دادن تجهیزات - برای جایگزینی در مزرعه ترجیح داده می شود.

• مجموعه قفل بدون کلید (دیسک کوچک): یک دستگاه قفل هیدرولیکی یا مکانیکی تداخل بسیار بالایی را بین هاب و شفت ایجاد می کند. برای بالاترین گشتاورها (قرقره های محرک بزرگ در نوار نقاله های پرتنش) استفاده می شود.

مرحله 5: پیکربندی قرقره را تعیین کنید

پیکربندی پوسته قرقره شامل:

• قرقره درام (استاندارد): پوسته فولادی استوانه ای که به دیسک های انتهایی و توپی جوش داده شده است. رایج ترین پیکربندی برای همه انواع قرقره.

• قرقره بال: ساختار بال باز بدون پوسته پیوسته - تسمه با مجموعه ای از بال های فولادی تماس می گیرد. خود تمیز شوندگی - مواد از شکاف بین بال ها می ریزند. برای قرقره های دم و قرقره های برگشتی در کاربردهایی با مواد چسبنده یا مرطوب استفاده می شود.

• قرقره درام مارپیچی: یک جفت میله فولادی که به صورت مارپیچ به دور یک قرقره درام پیچیده شده است. عمل مارپیچی مواد را در طول چرخش به طرفین نوار نقاله تخلیه می کند - عمل تمیز کردن را بدون لرزش تسمه قرقره بال فراهم می کند.

مرحله 6: پروفایل تاج را تعیین کنید

تاج (یا کمبر) یک وجه قرقره افزایش جزئی قطر در مرکز صورت نسبت به لبه ها است. تاج کمک می کند تا تسمه روی قرقره متمرکز شود و از انحراف تسمه جلوگیری می کند. سبک های تاج عبارتند از:

• صورت صاف (بدون تاج): برای کمربندهای پهن (بیش از 1200 میلی متر) و تسمه های بند ناف فولادی استفاده می شود - تسمه برای مطابقت با صورت تاج دار خیلی سفت است و تاج باعث کشش ناهموار تسمه در عرض می شود.

• تاج ذوزنقه ای: یک بخش مرکزی صاف با لبه های مخروطی. رایج ترین سبک تاج برای نوار نقاله های متوسط.

• تاج شعاع (تاج کامل): منحنی پیوسته از لبه به مرکز. نرم ترین ردیابی تسمه را فراهم می کند و برای نوار نقاله های پرسرعت و کاربردهایی که نیاز به مرکز دقیق تسمه دارند ترجیح داده می شود.

دستورالعمل ارتفاع تاج:

مرحله 7: نوع تاخیر را تعیین کنید

لگینگ پوششی است که روی صفحه قرقره اعمال می شود تا ضریب اصطکاک بین قرقره و تسمه را افزایش دهد، پوسته قرقره را از سایش محافظت کند و ردیابی تسمه را بهبود بخشد. انتخاب تاخیر یکی از مهم ترین تصمیمات در مشخصات قرقره است.

(برای راهنمای کامل انتخاب تاخیر، قسمت 3 را ببینید.)

مرحله 8: مواد و قطر شفت را تعیین کنید

طراحی شفت حیاتی ترین محاسبات مهندسی در مشخصات قرقره است. شفت باید برای اثر ترکیبی خمش (از کشش تسمه) و پیچش (از گشتاور حرکتی در قرقره محرک) طراحی شود.

(برای متدولوژی کامل طراحی شفت قسمت 4 را ببینید.)

مرحله 9: الزامات عملکرد را تأیید کنید

بررسی های تایید نهایی عبارتند از:

• تنش پوسته تحت تنش ترکیبی تسمه و وزن قرقره

• انتخاب بلبرینگ و عمر L10 در سرعت کار و بار

• الزامات تعادل دینامیکی (ISO 1940/1 Grade G6.3 برای نوار نقاله های استاندارد؛ G2.5 برای نوار نقاله های پرسرعت > سرعت تسمه 5 متر بر ثانیه)

• الزامات حفاظت در برابر خوردگی برای محیط عملیاتی

بخش 3: انتخاب با تاخیر - تطبیق سطح با برنامه

3.1 چرا تاخیر مهم است

نیروی اصطکاکی که قرقره محرک می تواند به تسمه منتقل کند عبارت است از:

این نیرو باید برابر یا بیشتر از کشش موثر باشد

برای راندن نوار نقاله مورد نیاز است. اگر ضریب اصطکاک

خیلی کم است (به عنوان مثال، یک قرقره فولادی لخت در شرایط مرطوب)، تسمه روی قرقره می لغزد - باعث سایش سریع تسمه و صفحه قرقره، گرم شدن بیش از حد و آسیب احتمالی تسمه می شود.

3.2 انواع و عملکرد عقب افتاده

عقب افتادگی لاستیک ساده:

• جنس: لاستیک طبیعی یا SBR (لاستیک استایرن-بوتادین)، سختی 60-70 Shore A

• ضخامت: 6-25 میلی متر بسته به کاربرد

• ضریب اصطکاک: μ = 0.40-0.45 (خشک)؛ μ = 0.30-0.35 (مرطوب)

• کاربردها: قرقره های محرک استاندارد در شرایط خشک تا نسبتا مرطوب. قرقره های دم و خم

• مزایا: هزینه کم، تعویض آسان، جذب ضربه خوب

• محدودیت ها: اصطکاک ناکافی در شرایط مرطوب مداوم. در معرض سایش ناشی از حمل مواد

عقب افتادگی لاستیکی شیاردار:

• لاستیک ساده با شیارهای الماس یا شاه ماهی بر روی سطح

• شیارها آب را از ناحیه تماس تسمه-قرقره دور می کنند و ضریب اصطکاک موثر بالاتری را در شرایط مرطوب حفظ می کنند.

• ضریب اصطکاک: μ = 0.35-0.40 (مرطوب) - به طور قابل توجهی بهتر از لاستیک ساده در شرایط مرطوب

• مشخصات استاندارد برای قرقره های محرک در نوار نقاله های بیرونی یا در محیط های فرآیند مرطوب (کارخانه های زغال سنگ، کارخانه های فرآوری مواد معدنی)

• الگوی شیار: شیار الماس رایج ترین است. شیار شاه ماهی عملکرد خود تمیز شوندگی بهتری را ارائه می دهد

عقب افتادگی سرامیکی:

• کاشی‌های سرامیکی اکسید آلومینیوم (Al2O3) با خلوص 92 تا 96 درصد، قالب‌گیری شده در پشتی لاستیکی

• سطح کاشی و سرامیک ضریب اصطکاک بسیار بالایی را فراهم می کند: μ = 0.45-0.50 (خشک). μ = 0.40-0.45 (مرطوب)

• کاشی‌های سرامیکی بسیار سخت (Mohs 9) و مقاوم در برابر سایش هستند - ماندگاری سرامیکی 3 تا 5× بیشتر از لاستیک در شرایط ساینده دوام می‌آورد.

• کاربردها: قرقره های محرک بر روی نوار نقاله های پر فشار، شرایط مرطوب و گل آلود (سنگ آهن، زغال سنگ، ماسه های معدنی)، نوار نقاله هایی با قابلیت حمل مواد بالا

• محدودیت ها: هزینه بالاتر از لاستیک. کاشی های سرامیکی می توانند ترک بخورند اگر قرقره در معرض بارگذاری ضربه ای شدید قرار گیرد. برای نوار نقاله هایی با برگشت های مکرر توصیه نمی شود

عقب افتادگی پلی اورتان:

• پلی یورتان ریخته گری یا قالبی، سختی 80-95 Shore A

• مقاومت در برابر سایش عالی - 3-4× بهتر از لاستیک طبیعی

• ضریب اصطکاک خوب: μ = 0.35-0.45 بسته به فرمول

• کاربردها: قرقره های دم و خم در محیط های ساینده. قرقره های محرک که در آن مقاومت در برابر سایش نیاز اولیه است

• مزایا: عمر بسیار طولانی در شرایط ساینده. را می توان در جای خود روی پوسته قرقره ریخت

عقب افتادگی جوش (سخت رو):

• کاربید کروم یا کاربید تنگستن که مستقیماً روی پوسته قرقره جوش داده می شود

• مقاومت در برابر سایش بسیار بالا - مورد استفاده در ساینده ترین محیط ها (سنگ آهن، سنگ سخت، ماسه های معدنی ساینده)

• بدون پوشش لاستیکی - هیچ ضربه ای را جذب نمی کند

• برای قرقره های محرک مناسب نیست - سطح سخت اصطکاک کافی را با تسمه ایجاد نمی کند

3.3 ماتریس انتخاب عقب مانده

بخش 4: طراحی شفت - محاسبه مهندسی بحرانی

4.1 نیروهای وارد بر شفت قرقره

شفت قرقره به طور همزمان تحت سه بار قرار می گیرد:

1. لحظه خمش ناشی از کشش تسمه:

دو کشش تسمه (

و

) روی قرقره در نقاط تماس تسمه عمل کنید. نیروی حاصل از آنها بر روی شفت در مرکز قرقره اعمال می شود:

برای یک قرقره محرک با زاویه پیچش 180 درجه (

):

لحظه خمشی در بخش بحرانی (معمولاً در هاب یا در صندلی یاتاقان) عبارت است از:

کجا

فاصله مرکز یاتاقان و

طول صورت قرقره است.

2. گشتاور پیچشی ناشی از گشتاور حرکتی (فقط قرقره محرک):

کجا

تنش موثر است و

قطر قرقره است.

3. خود وزن شفت (برای قرقره های بزرگ):

برای قرقره های بزرگ (قطر > 800 میلی متر، طول صورت > 1500 میلی متر)، وزن خود قرقره یک جزء خمشی قابل توجهی را اضافه می کند که باید در طراحی شفت گنجانده شود.

4.2 انتخاب مواد شفت

سه ماده متداول شفت مورد استفاده برای قرقره های نقاله عبارتند از:

تنش های مجاز ذکر شده در بالا از قبل یک عامل ایمنی خستگی را در خود جای داده اند. استاندارد صنعت فاکتورهای بار اضافی را برای در نظر گرفتن اثرات دینامیکی اعمال می کند:

• ضریب بار

  

  = 1.5 تا 1.75 (برای ممان خمشی اعمال می شود)

• ضریب گشتاور

  

  = 1.25 تا 1.40 (برای ممان پیچشی اعمال می شود)

4.3 محاسبه قطر شفت

شفت باید سه معیار مستقل را برآورده کند و بزرگترین قطر به دست آمده حاکم است:

معیار 1 - قطر مبتنی بر پیچش (فرمول مهمان):

کجا

تنش برشی مجاز (MPa) است و

پیچش معادل (N·m) است.

معیار 2 - قطر مبتنی بر خمش (فرمول رانکین):

کجا

تنش خمشی مجاز (MPa) است و

ممان خمشی معادل است:

معیار 3 - قطر مبتنی بر انحراف:

انحراف شفت در صندلی بلبرینگ نباید از حد مجاز تجاوز کند. حداکثر انحراف مجاز استاندارد استاندارد صنعت 0.0015 تا 0.0017 رادیان (تقریباً 5-6 دقیقه قوس) در صندلی یاتاقان است:

کجا:

= کشش خالص حاصل از تسمه (kN)

= فاصله از مرکز یاتاقان تا مرکز توپی (mm)

= فاصله هاب (میلی متر)

= مدول یانگ برای فولاد = 206000 مگاپاسکال

= انحراف مجاز (رادیان) = 0.0015-0.0017

قطر شفت نهایی بزرگترین است

,

، و

، به اندازه شفت استاندارد بعدی گرد شده است.

4.4 مثال کار شده: طراحی شفت قرقره محرک

داده شده:

• عرض کمربند: 1200 میلی متر → طول صورت: 1400 میلی متر

• کشش کمربند:

  

  = 180 کیلو نیوتن،

  

  = 60 کیلو نیوتن

• تنش موثر:

  

  = 120 کیلو نیوتن

• قطر قرقره: 630 میلی متر

• زاویه بسته شدن: 200 درجه (3.49 راد)

• مواد شفت: EN19 (σ = 83 مگاپاسکال، τ = 83 مگاپاسکال)

• مراکز یاتاقان: 1800 میلی متر؛ فاصله هاب: 1400 میلی متر

= (1800 − 1400)/2 = 200 میلی‌متر

• ضریب بار

  

  = 1.5; ضریب گشتاور

  

  = 1.25

مرحله 1: کشش حاصل از تسمه

مرحله 2: لحظه خم شدن

مرحله 3: گشتاور پیچشی

مرحله 4: ممان خمشی معادل

مرحله 5: قطر بر اساس خمش

مرحله 6: قطر بر اساس انحراف

معیار حاکم: قطر مبتنی بر خمش = 226 میلی متر → انتخاب قطر شفت استاندارد: 240 میلی متر (EN19)

این مثال نشان می‌دهد که برای قرقره‌های درایو با تنش بالا، لنگر خمشی - نه انحراف - معمولاً بر قطر شفت حاکم است.

قسمت 5: طراحی پوسته و انتهای دیسک

5.1 تنش پوسته (رینگ).

پوسته قرقره در معرض موارد زیر است:

• تنش حلقه ای ناشی از فشار داخلی ایجاد شده در اثر پیچیدن کشش تسمه به دور قرقره

• تنش خمشی ناشی از بار کششی تسمه توزیع شده در طول پوسته

• تنش جوش در انتهای جوش دیسک به پوسته - رایج ترین محل شکست در قرقره های درام

حداکثر تنش حلقه در پوسته عبارت است از:

کجا

ضخامت دیواره پوسته (میلی متر) است.

برای پوسته ای از فولاد EN8 (مقاومت تسلیم 430 مگاپاسکال)، تنش حلقه مجاز با ضریب ایمنی 3 تقریباً 143 مگاپاسکال است. این حداقل ضخامت دیواره پوسته را برای کشش تسمه و قطر قرقره مشخص می کند.

5.2 پایان طراحی دیسک

دیسک انتهایی بار تسمه را از پوسته به هاب و شفت منتقل می کند. خرابی دیسک انتهایی - معمولاً ترک در جوش توپی یا در جوش پوسته - رایج ترین حالت شکست ساختاری در قرقره های درام است.

دیسک های انتهایی پروفیلی (که از یک صفحه فولادی جامد با توپی ادغام شده در دیسک ماشین کاری شده اند) جوش توپی به دیسک را که نقطه شکست اولیه در قرقره های توپی جوش داده شده است، از بین می برد. دیسک‌های انتهایی پروفیلی در قرقره‌های با فشار بالا (کشش مؤثر بیش از 300 کیلونیوتن) و در قرقره‌های مین‌کاری که قابلیت اطمینان در آن‌ها حیاتی است، استاندارد هستند.

قسمت 6: تجزیه و تحلیل حالت خرابی قرقره نقاله

6.1 لغزش تسمه در قرقره محرک

شکل ظاهری: تسمه روی قرقره درایو در هنگام راه اندازی یا تحت اوج بار می لغزد. عقب افتادگی لاستیک سایش سریع را نشان می دهد. سطح کمربند علائم سوختگی را نشان می دهد.

علل ریشه ای:

• زاویه بسته بندی ناکافی - بسته بندی تسمه زیر 180 درجه نیروی اصطکاک ناکافی ایجاد می کند

• عقب افتادگی نادرست - عقب افتادگی فولاد لخت یا لاستیک فرسوده در شرایط مرطوب

• تنش جذب ناکافی -

  

  برای جلوگیری از لغزش تحت معادله اویلر-ایتل واین بسیار پایین است

• نوار نقاله بارگذاری شده - کشش موثر

  

  از حداکثر نیروی اصطکاک قابل انتقال فراتر می رود

اقدام اصلاحی:

• برای افزایش زاویه بسته بندی به 200-220 درجه، یک قرقره گیره اضافه کنید

• برای شرایط مرطوب، با لاستیک شیاردار یا سرامیک عقب‌نشینی کنید

• تنش برداشت را افزایش دهید (تأیید کنید که سیستم برداشت به درستی کار می کند)

• بررسی کنید که نوار نقاله بیش از حد بارگذاری نشده باشد - تناژ واقعی را در برابر ظرفیت طراحی بررسی کنید

6.2 شکستگی شفت

شکل ظاهری: شکستگی کامل شفت قرقره، معمولاً در هاب یا در صندلی یاتاقان. شکست فاجعه بار - قرقره سقوط می کند و تسمه از بین می رود.

علل ریشه ای:

• شفت کم اندازه: قطر شفت برای کشش واقعی تسمه ناکافی است - شایع ترین علت در قرقره های جایگزین که تنها با عرض تسمه بدون محاسبه تنش های واقعی شفت مشخص می شود.

• تمرکز تنش راه کلید: راه کلید تمرکز تنشی ایجاد می‌کند که استحکام خستگی موثر شفت را 30 تا 50 درصد کاهش می‌دهد - شفت‌های دارای کلید باید از تنش مجاز کمتری نسبت به شفت‌های صاف استفاده کنند.

• خستگی ناشی از خوردگی: حفره های خوردگی روی سطح شفت باعث ایجاد ترک های خستگی در سطوح تنش کمتر می شود.

اقدام اصلاحی:

• محاسبه مجدد قطر شفت با استفاده از روش سه معیاری (پیچش، خمش، انحراف)

• مواد شفت EN19 یا 42CrMo را برای کاربردهای پرتنش مشخص کنید

• برای از بین بردن تمرکز تنش راه کلید، به جای سوراخ کلیددار از مونتاژ تداخل یا قفل بدون کلید استفاده کنید

• اعمال حفاظت در برابر خوردگی (روکش، پوشش اپوکسی) روی سطوح شفت در محیط های مرطوب

6.3 پایان ترک دیسک جوش

شکل ظاهری: ترک در محل جوش بین دیسک انتهایی و پوسته یا بین توپی و دیسک انتهایی. نشت روغن یا گریس از محفظه یاتاقان نشان می دهد که انحراف شفت به مهر و موم بلبرینگ آسیب رسانده است.

علل ریشه ای:

• طراحی هاب جوش داده شده تحت بار زیاد: جوش توپی به دیسک یک تمرکز تنش مستعد خستگی است - برای کاربردهای پرتنش کافی نیست.

• رزونانس: قرقره در فرکانس طبیعی خود یا نزدیک به آن عمل می کند و باعث ایجاد بارهای دینامیکی تقویت شده در جوش می شود.

• روش جوش نادرست: نفوذ ناکافی جوش یا پیش گرمایش نادرست جوش ضعیفی ایجاد می کند که تحت بارگذاری چرخه ای ترک می خورد.

اقدام اصلاحی:

• ساختار دیسک انتهایی پروفیلی (ماشین کاری شده توپی به دیسک، بدون جوش توپی) برای قرقره هایی با کشش موثر > 200 کیلو نیوتن

• بررسی کنید که سرعت کار قرقره نزدیک فرکانس طبیعی قرقره نباشد

• جوش های با نفوذ کامل را با عملیات حرارتی پیش گرم و پس از جوش برای همه جوش های سازه ای مشخص کنید.

6.4 لایه لایه شدن با تاخیر

ظاهر: لاستیک یا سرامیک عقب افتاده از پوسته قرقره در بخش هایی جدا می شود. پوسته فولادی لخت در معرض; لغزش کمربند شروع می شود.

علل ریشه ای:

• آماده سازی سطح ناکافی: پوسته قرقره قبل از تأخیر در استفاده، به درستی با سنگ ریزه و پرایم نشده بود - پیوند چسب تحت تنش برشی کشش تسمه از بین می رود.

• حمل مواد: مواد محبوس شده بین تسمه و عقب افتادگی، نیروی گوه ای ایجاد می کند که به تدریج عقب افتادگی را بلند می کند.

• چرخه حرارتی: در نوار نقاله های فضای باز، چرخه های انبساط و انقباض حرارتی باعث خستگی پیوند چسب بین عقب مانده و پوسته می شود.

اقدام اصلاحی:

• لگینگ گرم ولکانیزه (پیوند شده تحت گرما و فشار) را به جای اتصال سرد برای قرقره های محرک با تنش بالا مشخص کنید - لگینگ ولکانیزه 3 تا 5 برابر استحکام باند بهتری دارد.

• اطمینان حاصل کنید که سطح پوسته بلافاصله قبل از اجرای تأخیر به Sa 2.5 (فلز تقریباً سفید) با سنگ ریزه ریخته شده است.

• پاک کننده های تسمه را برای کاهش حمل مواد روی قرقره محرک نصب کنید

6.5 خرابی بلبرینگ

ظاهر: سر و صدا و لرزش از محفظه بلبرینگ قرقره. افزایش دمای بلبرینگ؛ تشنج نهایی

علل ریشه ای:

• انحراف بیش از حد شفت: انحراف شفت فراتر از حد مجاز (0.0015-0.0017 راد) باعث بارگذاری ناهماهنگی روی یاتاقان می شود و عمر بلبرینگ را به طور چشمگیری کاهش می دهد.

• ورود آلودگی: گرد و غبار و رطوبت از مهر و موم بلبرینگ عبور می کند و گریس را آلوده می کند.

• اندازه یاتاقان ناکافی: بار دینامیکی باربر برای بار واقعی شفت کافی نیست و طول عمر L10 مورد نیاز است.

اقدام اصلاحی:

• بررسی کنید که انحراف شفت در صندلی بلبرینگ از 0.0015-0.0017 رادیان تجاوز نمی کند - با کشش واقعی تسمه دوباره محاسبه کنید.

• مهر و موم محفظه بلبرینگ را برای محیط های گرد و غبار یا مرطوب ارتقا دهید

• بررسی کنید که محاسبه عمر بلبرینگ L10 شامل تمام بارها می شود (شعاعی از کشش تسمه + محوری از ناهماهنگی)

سوالات متداول

Q1: چگونه می توانم بین عقب افتادگی لاستیک و سرامیکی برای قرقره محرک انتخاب کنم؟

از لگ لاستیکی (شیاردار) برای کاربردهای استاندارد در شرایط خشک تا نسبتاً مرطوب استفاده کنید - هزینه کمتری دارد و جایگزینی آن آسان‌تر است. زمانی که: (1) نوار نقاله به طور مداوم در شرایط مرطوب یا گل آلود (شستشوی زغال سنگ، فرآوری مواد معدنی) کار می کند، تاخیر سرامیکی را مشخص کنید. (2) کشش تسمه زیاد است و خطر لغزش قابل توجه است. (3) حمل مواد شدید است و از طریق عقب افتادن لاستیک به سرعت فرسوده می شود. عقب افتادگی سرامیکی μ = 0.40-0.45 در شرایط مرطوب در مقابل μ = 0.30-0.35 برای لاستیک شیاردار فراهم می کند - این تفاوت می تواند حاشیه بین عملکرد قابل اعتماد و لغزش مزمن تسمه باشد.

Q2: مواد شافت صحیح برای قرقره درایو نوار نقاله معدن سنگین چیست؟

برای قرقره های محرک مین با کشش موثر بالای 150 کیلو نیوتن، مواد شفت فولادی آلیاژی EN19 (709M40) یا 42CrMo را مشخص کنید. EN19 دارای تنش خمشی مجاز 83 مگاپاسکال است - تقریباً دو برابر 43 مگاپاسکال فولاد ملایم EN3 - که اجازه می دهد قطر شفت کمتری برای همان بار وجود داشته باشد یا حاشیه ایمنی بسیار بالاتری برای همان قطر ایجاد کند. همیشه از مجموعه‌های قفل بدون کلید (دیسک‌های جمع‌کننده) به جای سوراخ‌های کلیددار در قرقره‌های معدن پرتنش استفاده کنید - تمرکز تنش کلید باعث کاهش 30 تا 50 درصدی قدرت خستگی مؤثر می‌شود.

Q3: چگونه می توانم حداقل قطر شفت را برای قرقره نقاله محاسبه کنم؟

سه قطر را محاسبه کنید و بزرگترین را انتخاب کنید: (1) قطر مبتنی بر پیچش با استفاده از فرمول Guest با کشش موثر و قطر قرقره. (2) قطر مبتنی بر خمش با استفاده از فرمول رانکین با ممان خمشی معادل (شامل ضریب بار

= 1.5-1.75 و ضریب گشتاور

= 1.25-1.40)؛ (3) قطر مبتنی بر انحراف تضمین می کند که انحراف شفت در صندلی یاتاقان از 0.0015-0.0017 رادیان تجاوز نمی کند. برای قرقره های محرک با فشار بالا، معمولاً قطر مبتنی بر خمش حاکم است.

Q4: علت لغزش تسمه در قرقره محرک چیست و چگونه اصلاح می شود؟

لغزش تسمه زمانی اتفاق می‌افتد که کشش مؤثر (نیروی محرک مورد نیاز) از حداکثر نیروی اصطکاکی که قرقره می‌تواند منتقل کند بیشتر شود:

. گزینه‌های تصحیح به ترتیب اولویت: (1) افزایش زاویه بسته‌بندی با افزودن یک قرقره snub (موثرترین). (2) ارتقاء عقب ماندگی از لاستیک ساده به لاستیک شیاردار یا سرامیک (افزایش μ). (3) افزایش تنش جذب (افزایش می یابد

). تنش برداشتن را بدون توجه به علت اصلی افزایش ندهید - کشش بیش از حد برداشتن بارهای خمشی محور را افزایش داده و عمر یاتاقان را کاهش می دهد.

Q5: هر چند وقت یک بار باید عقب افتادگی قرقره نقاله تعویض شود؟

زمانی که سایش ضخامت عقب افتادگی را تا 50 درصد ضخامت اصلی کاهش داده است (معمولاً 3 تا 5 سال برای کار استاندارد؛ 1 تا 2 سال برای کاربردهای ساینده) باید تعویض شود. زمانی که بیش از 10 تا 15 درصد کاشی‌های سرامیکی ترک خورده یا از بین رفته‌اند، لگ‌های سرامیکی باید جایگزین شوند - قرقره‌ای که کاشی‌های از دست رفته، بارگذاری ناهموار تسمه و ناهمواری تسمه ایجاد می‌کند. عقب افتادگی را هر سه ماه از نظر لایه برداری، ترک خوردگی و سایش بررسی کنید - لایه لایه شدن زودهنگام تشخیص داده شده اغلب می تواند با اتصال مجدد تعمیر شود. لایه لایه شدن به پوسته نیاز به عقب افتادن مجدد کامل دارد.

Q6: تفاوت بین قرقره جمع کننده و قرقره خم چیست؟

یک قرقره جذب به طور خاص برای حفظ کشش تسمه با حرکت محوری در یک قاب جذب (گرانش یا جذب پیچ) طراحی شده است. باید برای نیروی جذب و کشش تسمه در هر دو طرف طراحی شود. یک قرقره خمشی به سادگی مسیر تسمه را در یک مکان ثابت تغییر جهت می دهد - حرکت نمی کند و کشش ایجاد نمی کند. قرقره های خم فقط نتیجه دو کشش تسمه را در زاویه خم حمل می کنند و معمولاً عقب نمی مانند. قرقره های جمع آوری ممکن است عقب افتاده باشند (لاستیک ساده) تا از تجمع مواد روی سطح قرقره جلوگیری شود.

ماشین آلات Yile: قرقره های نوار نقاله مهندسی شده سفارشی

Yile Machinery قرقره های نوار نقاله سفارشی را برای کاربردهای جابجایی مواد فله در معدن، سیمان، فولاد و تولید برق طراحی و تولید می کند. قرقره‌های ما بر اساس تنش‌های واقعی تسمه و شرایط عملیاتی هر برنامه مهندسی شده‌اند - نه تنها با عرض تسمه از یک فهرست استاندارد انتخاب نشده‌اند.

قابلیت های ساخت قرقره نقاله ما:

• انواع قرقره ها: قرقره های محرک/سر، قرقره های دم، قرقره های جمع کننده، قرقره های اسناب، قرقره های خم، قرقره های بال، قرقره های درام مارپیچی

• عرض کمربند: 500 میلی متر تا 2400 میلی متر؛ عرض های سفارشی در صورت درخواست

• قطر قرقره: 300 میلی متر تا 1500 میلی متر؛ قرقره های کلاس مهندسی شده تا 2000 میلی متر

• مواد پوسته: فولاد ساختاری (Q345B / A572 Gr.50); ساخت دیوار سنگین مین

• مواد شفت: وظیفه استاندارد EN8 (080M40)؛ EN19 (709M40) / 42CrMo وظیفه سنگین و وظیفه معدن

• اتصالات هاب: سوراخ کلیدی. قفل مخروطی / بوش QD؛ مجموعه قفل بدون کلید (دیسک کوچک)

• عقب افتادگی: لاستیک گرم ولکانیزه (ساده و شیاردار)؛ کاشی و سرامیک؛ پلی اورتان؛ باند سرد برای جایگزینی میدان

• ساخت دیسک انتهایی: هاب جوش داده شده استاندارد. دیسک انتهایی پروفیلی (هاب ماشینکاری شده به دیسک) برای کاربردهای پرتنش

• مستندات مهندسی: گزارش محاسبه تنش شفت. محاسبه عمر بلبرینگ L10; تأیید انحراف؛ گواهی تعادل پویا (ISO 1940/1)

محصولات مرتبط و منابع فنی:

• قرقره تسمه نوار نقاله سفارشی - صفحه محصول با مشخصات کامل

• راهنمای انتخاب غلتک بیکار نوار نقاله - سری CEMA، رتبه بار و عمر بلبرینگ برای غلتک های بیکار

• راهنمای انتخاب گیربکس هلیکال و مارپیچی صنعتی - روش انتخاب گیربکس محرک نوار نقاله و ضریب سرویس

• کوپلینگ درام برای درایوهای جرثقیل و بالابر - کوپلینگ درایو برای محورهای قرقره سر نقاله

• شفت های فولادی آهنگری در مقابل ریخته گری برای سنگ شکن - مرجع مواد شفت و فرآیند آهنگری

• آهنگرهای سفارشی - شفت، چرخ دنده و آهنگری حلقه - شفت و توپی قرقره آهنگری

• راه حل های معدن و صنعت سیمان - تامین قطعات کامل برای نقاله های معدن و کارخانه سیمان

• راه حل های پردازش فولاد و فلز - اجزای نوار نقاله برای جابجایی مواد کارخانه فولاد

برای دریافت پیشنهاد، ارائه کنید:

• ✅ نوع قرقره (درایو / دم / برداشت / انقباض / خم)

• ✅ عرض تسمه (mm) و سرعت تسمه (m/s)

• ✅ کشش کمربند:

  

  و

  

  (kN)، یا ظرفیت و طول نوار نقاله برای محاسبه

• ✅ قطر قرقره و طول صورت مورد نیاز (یا درجه بندی کشش تسمه PIW)

• ✅ نوع لگ مورد نیاز (لاستیک / لاستیک شیاردار / سرامیک / پلی اورتان)

• ✅ سبک اتصال مواد شفت و توپی

• ✅ شرایط محیطی (مرطوب / گرد و غبار / خورنده / محدوده دما)

• ✅تعداد و تاریخ تحویل مورد نیاز

• ✅ نقشه قرقره یا داده های پلاک نام موجود برای جایگزینی

ایمیل: sales@yilemachinery.com

ارسال RFQ: www.yilemachinery.com/contactus.html

تمام سوالات فنی ظرف 24 ساعت پاسخ دریافت می کنند. گزارش های محاسبه تنش شفت با هر دستور قرقره مهندسی شده ارائه می شود.

منابع فنی مرتبط

• انتخاب غلطک نوار نقاله: سری CEMA، رتبه بندی بار و راهنمای عمر بلبرینگ

• راهنمای انتخاب گیربکس مارپیچ و مارپیچی صنعتی

• کوپلینگ درام برای جرثقیل و بالابر: راهنمای رتبه بندی و انتخاب گشتاور

• شیار طناب سیمی: راهنمای طراحی شیار و نسبت D/d

• رول های آسیاب نورد: راهنمای انتخاب مواد رول کار و پشتیبان

• شفت های فولادی فورج شده در مقابل ریخته گری برای سنگ شکن ها

• آهنگری های سفارشی - جاهای خالی چرخ دنده، آهنگری حلقه و شفت

• راه حل های معدن و صنعت سیمان