Seleção da polia do transportador: guia de projeto do eixo, tensão da correia, revestimento e modo de falha

Uma polia transportadora não é um componente de commodity. Em um sistema de manuseio de materiais a granel que movimenta 3.000 toneladas por hora de minério de ferro ou carvão, a polia motriz transmite centenas de quilowatts de energia através de um eixo que pode ser submetido a momentos de flexão combinados superiores a 500 kN·m e tensões de correia de 200 a 500 kN em cada lado. Um eixo subdimensionado em um diâmetro padrão — ou uma seleção de retardamento que permite o deslizamento da correia sob condições úmidas — se traduz diretamente em uma parada do transportador que custa milhares de dólares por hora em perda de produção. No entanto, as polias transportadoras são rotineiramente especificadas apenas pela largura da correia, sem calcular as tensões reais do eixo, sem verificar a deflexão nos assentos dos rolamentos e sem combinar o tipo de revestimento com as condições reais de operação.

Este guia fornece a estrutura de engenharia completa para seleção e especificação de polias transportadoras - abrangendo tipos de polias e suas funções, o processo de seleção de nove etapas, desde o comprimento da face até o tipo de revestimento, metodologia de projeto de eixo para flexão e torção combinadas, seleção de perfil de coroa e os modos de falha que resultam de subespecificação ou revestimento incorreto. Ele foi escrito para engenheiros de transportadores, engenheiros de manutenção e gerentes de compras que precisam especificar polias novas ou de reposição para sistemas de manuseio de materiais pesados ​​a granel.

Parte 1: Tipos e funções de polias transportadoras

Um sistema transportador de correia utiliza vários tipos de polias, cada uma projetada para uma função específica e sujeita a diferentes condições de carga. Especificar o tipo correto de polia para cada posição é o primeiro passo na seleção da polia.

1.1 Polia de acionamento (cabeça)

A polia motriz é o principal componente de transmissão de energia do transportador. Ele está localizado na extremidade de descarga (cabeça) do transportador e é acionado pela caixa de engrenagens e motor do transportador através de um acoplamento de eixo. A polia motriz:

• Transmite o torque de acionamento para a correia através do atrito entre a face da polia (ou revestimento) e a correia

• Suporta as tensões mais altas da correia no sistema – a tensão do lado apertado (

  

  ) e tensão do lado frouxo (

  

  ) ambos atuam no eixo da polia motriz simultaneamente

• A polia tem maior probabilidade de sofrer deslizamento da correia se o coeficiente de atrito entre o revestimento e a correia for insuficiente?

As polias motrizes estão sempre defasadas - as polias de aço puro têm coeficiente de atrito insuficiente (μ ≈ 0,35 seco, ≈ 0,05 molhado) para transmitir a força motriz necessária sem escorregar. O revestimento de borracha aumenta μ para 0,40–0,45 (seco) e 0,35 (úmido); o revestimento cerâmico aumenta μ para 0,45–0,50 (seco) e 0,40–0,45 (úmido).

1.2 Polia traseira

A polia traseira está localizada na extremidade de carregamento do transportador. Ele redireciona a correia do percurso de retorno de volta para o percurso de transporte. A polia traseira:

• Suporta tensões de correia mais baixas do que a polia motriz (normalmente apenas a tensão do lado frouxo

  

  mais a tensão de absorção)

• A correia entra em contato com a primeira polia após o retorno — o acúmulo de material na face da polia traseira causa desalinhamento da correia e desgaste irregular da correia

• Pode ser defasado (borracha lisa) para evitar acúmulo de material; polias traseiras tipo asa são usadas para autolimpeza em aplicações com materiais pegajosos

1.3 Polia de levantamento

A polia tensora mantém a tensão correta da correia em todo o sistema transportador, fornecendo uma força de tensionamento controlada. Ele normalmente está localizado próximo à extremidade traseira do transportador e é montado em uma estrutura deslizante ou de captação por gravidade que permite que a polia se mova axialmente à medida que a correia se estica.

A tensão de absorção deve ser suficiente para:

• Evite o deslizamento da correia na polia de transmissão nas piores condições de partida e carga

• Limitar a curvatura da correia entre as rodas-guia ao valor permitido (normalmente 1,5–2,0% do espaçamento das rodas-guia)

• Forneça tensão suficiente para que a correia negocie curvas verticais sem levantar os roletes

1.4 Polia de amortecimento

A polia de amortecimento é posicionada perto da polia motriz para aumentar o ângulo de envolvimento da correia em torno da polia motriz. Aumentar o ângulo de enrolamento aumenta diretamente a força máxima de atrito transmissível (e, portanto, a força motriz máxima) sem aumentar a tensão da correia.

A relação entre o ângulo de enrolamento e a relação de tensão máxima é dada pela equação de Euler-Eytelwein:

Onde:

= tensão do lado apertado (N)

= tensão do lado frouxo (N)

= coeficiente de atrito entre o revestimento e a correia

= ângulo de enrolamento da correia em torno da polia motriz (radianos)

= Número de Euler (2,718)

Exemplo: Com revestimento de borracha (μ = 0,40) e envoltório de 180° (π radianos):

Adicionando uma polia achatada para aumentar o envoltório para 220° (3,84 radianos):

Este aumento de 32% na relação de tensão significa que o transportador pode transmitir 32% mais força motriz para a mesma tensão no lado frouxo – ou manter a mesma força motriz com 24% menos tensão de absorção.

1.5 Polia Dobrada

As polias curvas redirecionam o caminho da correia em pontos intermediários — normalmente na parte inferior de uma curva vertical ou em um ponto de transferência do transportador. Eles carregam apenas a carga de tensão da correia (sem torque de acionamento) e normalmente não ficam atrasados. As polias de curvatura são especificadas pela tensão da correia no local da curvatura e pelo ângulo de curvatura - o eixo deve ser projetado para a força resultante das duas tensões da correia atuando no ângulo de curvatura.

Parte 2: O Processo de Seleção da Polia em Nove Etapas

Etapa 1: determinar o comprimento do rosto

O comprimento da face da polia deve ser maior que a correia para garantir que a correia não entre em contato com os discos da extremidade da polia durante a operação normal (incluindo desalinhamento). A regra padrão é:

Para correias com largura superior a 1.200 mm, adicione 75 mm por lado (150 mm no total). Para transportadores com mau alinhamento da correia ou altas forças laterais (transportadores curvos, transportadores de alta velocidade), adicione 100 mm por lado.

Diretrizes padrão de comprimento de rosto:

Etapa 2: Determinar a tensão da correia

A tensão da correia é a entrada mais crítica para o projeto do eixo da polia. As tensões da correia que atuam no eixo da polia são:

Tensão do lado tenso (

): A tensão na correia no lado de alta tensão da polia motriz. Esta é a soma da tensão efetiva (força motriz) e da tensão do lado frouxo.

Tensão do lado frouxo (

): A tensão na correia no lado de baixa tensão da polia motriz. Isto é determinado pelo sistema de absorção e deve ser suficiente para evitar deslizamentos.

Tensão efetiva (

): A força motriz líquida transmitida pela polia:

A tensão efetiva é calculada a partir das forças de resistência do transportador:

Onde:

= fator de atrito artificial (0,017–0,025 para transportadores bem conservados; 0,020 típico)

= comprimento do transportador (m)

= 9,81m/s⊃2;

= massa da correia por unidade de comprimento (kg/m)

= massa do material por unidade de comprimento (kg/m) =

= massa rotativa de rodas-guia por unidade de comprimento (kg/m)

= altura de elevação do transportador (m) — positivo para transportadores inclinados

Etapa 3: determinar o diâmetro da polia

O diâmetro mínimo da polia é regido por dois requisitos:

Fadiga por flexão da correia: À medida que a correia envolve a polia, a carcaça da correia é dobrada. Curvar-se repetidamente sobre uma polia de pequeno diâmetro cansa a carcaça da correia. O diâmetro mínimo da polia para evitar a fadiga da correia é especificado pelo fabricante da correia com base na construção da correia e na classificação de tensão (normalmente expressa como PIW – libras por polegada de largura da correia).

Deflexão do eixo: Um diâmetro de polia maior aumenta a distância entre os pontos de contato da correia e os centros dos rolamentos, o que aumenta o momento fletor no eixo. No entanto, um diâmetro de polia maior também proporciona um furo de eixo maior, permitindo um diâmetro de eixo maior – o que mais do que compensa o aumento do momento.

Diretrizes de diâmetro mínimo da polia CEMA:

Para correias com cabo de aço (correias ST) com classificações de tensão muito altas (> 1.000 PIW), diâmetros de polias de 48'–60' (1.200–1.500mm) são comuns.

Etapa 4: determinar o estilo de conexão do hub

O cubo conecta o disco da extremidade da polia ao eixo e transmite o torque de acionamento. Os estilos de conexão do hub incluem:

• Furo chavetado (reto ou cônico): O mais simples e comum; uma chaveta transmite torque entre o eixo e o cubo. Adequado para torques moderados. A concentração de tensão no rasgo de chaveta reduz a resistência à fadiga do eixo.

• Ajuste de interferência (ajuste de pressão): O cubo é pressionado no eixo com um ajuste de interferência; o atrito transmite o torque. Sem concentração de tensão na chaveta — preferido para aplicações de alta fadiga.

• Bucha Taper-lock / QD: Uma bucha cônica dividida é apertada no eixo por meio de parafusos, criando um ajuste de interferência de alto atrito. Permite fácil instalação e remoção sem equipamento de prensagem — preferencial para substituição em campo.

• Conjunto de travamento sem chave (disco de contração): Um dispositivo de travamento hidráulico ou mecânico cria um ajuste de interferência muito alto entre o cubo e o eixo. Usado para os torques mais elevados (polias motrizes grandes em transportadores de alta tensão).

Etapa 5: determinar a configuração da polia

As configurações do casco da polia incluem:

• Polia do tambor (padrão): Carcaça cilíndrica de aço soldada nas extremidades dos discos e no cubo. A configuração mais comum para todos os tipos de polias.

• Polia asa: Construção de asa aberta sem casca contínua – a correia entra em contato com uma série de asas de aço. Autolimpante — o material cai pelas aberturas entre as asas. Usado para polias traseiras e polias de retorno em aplicações com materiais pegajosos ou úmidos.

• Polia de tambor em espiral: Um par de barras de aço enroladas helicoidalmente em torno de uma polia de tambor. A ação em espiral descarrega o material nas laterais do transportador durante a rotação – proporciona ação de limpeza sem a vibração da correia de uma polia borboleta.

Passo 6: Determine o perfil da coroa

A coroa (ou curvatura) da face de uma polia é um ligeiro aumento no diâmetro no centro da face em relação às bordas. A coroa ajuda a centralizar a correia na polia e evita o desalinhamento da correia. Os estilos de coroa incluem:

• Face plana (sem coroa): Usada para correias largas (> 1.200 mm) e correias com cabo de aço — a correia é muito rígida para se adaptar a uma face coroada e uma coroa causaria uma tensão desigual da correia em toda a largura.

• Coroa trapezoidal: Uma seção central plana com bordas cônicas. O estilo de coroa mais comum para transportadores de serviço médio.

• Coroa radial (coroa completa): Uma curva contínua da borda ao centro. Fornece o alinhamento mais suave da correia e é preferido para transportadores de alta velocidade e aplicações que exigem centralização precisa da correia.

Diretrizes de altura da coroa:

Etapa 7: determinar o tipo de atraso

Retardo é a cobertura aplicada à face da polia para aumentar o coeficiente de atrito entre a polia e a correia, proteger a carcaça da polia do desgaste e melhorar o alinhamento da correia. A seleção retardada é uma das decisões mais importantes na especificação de polias.

(Veja a Parte 3 para orientação completa sobre seleção de atraso.)

Etapa 8: Determinar o material e o diâmetro do eixo

O projeto do eixo é o cálculo de engenharia mais crítico na especificação de polias. O eixo deve ser projetado para o efeito combinado de flexão (das tensões da correia) e torção (do torque de acionamento na polia motriz).

(Veja a Parte 4 para metodologia completa de projeto de eixo.)

Etapa 9: verifique os requisitos de desempenho

As verificações finais incluem:

• Tensão da carcaça sob a combinação da tensão da correia e do peso da polia

• Seleção de rolamento e vida útil L10 na velocidade e carga de operação

• Requisitos de equilíbrio dinâmico (ISO 1940/1 Grau G6.3 para transportadores padrão; G2.5 para transportadores de alta velocidade > 5 m/s de velocidade da correia)

• Requisitos de proteção contra corrosão para o ambiente operacional

Parte 3: Seleção do Retardo — Combinando a Superfície com a Aplicação

3.1 Por que o atraso é importante

A força de atrito que a polia motriz pode transmitir à correia é:

Esta força deve ser igual ou superior à tensão efetiva

necessário para acionar o transportador. Se o coeficiente de atrito

estiver muito baixo (por exemplo, uma polia de aço exposta em condições úmidas), a correia desliza na polia — causando desgaste rápido da correia e da face da polia, superaquecimento e possíveis danos à correia.

3.2 Tipos de atraso e desempenho

Revestimento de borracha lisa:

• Material: Borracha natural ou SBR (borracha de estireno-butadieno), dureza 60–70 Shore A

• Espessura: 6–25 mm dependendo da aplicação

• Coeficiente de atrito: μ = 0,40–0,45 (seco); μ = 0,30–0,35 (úmido)

• Aplicações: Polias motrizes padrão em condições secas a moderadamente úmidas; polias traseiras e curvas

• Vantagens: Baixo custo, fácil substituição, boa absorção de choque

• Limitações: Atrito insuficiente em condições continuamente molhadas; sujeito a desgaste abrasivo devido ao material morto

Revestimento de borracha ranhurada:

• Borracha lisa com ranhuras em diamante ou espinha de peixe cortadas na superfície

• As ranhuras canalizam a água para longe da zona de contato da correia-polia, mantendo um coeficiente de atrito efetivo mais alto em condições molhadas

• Coeficiente de atrito: μ = 0,35–0,40 (molhado) — significativamente melhor que a borracha lisa em condições molhadas

• Especificação padrão para polias de transmissão em transportadores externos ou em ambientes de processo úmido (lavagens de carvão, plantas de processamento mineral)

• Padrão de ranhura: A ranhura de diamante é a mais comum; a ranhura em espinha proporciona melhor ação de autolimpeza

Revestimento cerâmico:

• Ladrilhos cerâmicos de óxido de alumínio (Al₂O₃), normalmente com pureza de 92–96%, moldados em um suporte de borracha

• A superfície do ladrilho cerâmico fornece um coeficiente de atrito muito alto: μ = 0,45–0,50 (seco); μ = 0,40–0,45 (úmido)

• Os revestimentos cerâmicos são extremamente duros (Mohs 9) e resistentes ao desgaste – o revestimento cerâmico dura de 3 a 5 vezes mais que o revestimento de borracha em condições abrasivas

• Aplicações: Polias motrizes em transportadores de alta tensão, condições úmidas e lamacentas (minério de ferro, carvão, areias minerais), transportadores com alto retorno de material

• Limitações: Custo mais elevado que a borracha; os ladrilhos cerâmicos podem rachar se a polia for submetida a fortes cargas de impacto; não recomendado para transportadores com reversões frequentes

Revestimento de poliuretano:

• Poliuretano fundido ou moldado, dureza 80–95 Shore A

• Excelente resistência à abrasão — 3–4× melhor que a borracha natural

• Bom coeficiente de atrito: μ = 0,35–0,45 dependendo da formulação

• Aplicações: Polias traseiras e curvas em ambientes abrasivos; polias motrizes onde a resistência à abrasão é o principal requisito

• Vantagens: Vida útil muito longa em condições abrasivas; pode ser moldado no corpo da polia

Revestimento soldado (revestimento duro):

• Revestimento duro de carboneto de cromo ou carboneto de tungstênio soldado diretamente na carcaça da polia

• Resistência ao desgaste extremamente alta — usada nos ambientes mais abrasivos (minério de ferro, rocha dura, areias minerais abrasivas)

• Sem suporte de borracha – não oferece absorção de choque

• Não é adequado para polias motrizes – a superfície dura não proporciona atrito adequado com a correia

3.3 Matriz de Seleção Atrasada

Parte 4: Projeto do Eixo — O Cálculo Crítico de Engenharia

4.1 Forças Atuando no Eixo da Polia

O eixo da polia está sujeito a três cargas simultâneas:

1. Momento fletor devido às tensões da correia:

As duas tensões da correia (

e

) atuam na polia nos pontos de contato da correia. A força resultante atua no eixo no centro da polia:

Para uma polia motriz com ângulo de enrolamento de 180° (

):

O momento fletor na seção crítica (normalmente no cubo ou no assento do rolamento) é:

Onde

é a distância ao centro do rolamento e

é o comprimento da face da polia.

2. Momento de torção do torque de acionamento (somente polia motriz):

Onde

é a tensão efetiva e

é o diâmetro da polia.

3. Peso próprio do eixo (para polias grandes):

Para polias grandes (diâmetro > 800 mm, comprimento de face > 1.500 mm), o peso próprio da polia adiciona um componente de flexão significativo que deve ser incluído no projeto do eixo.

4.2 Seleção do Material do Eixo

Os três materiais de eixo mais comumente usados ​​para polias transportadoras são:

As tensões admissíveis listadas acima já incorporam um fator de segurança contra fadiga. O padrão da indústria aplica fatores de carga adicionais para levar em conta os efeitos dinâmicos:

• Fator de carga

  

  = 1,5 a 1,75 (aplicado ao momento fletor)

• Fator de torque

  

  = 1,25 a 1,40 (aplicado ao momento torcional)

4.3 Cálculo do Diâmetro do Eixo

O eixo deve satisfazer três critérios independentes, e o maior diâmetro resultante rege:

Critério 1 — Diâmetro baseado em torção (fórmula Guest):

Onde

é a tensão de cisalhamento admissível (MPa) e

é a torção equivalente (N·m).

Critério 2 — Diâmetro baseado em flexão (fórmula Rankine):

Onde

é a tensão de flexão admissível (MPa) e

é o momento fletor equivalente:

Critério 3 — Diâmetro baseado na deflexão:

A deflexão do eixo no assento do rolamento não deve exceder o limite permitido. A deflexão máxima permitida padrão da indústria é de 0,0015 a 0,0017 radianos (aproximadamente 5–6 minutos de arco) no assento do rolamento:

Onde:

= tensão líquida resultante da correia (kN)

= distância do centro do rolamento ao centro do cubo (mm)

= espaçamento entre cubos (mm)

= Módulo de Young para aço = 206.000 MPa

= deflexão permitida (radianos) = 0,0015–0,0017

O diâmetro final do eixo é o maior

,

, e

, arredondado para o próximo tamanho de eixo padrão.

4.4 Exemplo resolvido: Projeto do eixo da polia motriz

Dado:

• Largura da correia: 1.200 mm → Comprimento da face: 1.400 mm

• Tensões da correia:

  

  = 180kN,

  

  = 60 kN

• Tensão efetiva:

  

  = 120kN

• Diâmetro da polia: 630mm

• Ângulo de enrolamento: 200° (3,49 rad)

• Material do eixo: EN19 (σ = 83 MPa, τ = 83 MPa)

• Centros de rolamento: 1.800mm; espaçamento entre cubos: 1.400 mm

= (1.800 - 1.400)/2 = 200 mm

• Fator de carga

  

  = 1,5; Fator de torque

  

  = 1,25

Passo 1: Tensão resultante da correia

Etapa 2: momento fletor

Etapa 3: momento de torção

Passo 4: Momento fletor equivalente

Etapa 5: Diâmetro baseado em flexão

Etapa 6: Diâmetro baseado em deflexão

Critério de governo: Diâmetro baseado em flexão = 226mm → Selecione o diâmetro do eixo padrão: 240mm (EN19)

Este exemplo ilustra que para polias motrizes de alta tensão, o momento fletor - e não a deflexão - normalmente governa o diâmetro do eixo.

Parte 5: Design da carcaça e do disco final

5.1 Tensão da Casca (Aro)

A carcaça da polia está sujeita a:

• Tensão do arco devido à pressão interna criada pela tensão da correia envolvendo a polia

• Tensão de flexão da carga de tensão da correia distribuída ao longo do comprimento da carcaça

• Tensão de solda na solda final do disco ao casco — o local de falha mais comum em polias de tambor

A tensão máxima do arco na casca é:

Onde

é a espessura da parede da casca (mm).

Para uma carcaça em aço EN8 (limite de escoamento de 430 MPa), a tensão circular admissível com um fator de segurança de 3 é de aproximadamente 143 MPa. Isto define a espessura mínima da parede do casco para uma determinada tensão da correia e diâmetro da polia.

5.2 Design do Disco Final

O disco final transfere a carga da correia da carcaça para o cubo e eixo. As falhas do disco final – normalmente trincas na solda do cubo ou na solda do casco – são o modo de falha estrutural mais comum em polias de tambor.

Os discos terminais perfilados (usinados a partir de uma placa de aço sólida com o cubo integrado ao disco) eliminam a solda cubo-disco, que é o principal ponto de falha em polias de cubo soldadas. Os discos finais perfilados são padrão em polias de alta tensão (tensão efetiva > 300 kN) e em polias para serviço em minas onde a confiabilidade é crítica.

Parte 6: Análise do modo de falha da polia transportadora

6.1 Deslizamento da correia na polia motriz

Aparência: A correia desliza na polia motriz durante a partida ou sob carga máxima; o revestimento de borracha mostra desgaste rápido; superfície da correia mostra marcas de queimadura.

Causas raízes:

• Ângulo de enrolamento insuficiente – o enrolamento da correia abaixo de 180° proporciona força de atrito inadequada

• Revestimento incorreto – aço descoberto ou revestimento de borracha desgastado em condições úmidas

• Tensão de absorção insuficiente —

  

  muito baixo para evitar deslizamento na equação de Euler-Eytelwein

• Transportador sobrecarregado – tensão efetiva

  

  excede a força de atrito máxima transmissível

Ação corretiva:

• Adicione uma polia achatada para aumentar o ângulo de enrolamento para 200–220°

• Substitua por borracha ranhurada ou revestimento cerâmico para condições úmidas

• Aumente a tensão do recolhimento (verifique se o sistema de recolhimento está funcionando corretamente)

• Verifique se o transportador não está sobrecarregado — compare a tonelagem real com a capacidade projetada

6.2 Fratura do Eixo

Aparência: Fratura completa do eixo da polia, normalmente no cubo ou no assento do rolamento. Falha catastrófica – a polia cai e a correia é destruída.

Causas raízes:

• Eixo subdimensionado: Diâmetro do eixo insuficiente para as tensões reais da correia — a causa mais comum em polias de substituição especificadas apenas pela largura da correia sem calcular as tensões reais do eixo

• Concentração de tensão na chaveta: A chaveta cria uma concentração de tensão que reduz a resistência efetiva à fadiga do eixo em 30–50% — os eixos com chavetas devem usar uma tensão admissível mais baixa do que os eixos lisos

• Fadiga por corrosão: A corrosão por corrosão na superfície do eixo inicia trincas por fadiga em níveis de tensão mais baixos

Ação corretiva:

• Recalcular o diâmetro do eixo usando o método de três critérios (torção, flexão, deflexão)

• Especifique o material do eixo EN19 ou 42CrMo para aplicações de alta tensão

• Use ajuste de interferência ou conjunto de travamento sem chave em vez de furo chaveado para eliminar a concentração de tensão na chaveta

• Aplique proteção contra corrosão (zincagem, revestimento epóxi) nas superfícies do eixo em ambientes úmidos

6.3 Rachaduras na solda do disco final

Aparência: Rachaduras na solda entre o disco final e a carcaça, ou entre o cubo e o disco final. O vazamento de óleo ou graxa da caixa do rolamento indica que a deflexão do eixo danificou a vedação do rolamento.

Causas raízes:

• Projeto de cubo soldado sob alta carga: A solda do cubo ao disco é uma concentração de tensão propensa à fadiga – inadequada para aplicações de alta tensão

• Ressonância: A polia opera em ou perto de sua frequência natural, causando cargas dinâmicas amplificadas nas soldas

• Procedimento de soldagem incorreto: Penetração de solda insuficiente ou pré-aquecimento incorreto cria uma solda fraca que racha sob carga cíclica

Ação corretiva:

• Especifique a construção perfilada do disco final (cubo usinado no disco, sem solda no cubo) para polias com tensão efetiva > 200 kN

• Verifique se a velocidade de operação da polia não está próxima da frequência natural da polia

• Especifique soldas de penetração total com tratamento térmico de pré-aquecimento e pós-soldagem para todas as soldas estruturais

6.4 Delaminação Atrasada

Aparência: O revestimento de borracha ou cerâmica se separa da carcaça da polia em seções; carcaça de aço nua exposta; começa o deslizamento da correia.

Causas raízes:

• Preparação inadequada da superfície: A carcaça da polia não foi adequadamente jateada e preparada antes da aplicação do revestimento - a ligação adesiva falha sob a tensão de cisalhamento da tração da correia

• Carregamento de material: O material preso entre a correia e o revestimento cria uma força de cunha que levanta progressivamente o revestimento

• Ciclagem térmica: Em transportadores externos, os ciclos de expansão e contração térmica fadigam a ligação adesiva entre o revestimento e a carcaça

Ação corretiva:

• Especifique o revestimento vulcanizado a quente (ligado sob calor e pressão) em vez de revestimento a frio para polias de transmissão de alta tensão - o revestimento vulcanizado tem 3–5x melhor resistência de adesão

• Certifique-se de que a superfície do casco seja jateada até Sa 2,5 (metal quase branco) imediatamente antes da aplicação do revestimento

• Instale raspadores de correia para reduzir o retorno de material na polia motriz

6.5 Falha do Rolamento

Aparência: Ruído e vibração da carcaça do rolamento da polia; aumento da temperatura dos rolamentos; eventual apreensão.

Causas raízes:

• Deflexão excessiva do eixo: A deflexão do eixo além do limite permitido (0,0015–0,0017 rad) causa carga de desalinhamento no rolamento, reduzindo drasticamente a vida útil do rolamento

• Entrada de contaminação: Poeira e umidade desviam da vedação do rolamento, contaminando a graxa

• Tamanho insuficiente do rolamento: Classificação de carga dinâmica do rolamento insuficiente para a carga real do eixo e vida útil L10 necessária

Ação corretiva:

• Verifique se a deflexão do eixo no assento do rolamento não excede 0,0015–0,0017 radianos — recalcule com as tensões reais da correia

• Atualize as vedações da caixa do rolamento para ambientes empoeirados ou úmidos

• Verifique se o cálculo da vida útil do rolamento L10 inclui todas as cargas (radial das tensões da correia + axial do desalinhamento)

Perguntas frequentes

Q1: Como faço para selecionar entre revestimento de borracha e cerâmica para uma polia motriz?

Use revestimento de borracha (ranhurado) para aplicações padrão em condições secas a moderadamente úmidas — é mais barato e mais fácil de substituir. Especifique o revestimento cerâmico quando: (1) o transportador opera continuamente em condições úmidas ou lamacentas (lavagem de carvão, processamento mineral); (2) a tensão da correia é alta e o risco de escorregamento é significativo; (3) o material morto é severo e se desgasta rapidamente através do revestimento de borracha. O revestimento cerâmico fornece μ = 0,40–0,45 em condições úmidas versus μ = 0,30–0,35 para borracha ranhurada — essa diferença pode ser a margem entre a operação confiável e o deslizamento crônico da correia.

Q2: Qual é o material de eixo correto para uma polia de acionamento de transportador de mina para serviços pesados?

Para polias motrizes para serviços em minas com tensões efetivas acima de 150 kN, especifique o material do eixo de liga de aço EN19 (709M40) ou 42CrMo. EN19 tem uma tensão de flexão admissível de 83 MPa — quase o dobro dos 43 MPa do aço macio EN3 — permitindo um diâmetro de eixo menor para a mesma carga ou proporcionando uma margem de segurança muito maior para o mesmo diâmetro. Sempre use conjuntos de travamento sem chave (discos de contração) em vez de furos chavetados em polias de minas de alta tensão — a concentração de tensão na chaveta reduz a resistência efetiva à fadiga em 30–50%.

Q3: Como calculo o diâmetro mínimo do eixo para uma polia transportadora?

Calcule três diâmetros e selecione o maior: (1) diâmetro baseado em torção usando a fórmula de Guest com a tensão efetiva e o diâmetro da polia; (2) diâmetro baseado em flexão usando a fórmula de Rankine com o momento de flexão equivalente (incluindo fator de carga

= 1,5–1,75 e fator de torque

= 1,25–1,40); (3) diâmetro baseado na deflexão garantindo que a deflexão do eixo no assento do rolamento não exceda 0,0015–0,0017 radianos. Para polias motrizes de alta tensão, o diâmetro baseado na flexão normalmente prevalece.

Q4: O que causa o deslizamento da correia em uma polia motriz e como isso é corrigido?

O deslizamento da correia ocorre quando a tensão efetiva (força motriz necessária) excede a força máxima de atrito que a polia pode transmitir:

. Opções de correção em ordem de preferência: (1) aumentar o ângulo de envolvimento adicionando uma polia achatada (mais eficaz); (2) atualizar o revestimento de borracha lisa para borracha ranhurada ou cerâmica (aumenta μ); (3) aumentar a tensão de absorção (aumenta

). Não aumente simplesmente a tensão do tensor sem abordar a causa raiz – a tensão excessiva do tensor aumenta as cargas de flexão do eixo e reduz a vida útil do rolamento.

Q5: Com que frequência o revestimento da polia do transportador deve ser substituído?

O revestimento de borracha deve ser substituído quando o desgaste reduzir a espessura do revestimento para 50% do original (normalmente 3–5 anos para serviço padrão; 1–2 anos para aplicações abrasivas). O revestimento cerâmico deve ser substituído quando mais de 10–15% dos revestimentos cerâmicos estiverem rachados ou faltando – uma polia com ladrilhos faltando cria carga irregular da correia e desalinhamento da correia. Inspecione o revestimento trimestralmente quanto a delaminação, rachaduras e desgaste – a delaminação detectada precocemente pode muitas vezes ser reparada por meio de nova colagem; a delaminação que progrediu para a casca requer um retardo completo.

Q6: Qual é a diferença entre uma polia tensora e uma polia curva?

Uma polia tensora é projetada especificamente para manter a tensão da correia movendo-se axialmente em uma estrutura tensora (gravidade ou tensor de parafuso). Deve ser projetado para a força de levantamento mais a tensão da correia em ambos os lados. Uma polia curva simplesmente redireciona o caminho da correia em um local fixo – ela não se move e não fornece tensionamento. As polias de curvatura carregam apenas a resultante das duas tensões da correia no ângulo de curvatura e normalmente não são defasadas. As polias tensoras podem ser revestidas (borracha lisa) para evitar acúmulo de material na face da polia.

Máquinas Yile: Polias transportadoras personalizadas

A Yile Machinery projeta e fabrica polias transportadoras personalizadas para aplicações de manuseio de materiais a granel em mineração, cimento, aço e geração de energia. Nossas polias são projetadas para as tensões reais da correia e condições operacionais de cada aplicação – não selecionadas em um catálogo padrão apenas pela largura da correia.

Nossas capacidades de fabricação de polias transportadoras:

• Tipos de polias: polias de transmissão/cabeça, polias traseiras, polias tensoras, polias de amortecimento, polias curvas, polias laterais, polias de tambor espiral

• Larguras da correia: 500 mm a 2.400 mm; larguras personalizadas sob consulta

• Diâmetros das polias: 300mm a 1.500mm; polias de classe projetadas para 2.000 mm

• Materiais da carcaça: Aço estrutural (Q345B / A572 Gr.50); construção de paredes pesadas para minas

• Materiais do eixo: serviço padrão EN8 (080M40); EN19 (709M40) / 42CrMo para serviço pesado e serviço em minas

• Conexões do cubo: Furo chaveado; bucha cônica / QD; conjunto de travamento sem chave (disco de contração)

• Revestimento: Borracha vulcanizada a quente (lisa e ranhurada); telha cerâmica; poliuretano; ligado a frio para substituição em campo

• Construção do disco final: Cubo soldado padrão; disco final perfilado (cubo usinado no disco) para aplicações de alta tensão

• Documentação de engenharia: Relatório de cálculo de tensão do eixo; cálculo da vida útil do rolamento L10; verificação de deflexão; certificado de equilíbrio dinâmico (ISO 1940/1)

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• Soluções de processamento de aço e metal — componentes de transportadores para manuseio de materiais em usinas siderúrgicas

Para receber uma cotação, forneça:

• ✅ Tipo de polia (acionamento / cauda / esticador / snub / curva)

• ✅ Largura da correia (mm) e velocidade da correia (m/s)

• ✅ Tensões da correia:

  

  e

  

  (kN), ou capacidade e comprimento do transportador para cálculo

• ✅ Diâmetro da polia e comprimento da face necessários (ou classificação de tensão da correia PIW)

• ✅ Tipo de revestimento necessário (borracha/borracha ranhurada/cerâmica/poliuretano)

• ✅ Material do eixo e estilo de conexão do cubo

• ✅ Condições ambientais (úmido/empoeirado/corrosivo/faixa de temperatura)

• ✅ Quantidade e data de entrega necessária

• ✅ Desenho de polia existente ou dados de placa de identificação para substituição

E-mail: sales@yilemachinery.com

Enviar solicitação de cotação: www.yilemachinery.com/contactus.html

Todas as consultas técnicas recebem uma resposta dentro de 24 horas. Relatórios de cálculo de tensão do eixo fornecidos com cada pedido de polia projetada.

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