Een betoncentrale in Gyeonggi-do verving begin 2024 voor de vierde keer in 18 maanden tijd de transportband voor het terugwinnen van aggregaat. Elke vervanging betrof dezelfde specificatie: een zware rollenketting volgens de ANSI-norm #120, afgestemd op de 25T-tandwielen die al in de aandrijving zaten. De ketting had de juiste steek, de juiste breeksterkte volgens de specificaties en de juiste lengte. Toch begaf de ketting het telkens na 4-5 maanden op dezelfde plek: het middelste gedeelte van de onderste transportband, waar de ketting direct door het opgehoopte fijne aggregaat op de bodem van de trog sleepte. De oorzaak van de breuk was elke keer identiek: de buitenste schakelplaten waren halverwege doorgesleten, het buitenoppervlak van de ketting was aan de contactzijde volledig afgesleten en meerdere verbindingen waren vastgelopen door het inslikken van schuurmiddel. De juiste oplossing was niet een betere kwaliteit #120-rollenketting. De oplossing was een overstap naar een productcategorie die speciaal voor deze belastingomstandigheden is ontworpen: een penketting met geharde oppervlakken en een open constructie die het ingesloten schuurmiddel loslaat in plaats van het in de lageroppervlakken te slijpen.
Het is essentieel om het verschil te begrijpen tussen rollenkettingen, penkettingen en sleepkettingen – en welke specifieke ontwerpkenmerken elk type biedt – om de juiste keuze te kunnen maken voor toepassingen met zware bulkmaterialen.
Penketting: Structuur en ontwerpoverwegingen
Een penketting (ASME B29.4, ISO 1977) is genoemd naar de massieve pen – de "pen" – die de verbinding tussen de schakels vormt. In tegenstelling tot een standaard rollenketting, waarbij de pen is ingesloten in een bus en een rolconstructie, maakt de penketting gebruik van een open, gegoten of gesmede zijbalk (de "zijbalk") met een open haak of gleuf waarin de pen van de aangrenzende schakel past zonder dat er een volledige bus nodig is.
Het cruciale ontwerpkenmerk dat een penketting onderscheidt van een rollenketting bij toepassingen met bulkmaterialen, is de open scharniergeometrie. Wanneer schurend materiaal in de boring van een standaard rollenketting terechtkomt, wordt het opgesloten tussen de pen en het oppervlak van de bus, waardoor een schurende substantie ontstaat die continu slijpt bij elke beweging. Bij een penketting zorgt de open scharnier ervoor dat schurende deeltjes door de speling in de scharnier kunnen vallen in plaats van opgesloten te raken – de ketting is gedeeltelijk zelfreinigend tijdens gebruik. Dit ene ontwerpverschil resulteert in een aanzienlijk langere levensduur in toepassingen waar contact met schurend fijn materiaal onvermijdelijk is.
Standaard penkettingseries en hun toepassingen
| Kettingnr. | Steek (mm) | Diameter van de pen (mm) | Minimale breekbelasting (kN) | Linktype | Primaire toepassing |
|---|---|---|---|---|---|
| 32-serie | 101.6 | 25.4 | 111.0 | Gietijzeren offset zijbalk | Aggregaatterugwinning, zandtransportband |
| 42-serie | 101.6 | 31.8 | 156.0 | Gietijzer, zwaardere zijbalk | Grind, gebroken steen, cementklinker |
| 51-serie | 152.4 | 38.1 | 178.0 | Gietijzer of gegoten staal | Meest voorkomend: cement, mijnbouw, slepen van aggregaten |
| 55-serie (zwaar) | 152.4 | 44.5 | 267.0 | Gegoten staal | Zwaar aggregaat, steengroeve, mijnfront |
| 62-serie | 203.2 | 50.8 | 356.0 | Zwaar gegoten staal met bevestigingspunten | Bulkterminal, grof erts, staalschroot |
Sleepketting met platte stangen: wanneer schrapers en meenemers nodig zijn
Waar een penketting een zelftransporterend element is (het kettinglichaam zelf komt in contact met het materiaal), is een platte sleepketting een aandrijfelement met afzonderlijke schoepen – stalen staven of schoepen die met regelmatige tussenafstanden aan de ketting zijn gelast of vastgeschroefd. De schoepen duwen het materiaal horizontaal door een trog of bak, zonder dat de ketting zelf direct in contact hoeft te komen met het materiaal.
Bij sleepkettingen met platte stangen worden twee soorten kettingen als aandrijfelement gebruikt: een zware rollenketting van de technische klasse (ASME B29.10-serie – zie artikel 11 in deze serie) met laterale bevestigingsplaten voor de meenemers, of een speciaal gelaste stalen sleepketting waarbij de zijstangen van de ketting zijn vervaardigd uit dikke constructiestaalplaten met geïntegreerde bevestigingspunten voor de meenemers.
De spoed van de schoepen – de afstand tussen opeenvolgende schoepen – bepaalt de dikte van de materiaallaag in de trog. Voor fijne materialen (graan, steenkoolfijnstof, poeders) zorgt een kleinere schoepenafstand (0,5–1 × trogbreedte) voor een uniforme materiaaldikte. Voor grovere materialen (grof aggregaat, houtsnippers) vermindert een grotere schoepenafstand (1–2 × trogbreedte) de trekkracht van de ketting per schoep, doordat het materiaal op natuurlijke wijze kan stromen in plaats van als een vaste prop te worden voortgeduwd.
Het materiaal vult de gehele dwarsdoorsnede van de trog. De ketting en de meenemers bewegen langzaam (0,05–0,2 m/s) door de materiaalmassa. Zeer hoge capaciteit per eenheid kettingkracht. Geschikt voor: graan, pellets, poeders, fijn steenkool. De trekkracht van de ketting wordt berekend aan de hand van de bulkdichtheid van het materiaal × dwarsdoorsnede van de trog × lengte × wrijvingscoëfficiënt.
Het materiaal ligt in lagen tussen de meenemers in een open bak. De meenemers duwen het materiaal naar voren. Hogere kettingsnelheden mogelijk (tot 0,5 m/s). Geschikt voor: grind, houtsnippers, sloopafval, grote brokken materiaal. De ketting is blootgesteld aan impact van grote brokken.
De ketting sleept de schraperplaten direct over de trog of het grondoppervlak. Zowel de ketting als de schraperplaten zijn slijtagegevoelig. De ketting ondervindt hoge trekkrachten door wrijving met het materiaal. Gebruikt bij het transport van steenkool, grind en erts ondergronds, waar de beschikbare hoogte het gebruik van transportbanden verhindert.
Kettingtrekkrachtberekening voor sleepbandtransporteurs: de ontwerplastmethodologie
De belangrijkste ontwerpberekening voor elke sleepbandtransporteur is de trekkracht – de kracht die de ketting moet overbrengen tussen het aandrijftandwiel en de retourketting. De trekkracht bepaalt de vereiste breeksterkte van de ketting (via de veiligheidsfactor), die vervolgens de keuze van de kettingserie bepaalt.
F_materiaal = ρ × A × L × g × μ_m
F_keten = m_c × L × g × (μ_c + sin θ)
F_vluchten = m_f × N_f × g × μ_f
F_gradiënt = (ρ × A × L + m_c × L) × g × sin θ
L = lengte van de transportband (m) · G = 9,81 m/s²
μ_m = wrijvingscoëfficiënt van het materiaal op de trog
m_f = vluchtmassa (kg) · N_f = aantal vluchten
θ = hellingshoek
Typische wrijvingscoëfficiënten voor het ontwerp van kettingtransporteurs: materiaal op stalen trog — 0,4–0,6 voor droog aggregaat, 0,5–0,7 voor nat zand, 0,25–0,35 voor graan. Ketting op stalen trog — 0,1–0,2 met smering, 0,25–0,35 zonder smering. Ketting op slijtvaste kunststof voering — 0,08–0,15. Deze coëfficiënten zijn dominante variabelen in de berekening van de kettingtrekkracht — een verandering van een stalen trog naar een UHMW-voering vermindert de kettingtrekkracht met 35–45%, waardoor een aanzienlijk kleinere (en goedkopere) kettingserie mogelijk is.
De vereiste kettingbreukbelasting wordt berekend op basis van de kettingtrekkracht: Breukbelasting ≥ F_totaal × Veiligheidsfactor. CEMA (Conveyor Equipment Manufacturers Association) adviseert een veiligheidsfactor van 6-8 voor transportbanden voor bulkmaterialen – aanzienlijk hoger dan de 3-5 factoren die worden gebruikt voor standaard rollenkettingtransporteurs. De hogere factor houdt rekening met de schok- en stootbelastingen van klonterig materiaal dat de transportband binnenkomt, wat momentane piekbelastingen kan veroorzaken die 2-4 keer zo hoog zijn als de kettingtrekkracht in stationaire toestand. Voor aggregaten met een maximale klontergrootte van meer dan 50 mm moet een impactfactor van 1,5-2,0 worden toegepast op F_materiaal voordat deze wordt vermenigvuldigd met de veiligheidsfactor.
Slijtagebeoordeling en levensduurbeheer voor sleep- en penkettingen
De standaard slijtagebeoordeling van rollenkettingen (meting van de rek van de penbus) is van toepassing op kettingen van de technische klasse die worden gebruikt als aandrijfelementen voor sleeptransporteurs. Voor penkettingen is de primaire slijtagemeting anders: omdat de pen direct op de gegoten schakel rust, wordt de slijtage gemeten aan de hand van de diameterreductie van de pen in plaats van de rek van de steek van de schakel. ASME B29.4 adviseert om penkettingen te vervangen wanneer de diameter van de pen op een willekeurig meetpunt langs de kettinglengte met meer dan 10% is afgenomen ten opzichte van de oorspronkelijke diameter.
Meet de diameter van elke pen met een schuifmaat op drie plaatsen langs de pen: in het midden en aan beide uiteinden binnen 10 mm van de boring van de zijstang. De slijtage in het midden geeft aan of er tijdens bedrijf contact is met de boring van de zijstang. Slijtage aan de uiteinden duidt op een verkeerde uitlijning tussen de twee boringen van de zijstangen in aangrenzende schakels – een teken van verdraaiing of zijdelingse belasting in de ketting. Als de slijtage aan de uiteinden groter is dan de slijtage in het midden, ondervindt de ketting zijdelingse belastingen die niet in het ontwerp zijn opgenomen – controleer op verkeerde uitlijning van de goot, scheefstand van het tandwiel en vastlopen van de meenemers tegen de gootwanden.
Bij sleepbandtransporteurs met meenemers wordt de slijtage van de meenemersbalken apart beoordeeld van de slijtage van de ketting. De meenemersbalken slepen direct over de trogbekleding en slijten van onderaf – de slijtage aan de onderkant is zichtbaar en meetbaar. Vervang de meenemersbalken wanneer de onderkant meer dan 50% van de oorspronkelijke balkhoogte is afgesleten, of wanneer het profiel van de achterrand zodanig is geërodeerd dat materiaal over de balk rolt in plaats van naar voren te worden geduwd. Ingenieursklasse en zware sleepketting voor bulkmaterialentoepassingen is beschikbaar met bijpassende specificaties voor de vliegbevestiging.
Materiaalkeuze voor de trekstang en sleepketting: koolstofstaal versus gelegeerd staal versus gietijzer
| Linkmateriaal | Hardheid (HB) | Slijtvastheid | Slagvastheid | Kostenrelatief | Beste toepassing |
|---|---|---|---|---|---|
| Standaard gietijzer | 170–220 | Gematigd | Laag — brosbreuk onder schok | Laagste | Fijne materialen, lage schokbelasting, cement (gezeefd) |
| Smeedbaar gietijzer | 180–240 | Goed | Gematigd | Laag tot matig | Graan, steenkool, middelgrote klonteraggregaat |
| Gegoten staal (warmtebehandeld) | 280–360 | Hoog | Hoog | Gematigd | Aggregaat, gebroken steen, grof erts |
| Gietijzer met een hoog chroomgehalte | 450–600 | Zeer hoog | Laag — alleen gebruiken bij lage schokbelastingen | Hoog | Fijnkorrelig aggregaat met een hoog silicagehalte, glasscherven, schuurpoeder |
| Gelegeerd staal (gesmeed) | 300–400 | Hoog | Zeer hoog | Hoog | Zware mijnbouw, staalschroot, sloopafval |
Branchespecifieke toepassingen in Korea en Zuidoost-Azië
Fabrieken voor kant-en-klaar beton en grind. Het openingsvoorbeeld in dit artikel is representatief voor de meest voorkomende toepassing van tandwielkettingen in de Koreaanse industrie: transportbanden voor het terugwinnen van aggregaten onder opslagloodsen, die gebroken steen, zand en gemengd aggregaat van de opslag naar het doseersysteem transporteren. De juiste specificatie is een gegoten stalen tandwielketting van de 42- of 51-serie voor toepassingen met gebroken steen (maximale brokgrootte 40-60 mm, bulkdichtheid 1600-1800 kg/m³). Voor het terugwinnen van fijn zand is een smeedijzeren tandwielketting van de 42-serie voldoende en goedkoper. Tandwielen met penbevestiging, vervaardigd uit gegoten staal met geharde tandvlakken. De specificaties voor deze toepassingen worden samen met de ketting bepaald — de hardheid van de tandwieltanden moet overeenkomen met de hardheid van het kettingmateriaal om preferentiële slijtage van het zachtere onderdeel te voorkomen.
Cementproductie. Koreaanse cementfabrieken (Ssangyong, Asia en Hanil) gebruiken meerdere sleepbandtransporteurs voor de aanvoer van grondstoffen, de transportbanden naar de ovens en de kettingen voor de klinkerkoelers. De transportband naar de cementovens wordt blootgesteld aan de zwaarste omstandigheden: klinker van 100-200 °C, grote onregelmatige brokken tot 80 mm en schurend silicaatstof. De standaardspecificatie voor deze positie is een gegoten stalen 55-serie ketting met een hittebestendige legering voor de pinnen. De ketting naar de ovens werkt doorgaans met een snelheid van 0,05-0,15 m/s en wordt in goed onderhouden fabrieken volgens een geplande onderhoudscyclus van 2 jaar vervangen, in tegenstelling tot 6-9 maanden met de standaard rollenketting van de ingenieursklasse die voorheen op oudere apparatuur werd toegepast.
Graanelevators van coöperatieve graanbedrijven. De infrastructuur voor graanopslag van landbouwcoöperaties in Korea maakt gebruik van massatransportbanden voor horizontaal graantransport tussen opslagsilo's en verwerkingsinstallaties. Het materiaal is graan (bulkdichtheid 700-800 kg/m³, in feite niet-schurend in vergelijking met minerale toepassingen) met lage kettingsnelheden (0,05-0,12 m/s). Voor deze toepassingen is een smeedijzeren penketting of een zware rollenketting van industriële kwaliteit met roestvrijstalen bevestigingsplaten de standaard — de slijtage-eisen zijn laag en corrosiebescherming (tegen graanvocht en afspoeling na de oogst) is de belangrijkste specificatie-eis.
Mijnbouw en steengroeven in Vietnam en Indonesië. Exportklanten uit Zuidoost-Azië, actief in de verwerking van aggregaten en mineralen, vormen een belangrijk deel van de toeleveringsketens van Korea Ever-Power. Zo gebruiken verwerkingsbedrijven voor nikkellateriet op de Filipijnen, transportbanden voor kolenterminals in Indonesië en terugwinningsbanden voor cementfabrieken in Vietnam allemaal tandwielketens met specificaties uit de 51- en 55-serie. De levertijd voor onderhoudswerkzaamheden in Zuidoost-Azië – doorgaans 3 tot 6 weken voor artikelen die niet op voorraad zijn – betekent dat deze klanten aanzienlijk profiteren van de Koreaanse magazijnvoorraad van gangbare maten en steekmaten, in tegenstelling tot de levertijd van 12 tot 20 weken bij directe inkoop bij de fabrikant.
Veelgestelde vragen
Penketting, sleepketting van de ingenieursklasse en zware transportketting beschikbaar.
Geef ons de lengte van uw transportband, de breedte van de trog, het type materiaal, de grootte van de brokken en de kettingsnelheid door. Onze engineers controleren dan de juiste serie, het juiste materiaal en de juiste configuratie van de meenemers voordat de productie van start gaat.
Redacteur: Cxm
