Кореја Евер-Пауер · Водич за инжењеринг апликација
Пуж и пужни точак за погоне тракастих транспортера — Водич за спречавање повратног котрљања
Хоризонталном транспортеру је потребна ефикасност. Косом транспортеру је потребна заштита од котрљања. Тачка превртања је око 10 степени нагиба — испод ње, вишеходни пужни зупчаник штеди енергију; изнад ње, једноходни пар спречава да се оптерећена трака креће уназад под дејством гравитације када се мотор заустави. Погрешно подешавање прага кошта или утрошене струје или траке пуне материјала баченог на фабрички под.
Тракасти транспортери су највећи сегмент примене за парове пужних зупчаника широм света, чинећи отприлике 25 до 30 процената целокупне индустријске потражње за пужним зупчаницима. Одлука о спецификацији се дели по углу нагиба: хоризонтални и благи нагиби (0 до 10 степени) фаворизују парове са 2 или 3 покретања за већу ефикасност (75 до 88 процената); умерени нагиби (10 до 25 степени) захтевају парове са једним покретањем за самоблокирање са спречавањем повратног котрљања (ефикасност 40 до 65 процената); стрми нагиби изнад 25 степени захтевају парове са једним покретањем плус посебну механичку кочницу без обзира на статус самоблокирања. Покретни обртни момент на оптерећеној траци обично достиже 1,5 до 2,5 пута већи обртни момент у стационарном стању, а непримењивање овог фактора покретања је најчешћа грешка у димензионисању парова пужних зупчаника транспортера. Стандардно упаривање материјала је пуж од каљеног челика наспрам точка од фосфорне бронзе; влажни или корозивни транспортери требало би да наведу алтернативе од алуминијумске бронзе или нерђајућег челика.
Зашто су тракасти транспортери највеће тржиште за пужне зупчанике
Три својства пужа и пужног точка чине их подразумеваним избором за погоне тракастих транспортера у свим индустријама, од логистичких центара до рударских операција.
Мотор се монтира нормално на осовину ваљка транспортера. Ово елиминише сложеност спајања и поравнања код линијског погона и штеди 30 до 50 процената аксијалне дужине иза погонског ваљка — критичног простора у оквирима предњег дела транспортера.
Тракасти транспортери обично раде брзином траке од 0,3 до 1,5 м/с, што захтева брзине излазног вратила од 20 до 80 о/мин при брзинама мотора од 1.400 до 1.800 о/мин. Преносни односи од 20:1 до 60:1 у једном степену пужног преносника елиминишу потребу за двостепеним спиралним или планетарним распоредом.
На косим транспортерима, гравитациона компонента оптерећене траке би покренула траку уназад ако се мотор заустави. Пар самоблокирајућег пужа и пужног точка спречава ово без потребе за посебном кочницом — смањујући број делова, трошкове и одржавање.
Ова три својства заједно објашњавају зашто парови пужних зупчаника надмашују све остале типове зупчаника у транспортним применама. Парови спиралних зупчаника нуде већу ефикасност, али се не могу самоблокирати. Планетарни склопови зупчаника нуде компактност, али по вишој цени и без распореда од 90 степени. Пуж и пужни точак заузимају центар Веновог дијаграма — прихватљива ефикасност, могућност самоблокирања, компактан дизајн под правим углом и умерена цена.
Одлука о углу нагиба — када систем против превртања мења спецификацију
Кључно инжењерско питање за сваку спецификацију пужног зупчаника транспортера је да ли је за примену потребна заштита од котрљања. Одговор зависи од угла нагиба траке и материјала који се транспортује. Хоризонтални транспортер који превози аутомобилске делове има ризик од котрљања у условима без гравитације. Транспортер под нагибом од 20 степени који превози кречњак има озбиљан ризик од котрљања — напуњена трака под нагибом од 20 степени складишти значајну гравитациону потенцијалну енергију која ће покренути траку уназад у тренутку када се искључи напајање.
Доња табела приказује угао нагиба у односу на спецификацију пара пужних зупчаника који тако произилази. Ово је најважнији алат за избор при набавци пужних зупчаника транспортера.
Прелазни опсег између 8 и 12 степени нагиба је место где је одлука о спецификацији најспорнија. Испод 8 степени, доминира ефикасност и вишеструки парови су очигледно бољи. Изнад 12 степени, доминира спречавање котрљања и једноструки парови су обавезни. Између 8 и 12 степени, одговор зависи од транспортованог материјала — тешки расути материјали (шљунак, руда, житарице) складиште више гравитационе енергије по метру траке и спуштају праг; лаки предмети (пакети, картони, пластични делови) складиште мање енергије и омогућавају да праг буде виши.
Смањење ефикасности избора пара са једним покретањем на хоризонталном транспортеру је значајно. Пар са 3 покретања са ефикасношћу од 85 процената у поређењу са паром са једним покретањем са ефикасношћу од 50 процената на истом мотору транспортера од 5,5 kW континуирано троши отприлике 1,9 kW — 14.000 kWh годишње при 7.500 радних сати. По корејским индустријским ценама електричне енергије, то је приближно 1.800 америчких долара годишње изгубљене енергије по погону. Одређивање правог броја покретања за стварни нагиб није мала оптимизација; то је значајна одлука у вези са оперативним трошковима.
Димензионисање пара пужних зупчаника за континуирани рад транспортера
Димензионисање пужног зупчаника транспортера захтева два прорачуна која се често занемарују у почетној спецификацији: мултипликатор обртног момента при покретању и термичку проверу за континуирани рад.
Покретни обртни момент на оптерећеном каишу. Тракасти транспортер који се зауставља под оптерећењем и поново се покреће са материјалом на траци, има знатно већи обртни момент при покретању него током рада у стационарном стању. Статичко трење у траци, слегање материјала током периода заустављања и рампа убрзања доприносе томе. Типичан мултипликатор обртног момента при покретању за поновно покретање траке са оптерећењем креће се од 1,5 пута (лако оптерећење, кратко заустављање) до 2,5 пута (тежак расути материјал, дуже заустављање са сабијањем материјала). Номинални обртни момент пара пужних зупчаника мора бити већи од обртног момента при покретању - не само од обртног момента у стационарном стању - за маргину фактора сервиса.
Термичка провера за континуирани рад. Тракасти транспортери често раде 16 до 24 сата дневно, а пужни зупчаник расипа отприлике 15 до 50 процената улазне снаге као топлоту (у зависности од ефикасности). Погон од 5,5 kW са једноходним паром при ефикасности од 50 процената континуирано генерише 2,75 kW отпадне топлоте. Без адекватног хлађења - природне конвекције, вентилатора или циркулације уља - температура кућишта може прећи термичку границу мазива (обично 90 до 100 степени Целзијуса за синтетичку маст), што узрокује убрзану деградацију. Сваких 10 степени изнад референтне температуре мазива преполовљује век трајања масти. Наведите ребраста кућишта или хлађење вентилатором на било ком пужном зупчанику транспортера континуираног рада изнад 3 kW улазне снаге са једноходним паровима.
Корејски логистички центар је одредио парове пужних зупчаника са 2 покрета на међуосно растојању од 80 мм за нову линију за сортирање пакета. Свих 24 транспортера била су хоризонтална. Шест месеци касније, објекат је додао мезанин са четири нагнута преносна транспортера под углом од 15 степени — и тим за набавку је наручио исте парове са 2 покрета који су коришћени на хоризонталним транспортерима. У року од две недеље, оператери су пријавили враћање пакета током заустављања мотора при промени смена: кутије су клизале уназад 0,5 до 1,5 метара при сваком заустављању. Пар са 2 покрета на 15 степени имао је угао вођења од приближно 11 степени — знатно изнад угла трења од око 5 степени са инсталираним PAG синтетичким уљем. Парови су били геометријски неблокирајући. Замена паровима са једним покретањем на истом међуосно растојању и модулу коштала је 480 УСД по погону × 4 погона = 1.920 УСД укупно, плус 2 дана рада на инсталацији за 1.600 УСД. Заменски парови, са углом вођења од 5,7 степени, били су на граници самоблокирања под истим условима мазива. Инжењеринг је додао једноставан блокиратор на сваки погон као додатно осигурање — 120 америчких долара по јединици. Укупни трошкови исправљања грешке у спецификацији износили су 2.400 америчких долара плус 2 дана одложеног пуштања у рад мезанина. Првобитна грешка је могла бити спречена провером табеле за одлучивање о углу нагиба пре наручивања. 4 нагнута транспортера су захтевала различите парове пужних зупчаника од 24 хоризонтална — исто међуосно растојање, исти модул, различит број покретања.
Избор материјала за пужне зупчанике транспортера у зависности од окружења
Окружења транспортера крећу се од чистих затворених логистичких центара, преко хала за прераду влажне хране, до прашњавих рударских локација на отвореном. Упаривање материјала пужа и пужног точка мора одговарати окружењу — стандардна фосфорна бронза добро функционише у затвореном простору, али транспортер за прераду рибе или трака у каменолому захтева другачију металургију и површинску заштиту.
Три категорије окружења покривају практични опсег одлука о материјалу пужног зупчаника транспортера.
Црв: Челик 16MnCr5, очвршћен за цементацију, HRC 58-62, брушени Ra 0,4-0,8 µm.
Точак: Фосфорна бронза CuSn12Ni, обрађена Ra 1,6 µm.
Мазиво: PAG синтетичко или минерално EP уље за мењаче.
Примена: Транспорт за аутомобилске делове, сортирање пакета, довод у линију за паковање.
Црв: Нерђајући челик AISI 304 или 316L, или поцинковани угљенични челик.
Точак: Алуминијумска бронза CuAl10Fe5Ni5 (супериорна отпорност на корозију у односу на фосфорну бронзу).
Мазиво: Синтетичка маст NSF H1 прехрамбене класе, затворено кућиште.
Примена: Прерада морских плодова, млечни производи, пића, фармацеутски производи.
Црв: Кључно каљени 42CrMo4, HRC 28-34, брушени Ra 0,8 µm (отпоран на ударце).
Точак: Центрифугално ливена фосфорна бронза (гушћа, мање порозних дефеката него гравитационо ливена).
Мазиво: Запечаћена маст за цео живот са лавиринтским заптивкама, филтер за одзрачивање.
Примена: Каменолом, цемент, руковање угљем, агрегат.
Одлука о материјалу скоро увек је вођена окружењем, а не оптерећењем. Транспортер за унутрашњу употребу од 200 N·m и транспортер за прераду рибе од 200 N·m захтевају исти обртни момент, али веома различиту металургију и заптивање. Навођење стандардне фосфорне бронзе у окружењу са влажним прањем доводи до корозије услед дезинкификације на точку — невидљиве док дебљина зуба не изгуби 10 до 15 процената своје првобитне димензије и док се зазор изненада не повећа.
Спецификације за три пара пужних зупчаника транспортера
Случај 1 — Корејски транспортер за аутомобилске делове: хоризонтални, приоритет ефикасности
Корејски добављач аутомобилске индустрије првог нивоа специфицирао је пужне парове зупчаника за 12 хоризонталних транспортера који носе пресоване панеле каросерије између линија преса. Брзина траке 0,8 м/с, пречник погонског бубња 320 мм, затегнутост траке 2.200 Н. Израчунати излазни обртни момент: Т_каиш = 2.200 × 0,32 / 2 = 352 Н·м. Множитељ покретања за хоризонтално поновно покретање са малим оптерећењем: К_старт = 1,3. Фактор сервиса за умерени удар (варијација времена пресе): SF = 1,5. Потребни номинални обртни момент: 352 × 1,3 × 1,5 = 686 Н·м. Нагиб: 0 степени — без ризика од котрљања. Спецификација: Пужни пар зупчаника са 3 хода, модул 5, међуосно растојање 125 мм, q = 10, угао водећег дела 16,7 степени, однос 40:1. Ефикасност при номиналним условима: 86 процената. Годишња уштеда електричне енергије у односу на спецификацију са једним покретањем при ефикасности од 48 процената: 16.200 kWh по погону × 12 погона = 194.400 kWh = приближно 24.000 УСД годишње. Поука: код хоризонталних транспортера, специфицирање парова са више покретања ради ефикасности није оптимизација - то је одлука о трошковима рада са петоцифреним годишњим утицајем на типичну производну хаљину.
Случај 2 — Јапански нагнути транспортер прехрамбене класе: 18 степени, заштита од котрљања + испирање
Јапански произвођач замрзнутих морских плодова одредио је пужне парове зупчаника за 6 косих транспортера који носе замрзнуте посуде за шкампе од станице за прање у приземљу до хале за паковање на међуспрату. Нагиб: 18 степени. Затегнутост каиша под пуним оптерећењем: 1.800 N. Погонски бубањ: 250 mm. T_каиш = 225 N·m. K_start = 2,0 (замрзнуте посуде се лепе за каиш током поновног покретања). SF = 1,5 (умерени ударац од промене тежине посуде). T_required = 225 × 2,0 × 1,5 = 675 N·m. Ризик од враћања на 18 степени: висок — компонента гравитације на оптерећеној траци би померала траку уназад брзином од приближно 0,3 m/s. Спецификација: пужни пар са једним ходом, модул 5, међуосно растојање 160 mm, однос 50:1, угао вођења 3,6 степени (снажно самоблокирајући). Материјал: пуж од нерђајућег челика AISI 316L, точак од алуминијумске бронзе CuAl10Fe5Ni5. Површинска завршна обрада: Ra 0,4 µm брушено (захтев за прехрамбену зону). Мазиво: NSF H1 регистрована синтетичка маст. IP65 запечаћено кућиште. Ефикасност: 42 процента — што значи да мотор од 3 kW испоручује само 1,26 kW корисне снаге. Казна за ефикасност је цена и заштите од котрљања и спецификације прехрамбене класе. Поука: код примена нагнутих транспортера прехрамбене класе, ефикасност је последњи приоритет — заштита од котрљања и усклађеност са материјалима су неоспорни. Прегледајте Редуктор брзине пужног зупчаника опције које одговарају спецификацијама за прехрамбену употребу и прање за погоне нагнутих транспортера.
Случај 3 — Вијетнамски рударски транспортер: 30 степени, једноструки старт + трачна кочница
Вијетнамски каменолом кречњака специфицирао је парове пужних зупчаника за тракасти транспортер нагнут под углом од 30 степени који преноси дробљени камен од примарне чељусне дробилице до секундарне станице за просејавање. Затегнутост траке под пуним оптерећењем: 6.500 N. Погонски бубањ: 400 mm. T_traka = 1.300 N·m. K_start = 2,5 (збијени камен на траци током дужих заустављања). SF = 2,0 (јак ударац од неправилне величине камена). T_required = 1.300 × 2,5 × 2,0 = 6.500 N·m. Ризик од котрљања на 30 степени: критичан — потпуно оптерећен каиш од 30 степени складишти довољно енергије да нагло убрза уназад и изазове квар споја каиша. Спецификација: пар пужних зупчаника са једним ходом, модул 10, међуосно растојање 250 mm, q = 14, угао водећег дела 2,0 степени (јако самоблокирање). Пуж: каљени 42CrMo4, HRC 30. Точак: центрифугално ливена фосфорна бронза CuSn12Ni. Додатно: тракаста кочница на улазном вратилу велике брзине као редундантно држање. Кочница се аутоматски активира када се контактор мотора отвори и обезбеђује секундарно држање независно од самоблокирајућег пужног зупчаника. Заптивање: троструки лавиринт са филтером за одзрачивање (кречњачка прашина). Хлађење: вентилатор за принудни рад на кућишту (континуирани рад на температури од 38 степени Целзијуса, једнократно покретање са ефикасношћу од 38 процената генерише приближно 5,6 kW отпадне топлоте). Поука: стрми рударски транспортери раде на пресеку максималног ризика од враћања, максималног обртног момента при покретању, максималног термичког оптерећења и максималне изложености контаминацији. Сваки параметар је померен до својих граница — и пар пужних зупчаника мора да обради сва четири истовремено.
Често постављана питања
П: Могу ли да користим исти пар пужних зупчаника и за хоризонталне и за нагнуте транспортере на истој производној линији?
Само ако оба транспортера могу да прихвате исти број покретања. Ако су неки транспортери хоризонтални, а други нагнути изнад 10 степени, хоризонтални би требало да користе парове са више покретања ради ефикасности, док би нагнути требало да користе парове са једним покретањем ради спречавања враћања уназад. Коришћење парова са једним покретањем на хоризонталним транспортерима троши 30 до 40 процената улазне снаге. Коришћење парова са више покретања на косим транспортерима ризикује враћање уназад. Стандардизација на основу спецификације једног пара на мешовитим нагибима је уобичајено поједностављење набавке које знатно више кошта у погледу губитка енергије или ризика од враћања уназад него одржавање две спецификације.
П: Шта се дешава са поузданошћу самоблокирања током животног века пужног зупчаника транспортера?
Како се бронзани точак троши, ефективни коефицијент трења на контакту се мења — и промена може ићи у оба смера. Разрада током првих 100 до 300 сати обично заглађује бронзану површину и благо смањује трење, што може погурати гранични самоблокирајући пар ка неблокирању. Након разраде, коефицијент трења се стабилизује и остаје константан хиљадама сати. За критичне нагнуте транспортере, наведите угао вођења најмање 1 до 2 степена испод очекиваног угла трења након разраде (користите динамички угао трења, а не статички). Ова маргина осигурава да се самоблокирање одржава током целог животног века. Ако пар ради унутар 1 степена од прага закључавања, додајте посебну кочницу као осигурање.
П: Како брзина траке утиче на спецификацију пара пужних зупчаника за транспортере?
Брзина траке одређује потребан број обртаја излазног вратила, а самим тим и преносни однос потребан за дату брзину мотора. Типични тракасти транспортери раде брзином од 0,3 до 2,0 м/с. За погонски бубањ од 300 мм, 1,0 м/с одговара приближно 64 обртаја у минути на излазу. За мотор од 1.450 обртаја у минути, потребан преносни однос је око 23:1 — што се може постићи у једном степену пужног преносника. Бржи каишеви (изнад 2 м/с) могу захтевати ниже преносне односе који ионако воде ка 2 или 3 покретања. Спорије траке (испод 0,3 м/с) захтевају веће преносне односе који фаворизују парове са једним покретањем са додатним доприносом преносног односа. Брзина траке не мења директно одлуку о спречавању котрљања (што зависи од нагиба), али утиче на то да ли потребан преносни однос природно пада у опсег самоблокирајућих или неблокирајућих покретања.
П: Да ли треба да наведем и повратни блокирач поред самоблокирајућег пужног зупчаника за нагнуте транспортере?
За нагибе изнад 15 степени који носе тешки расути материјал, да. Блокада повратног тока (такође се назива уређај против повратног тока или кочница) је посебан механички уређај монтиран на погонску осовину који омогућава ротацију у смеру напред, али се закључава у смеру обрнуто. Цена је обично 80 до 200 америчких долара по јединици. Блокада повратног тока пружа редундантну заштиту од котрљања чак и ако је самоблокирање пужног преносника угрожено вибрацијама, променом подмазивања или померањем коефицијента трења изазваног хабањем. За транспортере којима је човек доступан (оператери који стоје близу траке), блокада повратног тока је често прописана безбедносним прописима, без обзира на статус закључавања пужног преносника. За удаљене или беспилотне транспортере, блокада повратног тока је процена заснована на последицама догађаја котрљања - просипање материјала, оштећење траке или безбедносни ризик.
П: Како да израчунам затегнутост каиша за димензионисање пара пужних зупчаника?
Затегнутост каиша за димензионисање пужних зупчаника је ефективна затегнутост на погонском бубњу — разлика између затегнутости на затегнутој и лабавој страни, помножена коефицијентом трења на површини бубња. За процену првог пролаза: F_eff = (маса по метру × дужина каиша × g × (µ_r × cos θ + sin θ)) + (F_материјал × брзина каиша), где је µ_r коефицијент трења ваљака (0,02 до 0,05 за стандардне ваљке), θ је угао нагиба, а F_материјал је отпор специфичан за материјал. За прецизан прорачун користите методологију DIN 22101 (стандард за тракасте транспортере) или CEMA (Удружење произвођача транспортне опреме). Реномирани добављачи пужних зупчаника ће верификовати ваш прорачун затегнутости каиша као део услуге димензионисања пара зупчаника ако пружите дужину каиша, брзину, нагиб и густину материјала.
П: Колики је типичан век трајања пужног зупчаника на транспортеру који ради две смене дневно?
За правилно специфициран пар (исправан обртни момент са фактором сервиса, исправан број покретања за нагиб, исправан материјал за околину), типичан век трајања је 4 до 8 година при раду у две смене (5.000 до 6.000 сати годишње). Примарни елемент који се хаба је бронзани точак — челични пуж обично траје дуже од 2 до 3 замене точка. Пратите зазор годишње; када зазор достигне двоструку вредност из сертификата о испоруци, планирајте замену точка у следећем прозору за одржавање. За рад у три смене или континуирани рад 24/7, смањите очекивани век трајања на 2,5 до 5 година због акумулираног термичког оптерећења и оптерећења хабањем. Спецификовање завршне обраде брушене површине (Ra 0,4 µm) на пужу продужава век трајања точка за отприлике 30 до 50 процената у поређењу са само завршном обрадом глодалицом (Ra 1,6 µm) кроз побољшано формирање филма подмазивања.
Тракасти транспортери су окосница индустријског руковања материјалом, а пар пужних зупчаника је погонска компонента која покреће већину њих. Табела одлучивања о углу нагиба дели спецификацију на два јасна пута: хоризонтални и благи нагиби користе вишеходне парове ради ефикасности; умерени и стрми нагиби користе једноходне парове за самоблокирање против котрљања. Између 8 и 12 степени, одлука зависи од тежине материјала и последица котрљања. Покретни обртни момент на оптерећеној траци достиже 1,5 до 2,5 пута већи обртни момент од стационарног стања рада — најчешће пропуштени фактор димензионисања при набавци пужних зупчаника транспортера. Упаривање материјала прати окружење: стандардна фосфорна бронза за чисте унутрашње просторе, алуминијумска бронза или нерђајући челик за мокре и испирање, пуж од каљеног челика са центрифугално ливеном бронзом за прашњаве рударске примене. Разлика у трошковима између доношења исправних и погрешних одлука мери се у губитку енергије, инцидентима котрљања или превременом квару — што све превазилази трошкове самих парова зупчаника у првој години рада.
За корејске и јапанске произвођаче транспортера који специфицирају парове пужних зупчаника за нове производне линије или програме замене, наш инжењерски одељак израђује табелу за одлуку о углу нагиба и прорачун обртног момента покретања у односу на ваше специфичне параметре каиша. Стандардни каталог Комплети пужних зупчаника од фосфорне бронзе Покривају међуосно растојање од 50 до 250 мм у конфигурацијама са једним и четири покретна поклопца. Прилагођени материјали (нерђајући челик, алуминијумска бронза, каљени) доступни су са роком испоруке од 4 до 6 недеља — пошаљите захтев спецификација погона транспортера захтев са параметрима вашег каиша и наш тим ће вам вратити комплетну препоруку за пар пужних зупчаника у року од једног корејског радног дана.
Димензионисање пара пужних зупчаника за нови или постојећи тракасти транспортер?
Пошаљите брзину каиша, затегнутост каиша (или снагу и преносни однос мотора), угао нагиба и опис окружења. Проверићемо табелу угла нагиба, израчунати обртни момент при покретању, препоручити тачан број покретања и понудити стандардне и прилагођене опције материјала — обично у року од једног корејског радног дана.
изменио cxm
