ZESZY TY N A U K O W E POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: TR A N SPO R T z. 34
1998 Nr kol. 1396
Czeslaw PYPNO
KRĄŻNIKI Z TWORZYW SZTUCZNYCH DLA PRZENOŚNIKÓW TAŚMOWYCH
Streszczenie. W referacie przedstawiono nowe rozw iązania konstrukcyjne krążników z tw orzyw sztucznych, które m o g ą znaleźć zastosowanie w układach napędow ych w przenośnikach taśm ow ych. Przedstawiono także badania cech konstrukcyjnych krążników w ykonanych ze stali i z różnych rodzajów tw orzyw sztucznych.
RUNNERS MADE OD PLASTICS FOR BELT CONVEYORS
Sum m ary. In the paper, new constructional solutions o f rollers made o f plastics have been shown. They m ay be useful in power transm issions systems o f belt conveyors.
Researches o f constructional, characteristics o f runners made od steel and other types o f plastics have also been presented.
1. W STĘP
Ł ączna długość przenośników taśm ow ych zainstalow anych w Polsce w ynosi wg różnych źródeł około 5000 km [1]. D la takiej łącznej długości przenośników potrzeba około 20 min krążników. P oniew aż trw ałość eksploatacyjna krążników wynosi od 1 do 3, a nawet 5 lat.
zatem istnieje potrzeba w ym iany około kilku milionów krążników rocznie. W ynika z tego zapotrzebowanie na kilkanaście tysięcy ton stalowych rur, które corocznie należy w yprodukow ać i przeznaczyć na krążniki.
Krążniki nie są bezpośrednim i elementami układu napędowego lecz należy je wprowadzać w ruch, co przy ich dużej ilości w przenośniku w ym aga dodatkowego zapotrzebowania na
158 Cz. Pypno
moc silnika. D ecydującą rolę odgryw a tu m asa krążnika, która decyduje o oporach ruchu taśm y w ruchu ustalonym ,oraz m asowy m om ent bezwładności, który m a w pływ na dynam ikę rozruchu przenośnika.
Propozycja w prow adzenia krążników z tw orzyw sztucznych w ydaje się być ekonom icznie i eksploatacyjnie uzasadniona.
2. PR ZY K ŁA D Y RO ZW IĄ ZA Ń K O N STRU KCYJN YCH K RĄ ŻN IK Ó W W Y K O N A N Y C H Z TW O R ZY W SZTUCZNYCH
M ateriały konstrukcyjne zastosow ane w budowie krążników przeznaczonych do przenośników taśm ow ych pow inny spełniać w iele w ym agań technicznych, w szczególności pow inny charakteryzow ać się odpow iednią w ytrzym ałością m echaniczną, trudnopalnością, an ty staty czn o ściąo raz m uszą wykazy w ać małe opory tarcia.
Obecnie podjęto próby zastosow ania polim erów do produkcji typow ych krążników dla przenośników taśm ow ych [2]. Polim ery, aby mogły być stosowane w krążnikach, m uszą przenosić typow e dla przenośnika obciążenia w długim okresie eksploatacji, w szerokim zakresie tem peratur, a także być odporne na działanie naturalnych warunków atm osferycznych lub działanie w środow isku zagrożeń chem icznych.
2.1. R ozw iązanie konstrukcyjne krążnika z poliwęglanu
Poliw ęglan (PC ) zaliczany je st do tw orzyw term oplastycznych i charakteryzuje się dobrym i w łasnościam i m echanicznym i, je st antystatyczny i odporny na ścieranie. W ykazuje poza tym du żą udarność i sztywność. Jest więc odpow iednim tw orzyw em sztucznym na krążniki przenośników pracujących w przem ysłach surow cow ych, przy dużych obciążeniach, w zapyleniu i w środow isku agresyw nym (rys. 1).
Krążniki z tw orzyw sztucznych. 159
R ys. 1. K rą ż n ik z p ła sz c z e m i p ia s tą z p o liw ę g la n u F ig. 1. R u n n e rs w ith j a c k e t a n d p o ly c a rb o n a te h u b
2.2. R ozw iązanie konstrukcyjne krążnika z poliamidu
Poliam id charakteryzuje się odpow iednią sztyw nością i w ytrzym ałością mechaniczną, dużą tw ardością i odpornością na ścieranie przy m ałym współczynniku tarcia. Korzystną cechą konstrukcyjną poliam idu je st jego znaczna odporność na obciążenia dynam iczne, a także zdolność do tłum ienia drgań. Niew ielka higroskopijność poliam idu powoduje nieznaczne obniżenie jego własności wytrzym ałościowych. Krążniki wykonane z poliamidu m ogłyby znaleźć zastosow anie w warunkach relatywnie m niejszego obciążenia i korzystniejszego oddziaływ ania środowiska. Poliam id m ożna by stosować w krótszych przenośnikach np. stosow anych w przem yśle spożywczym (rys. 2).
R y s.2 . K rą ż n ik z p ła sz c z e m i p ia stą z p o lia m id u F ig .2 . R u n n e rs w ith j a c k e t a n d p o ly o m id e hu b
2.3. R ozw iązanie konstrukcyjne krążnika z polietylenu
Polietylen niskociśnieniow y (HDPE) o dużej gęstości charakteryzuje się bardzo dobrą odpornością na ścieranie, przy jednocześnie niskim w spółczynniku tarcia, posiada własności antystatyczne, nie absorbuje wody. Zachow uje odpow iednie własności w ytrzym ałościow e w dodatnich tem peraturach otoczenia, zachowuje je także w tem peraturach otoczenia poniżej zera.
Krążniki w ykonane z polietylenu m ogą być zastosowane w norm alnych i ciężkich w arunkach pracy.
3. BA D A N IA K R Ą ŻN IK Ó W
W Instytucie T ransportu Politechniki Śląskiej przeprowadzono następujące badania w ybranych krążników (tablica 1), w ykonanych z różnych rodzajów tw orzyw sztucznych i oferow anych przez różnych dostawców. W celu określenia przydatności tych krążników przeprow adzono badania zgodnie ze stosow aną norm ą [3], Badania dotyczyły m iędzy innymi:
- spraw dzenia bicia prom ieniow ego płaszcza krążnika, - spraw dzenia statycznego oporu obracania krążnika, - w yznaczenia m asow ego m om entu bezw ładności krążnika.
Krążniki z tw orzyw sztucznych.. 161
Tablica 1 C harakterystyka różnych krążników oferow anych przez poszczególnych producentów
Lp.
W ym iary krążnika D|( x I* [mm]
M asa całkowita krążnika
m k[kg]
M asa płaszcza m P [kg]
M ateriał, z którego w ykonano płaszcz krążnika
Producent krążnika
1. 108 x 3 8 0 5,70 4,19 stal Mifamaroll
M ikołów
2. 1 0 8 x 3 8 0 2,54 1,03 PCV Mifamaroll
M ikołów
3. 1 0 8 x 3 8 0 2,50 0,99 poliam id GIG
Katowice
4. 108 x 3 8 0 6,15 4,64 stal pokryta
ceram iką
Niemcy
5. 1 0 8 x 3 8 0 3,80 2,29 kom pozycja tw o
rzywa sztucznego z włóknam i baw eł
nianymi
Japonia
3.1. Sprawdzenie bicia prom ieniowego płaszcza krążników
Pom iary przeprow adzono na stanow isku um ożliw iającym promieniowy pom iar bicia za pom ocą czujnika zegarowego. Badania porównaw cze w ykazały, że największe bicie m ają krążniki stalow e. Jest to spowodowane dużym i błędami kształtu i tolerancją w ykonania rur stalow ych, z k tórych w ykonuje się płaszcze krążników (rys. 3).
R y s.3 . N o m in a ln a i rz e c z y w is ta ś re d n ic a z e w n ę trz n a b a d an y c h k rą ż n ik ó w F ig .3 . N o m in a l a c tu a l e x te rn a l d ia m e te r o f e x a m in e d ru n n e rs
162 Cz. Pypno
3.2. Spraw dzenie statycznego oporu obracania krążników
Opory statyczne obracania krążników spraw dzono na odpow iednim stanow isku, którego schem at przedstawia rysunek 4. Zasadę pomiaru oporu obrotu przedstaw ia rysunek 5. M iarą statycznego oporu obracania krążnika je st m oment obciążający krążnik i inicjujący jego ruch:
M ob = m g - D , [Nm]
R y s.4 . S ta n o w is k o d o b a d a n ia s taty cz n y c h o p o ró w o b ra c a n ia k rą ż n ik ó w : 1 - b a d a n y k rą ż n ik o śr. D k, 2 - c ię g n o o z n ik o m e j s z ty w n o ś c i, 3 - c ię ż a rk i o m a sie m
F ig .4 . S ta tio n fo r e x a m in a tio n statica l re s is ta n c e s o f ro ta tin g ru n n e rs
m - m asa ciężarków inicjująca ruch krążnika [kg], Dk - średnica zew nętrzna krążnika [m],
g = 9,81 [m/s2]
W yniki pom iarów krążników zestawiono w tablicy 2.
Tablica 2 W yniki pom iarów krążników
Lp.
krążnika
B icie prom ieniow e płaszcza A [mm]
M om ent oporu obracania M.op [Nm]
M asowy m om ent bezwładności
I [kg m 2]
1 1,5 0,102 3,48 10'3
2 0,8 0,019 1,26 10'3
3 0,6 0,019 oo o
4 1,1 0,112* 4,78 10°*
5 1,0 0,052 4 ,4 9 10'3
3.3. W yznaczenie m asow ych m om entów bezwładności badanych krążników
M asow y m om ent bezw ładności badanych krążników obliczono ze wzoru z mechaniki.
W yniki obliczeń m asow ych m om entów bezw ładności krążników zestaw iono w tablicy 2.
sym bolem * oznaczono najw iększe wartości badanych parametrów.
4. W NIOSKI
4.1. W spółczesne tw orzyw a sztuczne posiadają dobre w łasności m echaniczne, odpow iednią sztyw ność i odporność na działanie różnych czynników chem icznych. T w orzyw a te m ogą
Krążniki z tw orzyw sztucznych.. 163
być zatem zam iennikam i dla obecnie powszechnie stosowanych krążników w ykonyw anych ze stali.
4.2. Z uwagi na m ałą gęstość w łaściw ą i technologię wytw arzania krążniki z tworzyw sztucznych są lżejsze, w ykazują mniejszy statyczny opór obracania oraz mniejsze bicie prom ieniowe. Z tych pow odów krążniki z tw orzyw sztucznych m ogą z powodzeniem zastąpić obecnie stosowane krążniki w ykonyw ane ze stali.
4.3. M asowy m om ent bezw ładności krążnika z tw orzyw sztucznych przy odpowiedniej konstrukcji płaszcza m oże być mniejszy lub porównywalny z odpow iednikiem stalowym.
M oże się jednak zdarzyć, że w ym agana grubość płaszcza krążnika przyczyni się do tego.
że m om ent bezw ładności krążnika z tworzyw a sztucznego będzie większy od momentu bezw ładności krążnika w ykonanego ze stali.
LITERATU RA
1. Jabłoński R., K ulinow ski P.: Zagadnienia trwałości elem entów przenośników taśm o
w ych - krążniki. M iędzynarodow a K onferencja Naukowo-Techniczna, W isła-Jawomik.
04.1996 r.
2. W ard J.M .: M echaniczne właściwości polim erów jako tw orzyw konstrukcyjnych. PWN.
W arszaw a 1975.
3. PN -91/M .-46606 - Przenośniki taśmowe. Krążniki.
Recenzent: Dr hab.inż. M arek Sitarz Prof.Pol ¡techniki Śląskiej
Abstract
In the paper, new constructional solutions o f rollers made o f plastics have been shown.
Ihey may be useful in pow er transm issions systems o f belt connveyors. Researches o f constructional. Characteristics o f rollers made od steel and other types o f plastics have also been presented. The other o f plastics are: polycarbonate, polyamide, polyethylene.
164 Cz. Pypno
A ccording to the results o f researches m entioned above, we find out, that runners m ade o f plastics are o f lighter-w eight, show sm aller ratate resistance and sm aller radial run-out o f jacket.
