دراسة حالة لمدعوم التأثير: حماية ناقل الحجر الجيري ذي الهبوط العالي

نقطة التحميل هي واحدة من أقسى الأقسام التي تعمل في ناقل حزام. تسقط قطع كبيرة من المواد على منطقة صغيرة من الحزام. نتيجة لذلك، يجب أن تمتص الحزام والبكرات والمحامل والصندوق الداعم الصدمات المتكررة.

تشرح هذه دراسة الحالة كيف قامت عملية معالجة الحجر الجيري في جنوب إفريقيا بتحديث نقطة النقل ذات الارتداد العالي باستخدام حل بكرات الصدمة المكثفة.

كان للناقل الحالي ضررًا متكررًا في الحزام، وفشل البكرات، ونضال المواد وتشوه الإطار. يمكن للبكرات الفولاذية القياسية أن تدعم الحزام أثناء النقل العادي. ومع ذلك، لم تتمكن من امتصاص الصدمة القوية الناتجة عن قطع الحجر الجيري الكبيرة التي تسقط من ارتفاع 3.2 مترًا.

لحل المشكلة، تم تجهيز منطقة التحميل ببكرات بكرات الصدمة ذات الحلقات المطاطية، وأعمدة مصقولة، ومحامل محمية، وإطارات داعمة أقوى. كما تم تقليل المسافة بين مجموعات البكرات.

بعد 14 شهرًا من التشغيل، أظهر النظام المحدث تحسنات واضحة في حماية الحزام، وأمانية البكرات، واستقرار منطقة التحميل.

نظرة عامة على مشروع بكرات الصدمة

تضمن المشروع منشأة سحق الحجر الجيري وتنظيف المواد الحجمة في منطقة فري ستيت في جنوب إفريقيا. نقل الحزام الحجر الجيري المسحوق من желع النقل إلى المرحلة التالية من المعالجة.

تضمنت الشروط الرئيسية للمشروع:

• الصناعة: تعدين الصخور الصلبة ومعالجة المحاجر
• المادة: حجر جيري مسحوق
• كثافة المادة: حوالي 1.6 طن/م³
• أكبر حجم لقطة: 250 مم
• عرض حزام الناقل: 1600 مم
• سرعة الحزام: 3.2 م/ث
• ارتفاع سقوط المادة: 3.2 مترًا
• البيئة: غبار كثيف واهتزاز مستمر
• المكونات الرئيسية: بكرات الصدمة ذات الحلقات المطاطية ومجموعات بكرات الصدمة المصقولة
• مرجع التصميم: متطلبات التحميل CEMA E و ISO 5048

يظل اسم الشركة للعميل سريًا. ومع ذلك، تم الاحتفاظ بالظروف العملية وبيانات المشروع لإظهار كيف تم تطوير الحل.

تحدي بكرات الصدمة في نقطة النقل

خلق желع النقل قوة تحميل مركزية. سقط الحجر الجيري المسحوق مباشرة على مركز حزام الناقل.

نظرًا لأن بعض القطع وصلت إلى 250 مم في الحجم، أنشأت كل سقوط صدمة محلية قوية. انتقلت القوة عبر الحزام إلى البكرات أسفل.

استخدم قسم الناقل الأصلي بكرات الحوض الفولاذية القياسية. قدمت هذه البكرات دعمًا أساسيًا للحزام، ولكن كانت لديها قدرة تضامن قليلة.

بمرور الوقت، تطورت منطقة التحميل عدة مشاكل مرتبطة.

ثقب الحزام وتضرر الغطاء

ضربت حواف الحجر الجيري الحادة نفس قسم الحزام بشكل متكرر. تطور الغطاء العلوي قطعًا عميقاً وثقوبًا. في المناطق الأكثر خطورة، أثرت الصدمة أيضًا على الطبقات الداخلية للحزام.

أعمدة مائلة وبكرات مسكوبة

نقلت الأغلفة الصلبة للبكرات الفولاذية جزءًا كبيرًا من الصدمة مباشرة إلى الأعمدة والمحامل. تسبب الصدمات المتكررة حركة الأعمدة، وتضرر المحامل، ومسكوب البكرات.

هبوط الحزام بين مجموعات البكرات

تترك مسافة البكرات الأصلية مناطق غير مدعومة أسفل желع. عندما تسقط مادة ثقيلة على الحزام، يتحرك الحزام للأسفل بين البكرات.

تسرب المادة حول الحصيرة

خلق هبوط الحزام فجوات بين الحزام والمطاط الحصيري. هرب الحجر الجيري الدقيق من خلال هذه الفجوات وجمع حول هيكل الناقل.

إرهاق الإطار

تلقت الإطارات الداعمة أحمال صدمة متكررة. بمرور الوقت، زاد هذا خطر الانحناء للواقيات، وتضرر اللحام، وخطأ محاذاة البكرات.

احتاج العميل إلى أكثر من بكرات أقوى. كان يجب مراجعة نظام الدعم الكامل لمنطقة التحميل.

تحليل فشل ناقل حزام بكرات الصدمة

قبل اختيار ترتيب جديد لناقل حزام بكرات الصدمة، تم دراسة ظروف التحميل كنظام كامل واحد.

تضمنت العوامل الرئيسية كتلة المادة، وحجم القطعة، وارتفاع السقوط، وعرض الحزام، وسرعة الحزام، ومسافة البكرات، وقوة الإطار الحالي.

حددت المراجعة ثلاثة أسباب رئيسية للفشل.

أولاً، لم تتمكن البكرات القياسية من امتصاص ما يكفي من طاقة الصدمة. سطحها الفولاذي قدم القوة ولكن حركة مرنة بسيطة جدًا.

ثانياً، سمحت المسافة بين مجموعات البكرات للحزام بالهبوط. لذلك، حتى لو ظل أحد البكرات في حالة جيدة، لم تقدم منطقة التحميل الكاملة دعمًا مستمرًا.

ثالثًا، تلقت المحامل والأعمدة الكثير من الصدمة المباشرة. بمجرد تلف محمل، توقف البكرات عن الدوران. ثم مر الحزام المتحرك فوق سطح فولاذي ثابت، مما خلق حرارة وتباين إضافي.

يجب أن يحل الحل:

• امتصاص الصدمات المتكررة للمواد
• دعم الحزام عبر منطقة التحميل الكاملة
• حماية المحامل من الصدمة والغبار
• تقليل حركة الحزام أسفل الحصيرة
• تناسب هيكل الناقل الحالي
• تحمل التشغيل الصناعي المستمر
• تبسيط استبدال البكرات في المستقبل

تصميم حل بكرات الصدمة للناقل

دمج حل بكرات الصدمة للناقل النهائي التضامن المطاطي، والتعزيز الهيكلي، والمسافة الداعمة الأقرب.

بدلاً من الاعتماد على ميزة تصميم واحدة، استخدم النظام عدة أجزاء تعمل معًا:

• حلقات صدمة مطاطية عالية المرونة
• أنابيب بكرات فولاذية سميكة
• أعمدة صلبة مصقولة
• محامل مكثفة
• أقمار محامل قوية
• أختام لابيرينث متعددة المراحل
• شحوم مقاومة للماء
• إطارات بكرات الصدمة مصقولة
• تقليل المسافة أسفل желع النقل

سمح هذا التصميم المدمج للحلقات الصدمة بامتصاص الصدمة الأولى. في الوقت نفسه، دعمت غلاف البكرات والأعمدة والإطار الحمل المتبقي.

خلقت المسافة الأقرب أيضًا سطحًا داعمًا أكثر استمرارًا أسفل حزام الناقل.

بناء حلقة صدمة مطاطية للبكرات

استخدمت البكرات المحدثة حلقات مطاطية منفصلة مثبتة حول أنبوب فولاذي سميكة.

عندما ضرب الحجر الجيري الحزام، ضغطت حلقات المطاط. ساعدت هذه الحركة على امتصاص وتوزيع الصدمة قبل أن تصل إلى أجزاء البكرات الداخلية.

تم اختيار حلقات منفصلة بدلاً من سطح اتصال فولاذي صلب واحد لأنها قدمت عدة فوائد:

• امتصاص صدمة أفضل
• قوة ذروة أقل على الحزام
• اهتزاز أقل
• تقليل الصدمة المباشرة على المحامل
• ضغط محلي تحت قطع المادة الكبيرة
• حماية إضافية لغلاف الفولاذ
• اتصال أهون في نقطة التحميل

كانت جودة المطاط مهمة. كانت المادة بحاجة إلى مرونة كافية لتضامن الصدمة. ومع ذلك، كانت بحاجة أيضًا إلى صلابة كافية لاحتفاظها بثقتها تحت الحزام المحمل.

إذا كانت الحلقات太软، يمكن أن تتشوه تحت الضغط المستمر. إذا كانت слишком صلبة، ستنقل المزيد من القوة إلى البكرات والإطار.

لذلك، تم اختيار مادة الحلقة وفقًا لحجم المادة، وارتفاع السقوط، والحمل العمل.

تصميم عمود و محمل لبكرات الصدمة

كانت مجموعة العمود والمحمل يجب أن تدعم كلاً من الحمل العادي للحزام والصدمة الديناميكية المتكررة.

للمشروع هذا، استخدم بكرات الصدمة عمودًا فولاذيًا صلبًا بقياس 40 مم. ساعد العمود الأكبر في التحكم في الانحناء تحت قوى التحميل العالية.

تم أيضًا اختيار محامل كروية عميقة الخروج المكثفة مع فجوة داخلية C3. قدم هذا التصميم للمحامل مساحة للحركة الحرارية العادية أثناء التشغيل المستمر.

كانت أقمار المحامل مصقولة ومتصلة بشكل آمن بأنبوب البكرات. ساعد هذا في الحفاظ على محاذاة المحامل عندما تتلقى البكرات أحمال مفاجئة.

تم تصميم الهيكل الكامل لتقليل:

• انحراف العمود
• تضرر ساق المحمل
• حركة القمار
• دوران بكرات غير متساوٍ
• مسكوب المحامل المبكر
• الحرارة الناتجة عن محاذاة ضعيفة

لن يكون الغلاف الخارجي القوي وحده قد حل المشكلة الأصلية. كانت الأجزاء الداخلية بحاجة أيضًا إلى مطابقة الواجب الصدمي.

أختام بكرات الصدمة لمحطة حجر جيري غبارية

كان هناك غبار حجر جيري دقيق في جميع أنحاء منطقة النقل. لذلك، كانت حماية المحامل جزءًا مهمًا آخر من التصميم.

يمكن للغبار الدخول إلى بكرات ذات أختم ضعيف ومزج مع شحوم المحامل. ثم يصبح الخليط خشنًا. نتيجة لذلك، يزداد احتكال المحامل وقد يتوقف البكرات عن الدوران في النهاية.

استخدمت بكرات المشروع بنية أختم لابيرينث متعددة المراحل. أنشأت الأختام مسارًا أطول وأصعب بين البيئة الخارجية وحجرة المحامل.

بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام شحوم تركيبية مقاومة للماء داخل منطقة المحامل.

ساعد نظام الأختام والزيادة:

• تحديد دخول الغبار
• تقليل التعرض للماء
• الاحتفاظ بالشحوم
• حماية أسطح المحامل
• الحفاظ على دوران ألسن
• تقليل خطر المسكوب المبكر

يجب أن تحمي الأختام المحامل دون خلق الكثير من المقاومة. لذلك، ظل التحكم في الأبعاد أثناء الإنتاج والتجميع مهمًا.

تعزيز إطار بكرات الصدمة

حمل إطار بكرات الصدمة البكرات ونقل الحمل العمل إلى هيكل الناقل.

في النظام الأصلي، ساهم الصدمات المتكررة في إرهاق الإطار وتشوهه. لذلك، لن يكون استبدال البكرات وحده قد قدم حلًا كاملاً.

تم تصميم الإطارات المحدثة ل:

• حمل البكرات بزاوية الحوض المطلوبة
• الحفاظ على مواضع عمودية مستقرة
• مقاومة التحميل العمودي المتكرر
• تقليل الحركة غير المرغوب فيها
• تناسب نقاط التثبيت للناقل الحالي
• دعم مسافة بكرات أقرب