CC BY
2399
УДК 622.647.21.057
Е.Н. Ушаков (старший научный сотрудник ОАО «НЦ ВостНИИ»)
А.В. Ещеркин (инженер ОАО «НЦ ВостНИИ»)
А.П. Кострыкин, К.В. Шайдулин, П.Е. Мерзляков (старшие научные сотрудники ОАО «НЦ ВостНИИ»)
Ролики ленточных конвейеров.
Технические требования и методы испытаний
Изложены технические требования, которым должны соответствовать ролики ленточных конвейеров и методы испытаний на соответствие роликов и их деталей этим техническим требованиям.
Ключевые слова: РОЛИК, ЛЕНТОЧНЫЙ КОНВЕЙЕР, СТЕНДЫ, ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
Ролики ленточных конвейеров эксплуатируются в жестких условиях. Качество роликов во многом определяет трудоемкость обслуживания и энергопотребление транспортной системы. Основными факторами внешнего воздействия, влияющими на эксплуатационную надежность роликов, являются динамические нагрузки, запыленность и влажность окружающей среды.
Анализ причин пожаров на шахтном конвейерном транспорте в Кузбассе [1] показал, что 19% пожаров на ленточных конвейерах происходит из-за неисправности роликов. Исследованиями установлено, что в зависимости от качества исходных материалов, правильности изготовления, условий транспортирования, хранения и эксплуатации срок службы роликов составляет от нескольких месяцев до 3-4 лет.
Существующие требования к роликам ленточных конвейеров, изложенные в ГОСТ Р 51984-2002 [2], касаются только момента сопротивления, номинальных размеров, маркировки и 90%-ного ресурса. В ГОСТ Р 51042-97 [3] дается методика проверки сопротивления вращению роликов и методика определения 90%-ного ресурса.
Остальные требования, которым должны соответствовать ролики ленточных конвейеров, частично изложены в разных документах, о которых производители конвейеров могут даже и не знать. Тем более, что в настоящее время многие машиностроительные предприятия, ранее не работающие в этой области, производят и конвейеры, и запчасти к ним, включая ролики, масса которых составляет 30-40% от общей массы конвейера.
В данной статье отражена вся полнота требований к роликам ленточных конвейеров, обеспечивающих безопасность их применения и высокий ресурс эксплуатации, а также изложены методы испытаний, позволяющие оценить качество роликов.
1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1 Конструкционные требования
Общая конструкция роликов ленточных конвейеров должна соответствовать ГОСТ 12.2.003-83 [4], а именно:
- элементы конструкции производственного оборудования не должны иметь острых углов, кромок, заусенцев и поверхностей с неровностями, представляющих опасность травмирования работающих, если их наличие не определяется функциональным назначением этих элементов. В последнем случае должны быть предусмотрены меры защиты работающих;
- конструкция производственного оборудования должна исключать самопроизвольное ослабление или разъединение креплений сборочных единиц и деталей, а также исключать перемещение подвижных частей за пределы, предусмотренные конструкцией, если это может повлечь за собой создание опасной ситуации;
- конструкция производственного оборудования должна быть пожаровзрывобезопасной в предусмотренных условиях эксплуатации;
- производственное оборудование должно быть выполнено так, чтобы исключить накопление зарядов статического электричества в количествах, представляющих опасность для работающих, и возможность пожаров и взрывов.
1.1.1 Основные параметры и размеры
Основные номинальные размеры роликов шахтных ленточных конвейеров приведены в таблице 1.
Таблица 1- Основные номинальные размеры роликов шахтных ленточных конвейеров
Ширина ленты конвейера, мм Диаметр обечайки ролика ё, мм Длина обечайки ролика Ь, мм
650 89 250, 280, 315, 350, 380, 430, 465, 750, 950
800 89
108 360, 380, 530, 600, 1150
1000 127,133 360, 380, 425, 465, 530, 600, 670, 1150,1350, 1400
1200 159 360, 380, 425, 465, 530, 600, 670, 750, 900, 1150, 1350, 1400, 1600,1800
1400
Примечание. По согласованной с потребителем техдокументации допускается производить ролики других размеров, соблюдая требования безопасности.
Сопроводительная техдокументация должна выдаваться на каждую партию роликов одного типоразмера, отправляемую в один адрес, которая должна содержать: сборочный чертеж с указанием геометрических размеров (диаметр, длина обечайки, длина оси, размеры посадочных мест -установки в роликоопоре, номер подшипника, материал деталей роликов), номинальную радиальную нагрузку, номинальную скорость вращения, момент сопротивления вращению, общий вес ролика, вес вращающихся частей, тип смазки, акт приемки отделом технического контроля.
1.1.2 Обечайка ролика
Для изготовления обечайки ролика должны применяться металлические трубы с толщиной стенки не менее 4 мм, то есть толщина стенки должна определяться отсутствием ее деформации по причине износа в процессе эксплуатации в течение всего срока службы, указанного в технической документации. Кроме того, труба, идущая на изготовление обечаек роликов, должна обеспечивать допустимое радиальное биение ролика. Внутренняя поверхность обечайки ролика должна иметь антикоррозийное покрытие, защищающее ее во время всего срока эксплуатации.
Возможно изготовление обечаек роликов из других материалов (пластмасса и т.д.), которые должны быть трудносгораемыми, искробезопасными, с удельным электрическим сопротивлением не более 3-108 Ом, токсически умеренно опасными или малоопасными с умеренным дымооб-разованием (см. п. 1.1.9). В районе погрузочных пунктов, а также при транспортировании конвейером жестких кусковых материалов (руда, порода и т.д.) рекомендуется футеровать обечайки роликов эластичными материалами, которые должны отвечать требованиям по горючести, кислородному индексу, удельному электрическому сопротивлению, токсичности и дымообразованию.
1.1.3 Корпусы подшипников
Соединение корпусов подшипников с обечайкой ролика должно быть прочным, пыле- и водонепроницаемым, обеспечивать концентричность отверстий для наружных колец подшипников и соосность этих отверстий, а также необходимую посадку подшипников, исключающую проворот наружного кольца, и уплотнений.
При применении выносных подшипниковых узлов конструкция должна обеспечивать их закрепление в роликоопорах, достаточную прочность для защиты от повреждения при транспортномонтажных работах и надежное закрепление на цапфах роликов.
1.1.4 Подшипники
Рекомендуется ролики комплектовать шарикоподшипниками с радиальным зазором по 8-й группе, обеспечивающим отсутствие заклинивания подшипников после их запрессовки, с двухсторонними защитными шайбами. Защитные шайбы и сепараторы должны применяться из нержавеющего металла или из неметаллического материала, чтобы исключить повреждение подшипника отходами коррозии.
1.1.5 Ось ролика
Ось ролика должна изготавливаться из материала, обеспечивающего ее изгиб в месте установки подшипника на угол не более 10' при максимальной радиальной нагрузке, указанной в паспорте производителем.
«Лыски», предназначенные для установки роликов в кронштейнах роликоопоры, на концах оси должны быть параллельными, и отклонение от параллельности и соосности этих поверхностей не должно превышать 1°.
Посадка на ось внутренних колец подшипников и уплотнений не должна допускать проворота в течение всего срока эксплуатации.
Рекомендуется для изготовления осей роликов использовать калиброванный металлический пруток, что снизит трудозатраты и повысит качество.
1.1.6 Осевой люфт
Осевой люфт складывается из двух: один - люфт подшипников, который зависит от их типа, второй - зависит от точности изготовления и соблюдения размерной цепочки при сборке сопрягаемых деталей. С целью уменьшения влияния осевых перемещений на эксплуатационные характеристики необходимо нормировать пределы осевого люфта. Исходя из опыта производства и эксплуатации роликов, общий люфт должен быть не более 0,3 мм, а минимальный определяется типом подшипника. При серийном производстве, чтобы обеспечить такие зазоры, необходимо для фиксации подшипников (помимо посадки) на оси применять стопорные кольца и регулировочные шайбы. Стопорные кольца должны быть плоскими, так как круглые не обеспечивают достаточную прочность ролика против разборки.
1.1.7 Сопротивление выдавливанию
Для обеспечения прочности и долговечности ролика конструкция его деталей после монтажа должна гарантировать целостность при статическом приложении к оси аксиального усилия в зависимости от диаметра обечайки:
- 0 89, 108 мм - 10 кН;
- 0 127, 133 мм - 12,5 кН;
- 0 159 мм - 15 кН.
После испытаний работоспособность роликов должна полностью сохраняться.
1.1.8 Радиальное биение ролика
Радиальное биение обечайки ролика после его сборки характеризует уровень динамических нагрузок на подшипники. Биение поверхности обечайки ролика не должно превышать значений, указанных в таблице 2.
Таблица 2 - Допустимое радиальное биение обечайки конвейерного ролика
Номинальная длина обечайки ролика, мм Норма радиального биения при (не более), мм
< 133 мм > 133 мм
До 530 0,5 0,6
531-950 0,6 0,7
951-1400 1,0 1,1
1.1.9 Момент сопротивления вращению ролика
Момент сопротивления вращению ролика характеризует взаимодействие элементов подшипниковых узлов, качество их изготовления и сборки. Значения моментов сопротивления вращению указаны в таблице 3.
Таблица 3 - Значения допустимых моментов сопротивления вращению роликов ленточных конвейеров
Диаметр обечайки ролика ё, мм Длина обечайки ролика Ь, мм Допустимый момент сопротивления вращению, Н-м, не более
250, 280, 315, 350, 0,25
89 380, 430, 465, 0,28
750, 950 0,4
360,380 0,2
108 530,600 0,23
1150 0,35
360,380 0,25
425, 465 0,28
127,133
530, 600, 670, 0,3
1150,1350, 1400 0,5
360, 380, 425, 465, 530 0,35
600, 670 0,4
159
750, 900, 1150 0,45
1350, 1400, 1600, 1800 0,6
Указанные моменты сопротивлений соответствуют требованиям ГОСТ Р 51984-2002 [2].
1.1.10 Уплотнения
Для защиты подшипниковых узлов применяются уплотнения, которые должны исключать попадание пыли и влаги в подшипниковые узлы и непосредственно в подшипники, но в силу конструктивных и технологических условий они не дают абсолютной герметизации, в связи с чем необходимо соблюдать точность посадочных и диаметральных размеров, чтобы сократить их доступ до минимума. Наружные защитные шайбы, крышки и т.д. должны изготавливаться из достаточно прочного материала, чтобы противостоять возможным повреждениям при эксплуатации, монтажных и транспортных работах.
Материал уплотнений должен быть трудносгораемым (трудногорючим) (ПБ 03-618-05 п.582 «е») [5], искробезопасным (ОСТ 12.28.333-91) [6], с удельным электрическим сопротивлением не более 3*108 Ом (ОСТ 12.24.294-86) [7], токсически безопасным с умеренным дымообразованием (ГОСТ 12.1.044-89) [8].
1.2 Требования надежности
Надежность роликов определяется 90%-ным ресурсом, который приведен в таблице 4.
Таблица 4 - 90%-ный ресурс роликов ленточных конвейеров
Диаметр ролика, мм 90%-ный ресурс роликов, ч, при номинальной скорости ленты, м/с
1,6 2,0 2,5 3,15 4,0 4,5 5,0
89,108 10000 8000 6500 - - - -
127, 133 12500 10000 8000 7000 - - -
159 - 11000 9000 8000 7500 7000 6500
Указанные ресурсы несколько отличаются от ГОСТ Р 51042- 97 [3] в связи с тем, что при повышении эксплуатационной скорости вращения роликов их ресурс снижается. Для сохранения ресурса (10000 ч) при скоростях 4,0; 4,5; 5,0 м/с необходимо усиливать конструкцию роликов и применять материалы и подшипники более высокого класса.
1.3 Маркировка
Маркировку ролика (ГОСТ Р 51984-2002) [2] следует наносить на торцевую поверхность ролика. Маркировка должна содержать год и месяц выпуска ролика и товарный знак предприятия-изготовителя. Глубина оттиска цифр и товарного знака должна быть не менее 1 мм.
1.4 Требования к материалам и покупным изделиям
Для изготовления роликов следует применять материалы, сырье, полуфабрикаты и комплектующие изделия, отвечающие требованиям действующих на них стандартов, технических документов и настоящих технических требований пп.1.1.2, 1.1.9. Необходимо применять входной контроль на основании сопроводительной техдокументации (сертификаты, технические условия, разрешения Ростехнадзора) или испытаний в специализированных организациях. При изготовлении деталей из неметаллических материалов необходимо обеспечить сохранение их свойств и геометрических размеров в течение всего срока эксплуатации.
1.5 Устойчивость к нагреванию
В результате опыта эксплуатации, испытаний в лабораторных условиях и анализа аварийных ситуаций установлено, что детали роликов ленточных конвейеров, изготовленных из неметаллических материалов, должны иметь температуру плавления не менее 250°С и температуру самовозгорания не менее 500°С.
1.6 Требования к смазке
Под понятием «смазка» понимаются: количество смазывающего средства, его распределение и свойства. Свободный объем внутри подшипниковых узлов должен быть заполнен смазкой
от 2/3 до 3/4 (свободного объема). Смазка должна обладать стабильными свойствами относительно процесса старения и антикоррозийности на весь срок службы ролика, а также должна соответствовать применяемым материалам, чтобы не изменять их характеристики в процессе эксплуатации.
1.7 Транспортирование и хранение
1.7.1 Ролики допускается транспортировать любым видом транспорта по правилам, действующим на каждом виде транспорта.
1.7.2 Условия транспортирования, упаковок роликов в части воздействия механических факторов - среднее (С) по ГОСТ 23170-78 [9] в части воздействия климатических факторов - 8 (Ж3) по ГОСТ 15150-69 [10].
1.7.3 Ролики должны храниться только в закрытых помещениях.
1.7.4 При транспортировании и хранении необходимо обеспечивать горизонтальное расположение осей роликов. Должны быть предприняты меры по предотвращению ударов роликов и приложению усилий к их осям.
1.7.5 При погрузочно-транспортных работах с роликами запрещается применение кранов с электромагнитными захватами.
2 МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
2.1 Виды испытаний
В настоящее время применяются следующие виды испытаний: приемо-сдаточные, периодические, типовые, сертификационные, приемочные (ГОСТ 15.309-98) [11].
Для контроля качества и приемки изготовленной продукции устанавливают следующие основные виды испытаний:
- приемо-сдаточные;
- периодические.
Приемо-сдаточные и периодические испытания в совокупности должны обеспечивать достоверную проверку всех свойств выпускаемой продукции, подлежащих контролю на соответствие требованиям стандартов, которые должны быть изложены в технических условиях на выпускаемые конвейерные ролики.
Проверка роликов на соответствие настоящим техническим требованиям, конструкторской документации производится на разных стадиях изготовления путем осмотров и измерений (ОТК производителя).
Остальные виды испытаний проводят в зависимости от их назначения.
В данной статье нашли отражение методы испытаний только по показателям, которые определяют качество и безопасность применения конвейерных роликов, изложенные в разделе «Технические требования».
Испытания на стендах проводятся по специально разработанным методикам.
2.2 Условия испытаний
Испытания роликов проводятся в следующих условиях:
температура окружающей среды, °С 22±5
влажность, % 85±5
атмосферное давление, мм рт. ст. 630-800
Перед испытаниями ролики выдерживаются в условиях испытательной организации не менее одних суток.
Испытания всех роликов проводятся в одинаковых условиях, с применением одних и тех же приспособлений, приборов и инструментов, на одних и тех же стендах, при одних и тех же режимах испытаний.
2.3 Проверяемые характеристики
Проверяемые характеристики, применяемые средства измерений и испытаний, точность их измерения приведены в таблице 5.
Таблица 5 - Определяемые характеристики, применяемые средства измерений и испытаний, точность их измерения
Определяемые характеристики Средства измерений и испытаний Точность средств измерений и испытаний
Основные параметры и размеры, мм Рулетка, штангенциркуль С точностью,указанной в чертежах
Антикоррозийное покрытие внутри обечайки Визуально -
Отсутствие проникновения пыли и влаги внутрь обечайки ролика и в полость подшипника Испытательные стенды, часы,весы Согласно методикам испытаний на стендах
Осевой люфт роликов (аксиальное смещение оси), мм Штангенциркуль, микрометр, стенд 0,01
Сопротивление выдавливанию, кН Стенд 0,1
Радиальное биение обечайки ролика, мм Индикатор часового типа,стенд 0,01
Момент сопротивления вращению, Н-м Стенд 0,01
Требования надежности Расчетным методом -
Маркировка Визуально -
Требования к материалам и покупным изделиям Визуально по сопроводительной документации или методами испытаний -
Применяемые средства измерений должны быть поверенные, а стенды аттестованы.
2.4 Меры безопасности при испытаниях
Все работы по установке роликов на стендах и проведению геометрических замеров должны выполняться с приспособлениями, исключающими их падение.
Работы должны выполняться обученным персоналом и исправным инструментом.
Применяемое электротехническое оборудование должно быть заземлено.
2.5 Методы испытаний
2.5.1 Для каждого вида испытания отбирается определенное количество роликов (4 шт. одного типоразмера из партии не менее 100 шт.). При неудовлетворительных испытаниях хотя бы одного ролика производятся испытания удвоенного количества роликов. При неудовлетворительных повторных испытаниях хотя бы одного образца предприятие должно пересмотреть техноло-
гический процесс изготовления роликов и устранить замеченные недостатки. После устранения недостатков вновь проводятся испытания роликов по данной характеристике.
2.5.2 Проверка геометрических параметров ролика производится универсальным измерительным инструментом с точностью, указанной в чертежах.
2.5.3 Проверка качества покрытий внутри и снаружи производится визуально при разборке роликов.
2.5.4 Метод испытания на отсутствие проникновения пыли внутрь ролика и в полость подшипника проводится на специальном стенде (в пылевой камере), где в течение времени испытания лопасти, установленные на обечайку ролика, опыляют торцы роликов и уплотнения подшипников с наружной стороны определенной массой пыли. Длительность непрерывного вращения роликов, скорость вращения и концентрация пыли, а также ее состав определяются расчетным методом. После окончания испытаний производится разборка ролика и определение наличия пыли в ролике, подшипниках и степень ее проникновения внутрь. На основе анализа количества пыли, проникшей через уплотнения, глубины ее проникновения в ролик и результатов повторных испытаний на сопротивление вращению делается заключение об эффективности защитных свойств уплотнений подшипниковых узлов роликов.
В пылевой камере запрещается применение взрывоопасной горючей пыли.
2.5.5 Метод испытания на отсутствие проникновения влаги внутрь ролика и в полость подшипника проводится по результатам обкатки роликов в водяной камере. Длительность непрерывного вращения предварительно взвешенных роликов, скорость вращения определяются расчетным методом. Через определенные промежутки времени вращения (24 ч) ролики извлекаются из воды и взвешиваются. После окончания испытаний ролики извлекаются из камеры, выдерживаются в течение 10 сут в условиях испытательной организации. После этого ролики разбираются и проверяется состояние смазки, наличие ржавчины на деталях, на беговых дорожках качения подшипников.
2.5.6 Метод испытания на определение осевого люфта оси ролика (аксиального зазора) производится на специальном стенде с приложением осевой нагрузки, равной расчетной, с закреплением обечайки. Ось нагружается с одной стороны, потом с другой. Разница этих измерений и будет осевым люфтом.
2.5.7 Метод испытания на выдавливание (разборка ролика) производится на разрывной машине с установкой ролика на обечайку и приложением нагрузки (п.1.1.7) к оси ролика с выдержкой под нагрузкой в течение 3 мин. Испытание проводят на трех роликах после испытаний на определение аксиального зазора.
2.5.8 Метод испытания на определение радиального биения обечайки ролика проводится на специальном стенде или на токарном станке в трех сечениях по длине ролика - в середине и на расстоянии 30 мм от краев обечайки. Вращение ролика производят от руки с измерением индикатором часового типа. Разница между наибольшим и наименьшим значениями отклонений является результатом радиального биения. В районе сварочных швов измерения не производятся.
2.5.9 Метод испытания на определение момента сопротивления вращению роликов производится расчетно-измерительным способом по ГОСТ Р 51042-97 (п.8 таблицы 1) [3] с использованием результатов испытаний роликов на специальном стенде, на котором ролик вращают под нагрузкой со скоростью, соответствующей скорости движения ленты.
2.5.10 Метод испытаний на устойчивость материала неметаллических деталей роликов к нагреванию проводят по ГОСТ 12.1.044-89 (п.4.9) [8].
2.5.11 Метод испытаний на токсичность материала неметаллических деталей роликов проводят по ГОСТ 12.1. 044-89 (п.4.20) [8].
2.5.12 Метод испытаний на определение коэффициента дымообразования материала неметаллических деталей роликов по ГОСТ 12.1.044-89 (п.4.18) [8].
2.5.13 Метод испытания на определение показателей надежности производится методом статистических наблюдений у потребителей с обработкой результатов по ГОСТ Р 51042-97 (приложение «В») [3].
2.5.14 Проверка маркировки проводится визуально.
2.5.15 Проверка соответствия материалов и комплектующих изделий производится по сопроводительной техдокументации или методами испытаний по специальным методикам в специализированных организациях.
Таким образом, на основе обобщения и анализа имеющихся технических требований, а также проведения лабораторных испытаний представлены новые требования к роликам ленточных конвейеров, которые обеспечивают более высокий уровень безопасности при их эксплуатации.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 Баскаков, В.И. Пожары на конвейерном транспорте / В.И. Баскаков, Г.К. Герасимов, В.С. Лудзиш //Безопасность труда в промышленности. - 2000. - № 1. -С. 41-43.
2 ГОСТ Р 51984-2002. Конвейеры шахтные ленточные. Общие технические условия.
3 ГОСТ Р 51042-97. Конвейеры шахтные ленточные. Методы испытаний.
4 ГОСТ 12.2.003-83. Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности.
5 ПБ 03-618-05. Правила безопасности в угольных шахтах.
6 ОСТ 12.28.333-91. Оборудование горношахтное. Изделия из легких сплавов. Фрикционная искробезопасность. Общие технические требования и методы испытаний.
7 ОСТ 12.24.294-86 Оборудование горношахтное. Изделия неметаллические. Электростатическая искробезопасность. Общие технические требования и методы испытаний.
8 ГОСТ 12.1.044-89. Пожароопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.
9 ГОСТ 23170-78. Упаковка для изделий машиностроения. Общие требования.
10 ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.
11 ГОСТ 15.309-98. Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции. Основные положения.
BELT CONVEYOR ROLLERS. TECHNICAL REQUIREMENTS AND TEST METHODS
Ye. N. Ushakov, A.V. Yeshcherkin, A.P. Kostrykin, K.V. Shaidulin, P.Ye.Merzliakov
Technical requirements to the belt conveyor rollers, and rollers and their parts test methods for corresponding to these requirements are described here.
Key words: ROLLER, BELT CONVEYOR, TEST BENCH, TECHNICAL REQUIREMENTS, TEST METHODS
Ушаков Егор Николаевич E-mail: vostnii ushakov@inbox.ru Ещеркин Александр Владимирович Тел.89516009839 Кострыкин Антон Павлович E-mail: vostnii anton@inbox.ru Шайдулин Константин Владимирович E-mail: vostnii SHKV@mail.ru Мерзляков Павел Евгеньевич E-mail: vostnii MPE@inbox.ru
