Цепь с шарнирным соединением и тяговая цепь: технические характеристики и применение для транспортировки тяжелых сыпучих материалов.

В начале 2024 года на заводе по производству товарного бетона в провинции Кёнгидо в четвертый раз за 18 месяцев была заменена цепь конвейера для сбора заполнителя. Каждая замена производилась с использованием цепи одной и той же спецификации — тяжелой роликовой цепи ANSI #120, подобранной к уже установленным в приводе звездочкам на 25 тонн. Цепь имела правильный шаг, правильную разрывную нагрузку (по документам) и правильную длину. Однако через 4–5 месяцев она продолжала выходить из строя в одном и том же месте — в средней части нижнего участка конвейера, где цепь задевала непосредственно скопившийся мелкий заполнитель на дне желоба. Каждый раз характер поломки был одинаковым: износ пластин наружных звеньев в средней части, износ наружной поверхности цилиндра со стороны контакта и множественные заклинивания соединений из-за попадания абразива. Правильным решением оказалась не более совершенная роликовая цепь #120, а переход на категорию продукции, разработанную для этих конкретных условий нагрузки: шкворневая цепь с закаленными поверхностями цилиндра и открытой конструкцией цилиндра, которая высвобождает захваченный абразив, а не втирает его в подшипниковые поверхности.

Понимание различий между роликовой цепью, шкворневой цепью и цепной передачей, а также того, какие конкретные конструктивные особенности каждая из них учитывает, необходимо для правильного выбора при погрузочно-разгрузочных работ с тяжелыми сыпучими материалами.

Цепь с шарнирным соединением: структура и обоснование конструкции.

Стандартные цепные шкворневые цепи и области их применения

Плоская тяговая цепь: когда требуются скреперы и лопасти.

В то время как цепь с игольчатым захватом является самоподдерживающимся элементом (сам корпус цепи контактирует с материалом), плоская цепная толкающая цепь представляет собой приводной элемент, несущий отдельные лопасти — стальные стержни или лопатки, приваренные или прикрепленные болтами к цепи через равные промежутки. Лопасти перемещают материал горизонтально вдоль желоба или лотка, при этом сама цепь не должна непосредственно контактировать с материалом.

В цепях с плоскими стержнями в качестве приводного элемента используются два типа цепей: роликовые цепи тяжелого класса (серия ASME B29.10 — см. статью 11 в этой серии) с боковыми пластинами для крепления лопастей или специально изготовленные сварные стальные цепи, в которых боковые стержни цепи изготовлены из толстой конструкционной стальной пластины, а точки крепления лопастей интегрированы в конструкцию.

Шаг лопастей — расстояние между последовательными лопастями — определяет глубину слоя материала в желобе. Для мелкозернистых материалов (зерно, угольная пыль, порошки) более узкий шаг лопастей (0,5–1 × ширина желоба) обеспечивает равномерную глубину слоя материала. Для более крупнозернистых материалов (крупный заполнитель, древесная щепа) более широкий шаг лопастей (1–2 × ширина желоба) снижает нагрузку на цепь на каждую лопасть, позволяя материалу течь естественным образом, а не выталкиваться в виде сплошного потока.

Расчет силы натяжения цепи для тяговых конвейеров: методология расчета нагрузки

Основной расчет при проектировании любой цепной конвейерной ленты основан на силе натяжения цепи — растягивающем усилии, которое цепь должна передавать между ведущей звездочкой и возвратной частью. Сила натяжения цепи определяет требуемую разрывную нагрузку цепи (через коэффициент запаса прочности), которая затем определяет выбор серии цепей.

Типичные коэффициенты трения для цепных конвейеров: материал на стальном желобе — 0,4–0,6 для сухого заполнителя, 0,5–0,7 для влажного песка, 0,25–0,35 для зерна. Цепь на стальном желобе — 0,1–0,2 со смазкой, 0,25–0,35 без смазки. Цепь на износостойкой пластиковой футеровке — 0,08–0,15. Эти коэффициенты являются доминирующими переменными при расчете тягового усилия цепи — замена стального желоба на футеровку из сверхвысокомолекулярного полиэтилена снижает тяговое усилие цепи на 35–451 тонну, что позволяет использовать значительно меньшую (и более дешевую) серию цепей.

Требуемая нагрузка на разрыв цепи рассчитывается исходя из силы натяжения цепи: Нагрузка на разрыв ≥ F_total × Коэффициент безопасности. CEMA (Ассоциация производителей конвейерного оборудования) рекомендует коэффициент безопасности 6–8 для ленточных конвейеров для сыпучих материалов — значительно выше, чем 3–5 коэффициентов, используемых для стандартных роликовых цепей передачи. Более высокий коэффициент учитывает ударные нагрузки от кускового материала, поступающего на конвейер, которые могут создавать мгновенные пиковые усилия, в 2–4 раза превышающие силу натяжения цепи в установившемся режиме. Для заполнителей с максимальным размером кусков более 50 мм следует применять коэффициент удара 1,5–2,0 к F_material перед умножением на коэффициент безопасности.

Оценка износа и управление сроком службы цепей тягового и шкворневого привода.

Стандартная оценка износа роликовых цепей (измерение удлинения штифта и втулки) применяется к цепям инженерного класса, используемым в качестве элементов привода тянущего конвейера. Для шкворневой цепи основной метод измерения износа отличается: поскольку шкворень (штифт) непосредственно опирается на литую боковую балку звена, измерение износа представляет собой уменьшение диаметра шкворня, а не удлинение шага звена. ASME B29.4 рекомендует заменять шкворневую цепь, если диаметр шкворня уменьшился более чем на 101 TP3T от первоначального диаметра в любой измеренной точке вдоль длины цепи.

Измерьте диаметр шкворня с помощью штангенциркуля в трех точках вдоль каждого шкворня: посередине и на обоих концах в пределах 10 мм от отверстия боковой балки. Износ посередине шкворня указывает на контакт с отверстием боковой балки во время работы. Износ по концам указывает на смещение между двумя отверстиями боковой балки в соседних звеньях — признак скручивания или боковой нагрузки в цепи. Если износ по концам превышает износ посередине шкворня, цепь испытывает боковые нагрузки, не предусмотренные конструкцией — проверьте наличие смещения желоба, перекоса звездочки и заедания лопастей на стенках желоба.

Для цепных конвейеров с лопастями износ лопастей оценивается отдельно от износа цепи. Лопасти трутся непосредственно о футеровку желоба, а износ происходит снизу — износ нижней поверхности виден и измерим. Замените лопасти, когда износ нижней поверхности превышает 501 тонну от первоначальной высоты лопасти, или когда профиль задней кромки настолько изношен, что материал перекатывается по лопасти, а не продвигается вперед. Инженерные и тяжелые тяговые цепи для транспортировки сыпучих материалов. Доступен с соответствующими техническими характеристиками крепления для подвесного оборудования.

Выбор материала для шкворневой и тяговой цепи: углеродистая сталь, легированная сталь, чугун.

Специализированные отраслевые приложения в Корее и Юго-Восточной Азии

Заводы по производству готовых бетонных смесей и заполнителей. В качестве примера в этой статье приводится наиболее распространенное применение цепных конвейеров с игольчатым креплением в корейской промышленности — конвейеры для транспортировки щебня, песка и смешанных заполнителей под складскими помещениями, перемещающие щебень, песок и другие заполнители из хранилища в систему дозирования. Для транспортировки щебня рекомендуется использовать литые стальные цепи с игольчатым креплением серии 42 или 51 (максимальный размер кусков 40–60 мм, насыпная плотность 1600–1800 кг/м³). Для транспортировки мелкого песка достаточно и дешевле ковкий чугун серии 42. Цепные звездочки с игольчатым креплением из литой стали с закаленными поверхностями зубьев. Для этих применений твердость зубьев звездочки должна соответствовать твердости материала цепи, чтобы избежать преимущественного износа более мягкого компонента.

Производство цемента. Корейские цементные заводы (Ssangyong, Asia и Hanil) используют многоступенчатые тянущие конвейеры для транспортировки сырья, конвейеры подачи в печь и цепи охлаждения клинкера. Конвейер подачи в цементную печь работает в самых суровых условиях — клинкер при температуре 100–200 °C, крупные неровные комки до 80 мм и абразивная силикатная пыль. Стандартная спецификация для этой позиции — цепь с игольчатым наконечником из литой стали серии 55 с жаростойким сплавом игольчатого наконечника. Цепь подачи в печь обычно работает со скоростью 0,05–0,15 м/с и заменяется каждые 2 года в хорошо обслуживаемых заводах, в отличие от 6–9 месяцев для стандартной роликовой цепи инженерного класса, которая ранее использовалась на более старом оборудовании.

Зерновые кооперативные ковшовые элеваторы. В сельскохозяйственных кооперативах Кореи для хранения зерна используются конвейеры массового волочения для горизонтальной транспортировки зерна между бункерами и перерабатывающими предприятиями. Материалом является зерно (насыпная плотность 700–800 кг/м³, практически неабразивное по сравнению с минеральными материалами) при низких скоростях цепи (0,05–0,12 м/с). Для таких применений стандартными являются ковкие чугунные цепи с игольчатым креплением или тяжелые инженерные роликовые цепи с пластинами из нержавеющей стали — требования к износостойкости низкие, а основным требованием является защита от коррозии (от влаги в зерне и послеуборочной промывки).

Добыча полезных ископаемых и разработка карьеров во Вьетнаме и Индонезии. Значительную часть поставок для корейской компании Ever-Power составляют экспортные клиенты из Юго-Восточной Азии, занимающиеся переработкой заполнителей и минералов. Филиппинские предприятия по переработке никелевых латеритов, индонезийские угольные терминалы с ленточным конвейером и вьетнамские цементные заводы используют цепи с шкворнем серий 51 и 55. Требования к срокам поставки для предприятий по техническому обслуживанию в Юго-Восточной Азии — обычно 3–6 недель для товаров, не имеющихся на складе, — означают, что эти клиенты получают значительную выгоду от наличия на корейском складе распространенных размеров и шага звеньев по сравнению со сроками поставки от производителя, составляющими 12–20 недель.

Часто задаваемые вопросы