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Le bon couple dans le bon endroit

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Sélection et installation optimales des butées pour des systèmes de convoyeur

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Si laisse aller sont déployés comme butées, ils sont entièrement consacrés à la sécurité opérationnelle et de travail. Dans les systèmes d'entraînement des systèmes de convoyeur, ils empêchent le mouvement inverse des bandes de conveyeur quand des travaux d'entretien sont menés à bien, dans des situations d'arrêt d'urgence ou pendant les pannes de courant. En cet article de spécialiste, les différents types de butées disponibles et ce que vous devez prendre en compte en les choisissant et en installant sont discutés par quelqu'un qui sait de ce qu'il parle. Thomas Heubach auteur était non seulement Président de l'équipe de recherche de Forschungsvereinigung Antriebstechnik (FVA) pour plus de 15 ans, il est également le chef de division à RINGSPANN, le principal fabricant mondial d'industriel laisse aller.

Quand les systèmes d'entraînement des systèmes de bande de conveyeur ou des convoyeurs de seau sont en fonction, ils habituellement sont employés sécurité à rapidement et du transport les marchandises en vrac vers le haut. Tous les exploitants de l'installation sont tout naturellement unis dans leur désir pour le 24/7 fonctionnement continu sans problème. Les seules raisons que ces systèmes devraient être arrêtés sont pour des entretiens ou dans les urgences. En pareil cas, butées (ou freins) empêcher le mouvement inverse des bandes de conveyeur – si la puissance échoue ou le moteur est coupé. L'emplacement d'installation des butées (BS) dépend de la conception d'un système de convoyeur. Dans les systèmes petits et moyens il est commun pour les placer directement sur les moteurs ou dans les boîtes de vitesse. Dans de grands systèmes de convoyeur, les grands BS sont souvent montés sur l'axe de transport entre l'incidence de piédestal et l'axe de sortie de la boîte de vitesse.

PARTIE I

Rapide ou en courant lentement laissez aller

Le mode opérationnel normal d'une butée est l'opération indépendante. La transmission de couple a lieu seulement quand la vitesse de convoyeur revient à zéro de la vitesse nominale. Les butées devraient donc courir sans usage en fonctionnement le fonctionnement normal et le réaliser aussi long une durée de vie comme possible. les BS courants sans usage emploient donc les morceaux de fixage spéciaux avec une fonction de décollage. Le décollage de cale est basé sur l'impact de la force centrifuge. Des butées de ce type désigné sous le nom des butées courantes rapides. Aussi peuvent être vues sur le schéma 1 (laissé), elles sont installées sur le premier ou central arbre d'entraînement, ou sur l'axe de moteur. Sur l'axe de sortie d'un embrayage d'entraînement, la vitesse nominale est cependant pas assez pour activer la fonction de décollage. Les butées ont monté ici utilisent donc les films d'huile hydrodynamiques pour prolonger la durée de vie. Elles sont décrites en tant que butées fonctionnantes lentement (le schéma 1, droite).

Des systèmes de convoyeur modernes sont souvent actionnés avec les commandes multiples qui peuvent être coupées individuellement en quelques phases des besoins en énergie inférieure et qui – en cas de l'échec d'une commande – se protéger. Les BS sont choisis ici par les diverses positions d'installation qui sont sujettes cependant respectivement à de différentes conditions de couple. Il est donc essentiel pour de grands systèmes de convoyeur avec les commandes et les butées multiples pour avoir un système parfaitement coordonné de la répartition des charges. Dans ce cas, la sélection des BS droits est une tâche complexe.

Le comportement dynamique des BS – en particulier dans des bandes de conveyeur inclinées – est un facteur clé dans leur sélection. Les analyses nombreuses ont par la présente prouvé que la position d'installation des BS a une grande influence sur le couple exigé – et tous les frais d'exploitation : Tandis que la condition de couple se comporte linéaire aux rapports de vitesse, les coûts pour les BS en grande partie ne se comportent pas linéaire. Aussi peut être vue sur le schéma 2, la dépense coûtée comme pourcentage varie de manière significative selon la position d'installation. Dans l'exemple utilisé ici, les BS avec le décollage de cale sur le deuxième axe intermédiaire de la boîte de vitesse sont approximativement 90 pour cent meilleur marché que les BS lentement courants sur l'axe de poulie de convoyeur. La version courante rapide est également plus économique ; le décollage de cale assure également son opération sans usage et longue durée de vie.

Systèmes de convoyeur avec les commandes simples

D'abord considérons l'exemple d'une sélection standard des BS pour un système avec une commande simple : Ici, en raison des caractéristiques non linéaires de ressort de torsion des éléments de fixage (aux BS) pendant le moment de la transmission de couple, et en raison du comportement dynamique de tous les éléments restants dans la boîte de vitesse, un facteur de sélection doit être déterminé. Selon la condition, les fabricants des BS recommandent un facteur de entre 2,6 et 3,5 fois le couple maximum des BS. Cette valeur est placée conservativement et dépend des différentes variables qui ont une influence significative sur le comportement dynamique du système entier – tel que l'inclination de ceinture et l'efficacité du système d'entraînement. Les programmes modernes d'analyse tels que DRESP pour des oscillations de torsion – développées par le Forschungsvereinigung allemand Antriebstechnik (FVA) – permettent maintenant pour simuler le processus d'un système complet d'entraînement avec toutes les vraies inertie, rigidité et transmissions. Ceci permet également pour s'appliquer des forces, des caractéristiques de couple et des effets spécifiques aux modèles de calcul.

Deux serrures dans la simulation de DRESP

Le schéma 3 montre le modèle de DRESP d'un seul groupe de transmission, où les BS courants rapides avec le décollage de cale sont montés sur le premier axe intermédiaire de la boîte de vitesse. Tandis que la fonction de décollage n'est pas appropriée pour le calcul de son couple, la rigidité de torsion non linéaire influence la dynamique entière du groupe d'entraînement. Cet aspect est incorporé au calcul – juste comme tous autres inertias et rigidité disponibles.

Dans l'exemple, un couple ml de charge de 650 000 nanomètre est appliqué à la poulie de convoyeur. Dans l'état initial, la poulie tourne à une vitesse nominale de 26 t/mn tandis que toutes autres pièces en rotation tournent à une vitesse selon les rapports de vitesse. Le schéma 4 montre le freinage calculé du tambour et la charge en résultant dans aux BS : La vitesse de la poulie de convoyeur retombe lentement de la vitesse nominale à 0 t/mn, et les BS doivent tenir la charge après 19 secondes. Elle est sujette par la présente à un couple maximal de 91 000 nanomètre. Le système « palpite » trois à quatre fois avant qu'il se tient et les BS tiennent le couple nominal du couple ml de charge. Dans cet exemple, le rapport entre le couple maximal et nominal est 2,75. Le couple maximal dépend de la rigidité de tous les composants. (Il peut être plus grand si élastomère saisit ou d'autres composants non linéaires sont installés.)

Pour la deuxième simulation, les BS lentement courants sont montés directement sur la poulie de convoyeur (J6) – avec la même conception de système qu'avant. Le résultat peut être vu sur le schéma 5 : De nouveau, les arrêts de système après 19 secondes ; maintenant, cependant, le couple maximal est 1 800 000 nanomètre. Le rapport entre le couple maximal et nominal s'élève dans ce cas à 2,6. Ceci signifie que le comportement dynamique correspond rudement à celui de la disposition aux BS courants rapides ; le facteur de sélection est également semblable. Un avantage des BS lentement courants, cependant, est que l'embrayage d'entraînement n'est pas sous la tension après l'arrêt de système. Il est – comme précédemment mentionné – beaucoup plus cher.

PARTIE II

Systèmes de convoyeur avec les commandes multiples

En choisissant les BS pour des systèmes de convoyeur avec les commandes multiples, il doit être pris en compte que, en cas d'une procédure de arrêt, les couples sont distribué inégalement aux commandes et au BSs individuels. Principalement, en cas d'un arrêt d'usine, de la boîte de retour entière de couple, en raison des différences dans le jeu radial et l'élasticité des commandes affectées, mensonge sur les BS simples ! Dans les systèmes qui sont équipés des BS standard, de l'embrayage individuel d'entraînement et des BS doit donc être conçu de façon qu'ils puissent prendre le couple de retour entier du système de convoyeur pour assurer sa sécurité opérationnelle. Un système de la répartition des charges qui protège la boîte de vitesse contre la surcharge et les couples maximaux dynamiques pendant le processus de verrouillage est donc extrêmement important pour des bandes de conveyeur avec les commandes multiples.

Le problème de la distribution inégale de couple pendant un processus de verrouillage peut cependant également être résolu à l'aide des BS avec les limiteurs de couple (TL). La limitation de couple intégrée dans la butée glisse temporairement dès que le couple de cible (M.) sera dépassé – jusqu'aux BS restants entrez en vigueur en succession. De cette façon le couple de retour entier du système de convoyeur est distribuée à travers l'embrayage et le BSs individuels d'entraînement. Des couples maximaux dynamiques sont réduits et l'embrayage d'entraînement sont protégés.

Cette répartition des charges « de collaboration » est montrée sur le schéma 6 : Si le système s'arrête, les BS 1 détiennent une part de la charge jusqu'à ce que le couple de glissement (M.) du limiteur de couple soit atteint. Les glissements des BS 1 pour compenser toutes différences de jeu, d'élasticité et de frottement avant que les BS 2 prennent la part restante de charge. Les couples maximaux dynamiques ne se produisent pas puisque le limiteur de couple aux BS 2 glisse également au couple de cible. Le diagramme prouve également qu'une butée sans TL doit être beaucoup plus haute pour tenir le couple de l'opération d'inversion. L'utilisateur doit prendre en compte les effets dynamiques : L'utilisation des butées sans TL rend nécessaire l'utilisation des butées avec de plus grandes capacités de couple.

Les fabricants de butée recommandent un facteur de sélection de 1,2 pour des butées avec un TL. Ce facteur de sélection est beaucoup inférieur à celui des butées sans cette caractéristique puisque des crêtes dynamiques sont évitées et grâce réduite au glissement provisoire.

Butée courante rapide avec le TL dans un double système d'entraînement

Le schéma 7 montre le modèle d'analyse de DRESP d'un groupe d'entraînement avec deux boîtes de vitesse. Contrairement à l'illustration du seul groupe de transmission, ici un TL est mis en application avec un ensemble glissant le couple de 42 000 nanomètre entre la butée et la construction environnante. Deux boîtes de vitesse (laissées/droit) sont en contact avec la poulie de convoyeur et un couple de charge de 1 300 000 que le nanomètre est simulé sur le tambour. Petit un couple de jeu radial et de traînée sont appliqués au groupe d'entraînement du côté droit. Le jeu radial produit d'un retard dû au couple d'entrave. Ceci correspond à de vrais événements puisque le frottement de deux boîtes de vitesse n'est jamais identique. Aussi a été déjà montré dans l'exemple de la commande simple, la poulie de convoyeur tourne au commencement à une vitesse nominale de 26 t/mn, et les composants restants tournent à une vitesse selon le rapport de vitesse.

Le résultat est affiché sur le schéma 8 : Comme avant, les arrêts de système après 19 secondes. Les BS du côté gauche du groupe d'entraînement tiennent la charge jusqu'à ce que le limiteur de couple atteigne le couple de glissement. Il glisse approximativement 0,5 secondes jusqu'à ce que le côté droit ait équilibré le jeu radial et les deuxièmes BS sont déclenchés. En raison de l'énergie dynamique, glissement des BS ensemble et abaisser les couples maximaux dynamiques dans le groupe d'entraînement. Les butées partagent donc la charge. Une légère différence dans le couple se tenant peut cependant être vue quand le système vient finalement à un arrêt.

La simulation permet également pour voir l'importance de la répartition des charges puisqu'elle montre la répartition des charges inégale au début du processus de verrouillage. Sans répartition des charges, l'embrayage d'entraînement et les BS doivent être choisis de façon qu'ils tiennent la charge entière, y compris les couples maximaux dynamiques des deux groupes d'entraînement.

La simulation explique que les BS avec des limiteurs de couple réalisent une répartition des charges efficace. C'est absolument nécessaire afin de réduire les couples maximaux dans les commandes multiples. Comme décrit, l'utilisation du fonctionnement rapide BS réduit déjà tous les frais d'exploitation. L'utilisation des BS avec le couple limitant des services pour réduire plus loin des coûts et en même temps pour augmenter la sécurité opérationnelle du système d'entraînement.

PARTIE III

Caractéristiques de qualité pour des butées avec le TL

Le déploiement dur et les conditions environnantes aux systèmes de convoyeur – en particulier dans le transport en vrac de marchandises du minerai de fer, charbon, de cuivre et semblable – fortes demandes d'endroit sur la conception des BS. En même temps, l'utilisateur s'attend à des structures extrêmement fiables qui peuvent être actionnées depuis de nombreuses années sans exiger l'utilisation des outils spéciaux ou de l'équipement de spécialiste. Les relations entre la capacité de couple et la taille de construction sont un facteur central dans le développement des BS modernes.

Le dernier design compact des BS avec la limitation de couple est montré sur le schéma 9. L'anneau intérieur avec la cage de fixage de morceau est par la présente identique aux régions intérieures des BS standard courants rapides avec une fonction de décollage. Ceci signifie que les BS courent sans usage en laissant aller l'opération et réalisent ainsi une longue durée de vie. L'anneau externe est situé entre les doublures de frottement qui sont dans la maille avec le logement par des ressorts de disque. En conséquence, ce type des BS peut transmettre des couples jusqu'au couple de glissement préréglé – déterminé par la force des ressorts, du coefficient de frottement et du rayon de frottement des doublures de frottement. Généralement ce qui suit s'applique : Ce couple est toujours inférieur à la capacité maximum de couple des BS.

Les doublures de frottement doivent être conçues pour une pression extérieure élevée – aussi de réduire les dimensions du TL. Afin de réaliser le couple doux limitant entre se tenir et glissant, on devrait préférer un matériel de frottement en lequel les valeurs statiques et dynamiques du coefficient de frottement sont semblables. Bien qu'il y ait seulement les mouvements relatifs relativement petits du résultat externe d'anneau aux BS en réalisant les couples de glissement, les doublures de frottement sont sujets en effet à l'usage à long terme. La résistance forte à porter est cependant une nécessité pendant une longue durée de vie et un niveau élevé de sécurité opérationnelle. Le carbone est donc particulièrement bien adapté comme matériel pour les doublures de frottement. Les chiffres du carbone en termes de frottement dynamique et pression extérieure permise par rapport aux matériaux organiques ou agglomérés sont excellents. Et, puisque les doublures de frottement permettent des couples de glissement plus élevés, il est possible de doubler la capacité de couple des BS tout en gardant ses dimensions externes !

Fonction de libération – purement mécanique

En fonctionnement le fonctionnement normal, les BS sont en laissant aller l'opération et les morceaux de fixage se tournent sans contact vers l'anneau externe. La bande de conveyeur vient de temps en temps à un arrêt, et les BS empêchent le mouvement inverse. En particulier en étant déployé dans les systèmes d'entraînement qui doivent se tenir sous la charge, il semble raisonnable d'équiper en plus les BS d'un dispositif contrôlable de libération. Puisque c'est comment – par exemple en cas d'un arrêt du système de convoyeur – la version de la bande de conveyeur ou du mouvement inverse du système de convoyeur est effectuée d'une façon commandée. Quoiqu'une telle fonction de version soit rarement utilisée, il doit encore être possible de l'activer immédiatement en dépit de longues périodes de repos. Puisque les BS sont sujets également à des influences environnementales (la température, la poussière, pluie etc.), la conception de la fonction de version doit être robuste et fiable. La solution purement mécanique devrait donc être favorisée, techniquement et en termes de coûts – en particulier puisque l'utilisateur veut éviter l'utilisation de l'équipement de spécialiste (par exemple pompes à huile spéciales) dans la mesure du possible.

La dernière génération – maintenant breveté – d'un dispositif si mécanique de libération peut être vue sur le schéma 10 : Trois petits paquets avec des cales sont situés dans le logement des BS. Ces cales augmentent la force axiale des vis (rapport 1 de puissance : 5) et elles sont également employés pour sortir le limiteur de couple. Le dispositif est scellé et les pièces mobiles sont équipées des surfaces métalliques durcies pour empêcher la corrosion de frottement. Le rajustement des cales – en activant le TL – est effectué par les ressorts. Le dispositif de version est actionné très facilement utilisant une clé de vis conventionnelle. Les outils spéciaux tels qu'une pompe hydraulique ne sont pas nécessaires pour la manipulation de cette solution mécanique robuste.

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