Étude de cas sur les galets d'impact : Protection d'un convoyeur de calcaire à chute élevée

Un point de chargement est l'une des sections les plus sollicitées d'un convoyeur à bande. De grandes pièces de matériau tombent sur une petite zone de la bande. En conséquence, la bande, les rouleaux, les roulements et le châssis de support doivent absorber des chocs répétés.

Cette étude de cas explique comment une exploitation de traitement de calcaire en Afrique du Sud a modernisé un point de transfert à grande chute avec une solution d'idler anti-choc robuste.

Le convoyeur existant présentait des dommages fréquents à la bande, des rouleaux défectueux, des déversements de matériau et une déformation du châssis. Les rouleaux en acier standard pouvaient supporter la bande lors du transport normal. Cependant, ils ne pouvaient pas absorber le fort choc créé par de grandes pièces de calcaire tombant d'une hauteur de 3,2 mètres.

Pour résoudre le problème, la zone de chargement a été équipée de rouleaux d'idler anti-choc à anneaux en caoutchouc, d'arbres renforcés, de roulements protégés et de châssis de support plus robustes. L'espacement entre les ensembles d'idlers a également été réduit.

Après 14 mois de fonctionnement, le système modernisé a montré des améliorations claires en matière de protection de la bande, de fiabilité des rouleaux et de stabilité de la zone de chargement.

Aperçu du projet d'idler anti-choc

Le projet concernait une installation de concassage de calcaire et de manutention de matériaux en vrac dans la région du Free State en Afrique du Sud. Le convoyeur transportait du calcaire concassé d'une goulotte de transfert à l'étape de traitement suivante.

Les conditions principales du projet comprenaient:

• Industrie: extraction de roche dure et traitement de carriere
• Matériau: calcaire concassé
• Densité du matériau: environ 1,6 t/m³
• Taille maximale des morceaux: 250 mm
• Largeur de la bande du convoyeur: 1 600 mm
• Vitesse de la bande: 3,2 m/s
• Hauteur de chute du matériau: 3,2 mètres
• Environnement: poussière abondante et vibrations continues
• Composants principaux: rouleaux anti-choc à anneaux en caoutchouc et ensembles d'idlers anti-choc renforcés
• Référence de conception: exigences de chargement CEMA E et ISO 5048

Le nom de l'entreprise cliente reste confidentiel. Cependant, les conditions de travail et les données du projet sont conservées pour montrer comment la solution a été développée.

Défi de l'idler anti-choc au point de transfert

La goulotte de transfert créait une force de chargement concentrée. Le calcaire concassé tombait directement sur le centre de la bande du convoyeur.

Parce que certaines pièces atteignaient 250 mm de taille, chaque chute créait un fort choc local. La force passait à travers la bande et到达 les rouleaux en dessous.

La section du convoyeur originale utilisait des rouleaux en acier standard à goulotte. Ces rouleaux fournissaient un support de base à la bande, mais ils avaient une capacité d'amortissement limitée.

Au fil du temps, la zone de chargement a développé plusieurs problèmes liés.

Perforations de la bande et dommages au revêtement

Les bords tranchants du calcaire frappaient répétitivement la même section de la bande. Le revêtement supérieur développait des coupures profondes et des perforations. Dans les zones plus graves, le choc affectait également les couches internes de la bande.

Arbres courbés et rouleaux bloqués

Les enveloppes de rouleaux en acier rigides transmettaient une grande partie du choc directement aux arbres et aux roulements. Les chocs répétés causaient un mouvement de l'arbre, des dommages aux roulements et un blocage des rouleaux.

Affaissement de la bande entre les ensembles d'idlers

L'espacement original des idlers laissait des zones non supportées sous la goulotte. Lorsque du matériau lourd atterrissait sur la bande, la bande se déplaçait vers le bas entre les rouleaux.

Fuite de matériau autour de la jupe

L'affaissement de la bande créait des espaces entre la bande et le caoutchouc de la jupe. Du calcaire fin s'échappait à travers ces espaces et se accumulait autour de la structure du convoyeur.

Fatigue du châssis

Les châssis de support recevaient des charges de choc répétitives. Au fil du temps, cela augmentait le risque de supports courbés, de soudures endommagées et d'un alignement pauvre des rouleaux.

Le client avait besoin de plus qu'un rouleau plus robuste. Le système de support complet de la zone de chargement devait être revu.

Analyse des pannes du convoyeur à bande avec idler anti-choc

Avant de sélectionner un nouvel arrangement de convoyeur à bande avec idler anti-choc, les conditions de chargement ont été étudiées comme un système complet.

Les facteurs principaux comprenaient la masse du matériau, la taille des morceaux, la hauteur de chute, la largeur de la bande, la vitesse de la bande, l'espacement des rouleaux et la résistance du châssis existant.

L'examen a identifié trois causes principales des pannes.

Premièrement, les rouleaux standard ne pouvaient pas absorber assez d'énergie de choc. Leurs surfaces en acier fournissaient de la résistance mais très peu de mouvement élastique.

Deuxièmement, l'espace entre les ensembles d'idlers permettait à la bande de s'affaisser. Par conséquent, même si un rouleau restait en bon état, la zone de chargement complète ne fournissait pas de support continu.

Troisièmement, les roulements et les arbres recevaient trop de choc direct. Une fois qu'un roulement était endommagé, le rouleau arrêtait de tourner. La bande en mouvement passait alors sur une surface en acier fixe, ce qui créait de la chaleur et une usure supplémentaire.

La solution devait:

• Absorber les chocs répétés du matériau
• Supporter la bande sur toute la zone de chargement
• Protéger les roulements contre les chocs et la poussière
• Réduire le mouvement de la bande sous la jupe
• S'adapter à la structure existante du convoyeur
• Résister à un fonctionnement industriel continu
• Simplifier le remplacement futur des rouleaux

Conception de la solution d'idler anti-choc pour convoyeur

La solution finale d'idler anti-choc pour convoyeur combinait amortissement en caoutchouc, renforcement structurel et espacement de support plus serré.

Au lieu de compter sur une seule caractéristique de conception, le système utilisait plusieurs pièces qui fonctionnaient ensemble:

• Anneaux anti-choc en caoutchouc à haute élasticité
• Tubes de rouleau en acier épais
• Arbres solides renforcés
• Roulements robustes
• Logements de roulement solides
• Jointures labyrinthiques multi-étages
• Graisse résistante à l'eau
• Châssis d'idlers anti-choc renforcés
• Espacement réduit sous la goulotte de transfert

Cette conception combinée permettait aux anneaux anti-choc d'absorber le premier choc. Dans le même temps, l'enveloppe du rouleau, l'arbre et le châssis supportaient la charge restante.

L'espacement plus serré créait également une surface de support plus continue sous la bande du convoyeur.

Construction de l'anneau en caoutchouc de l'idler anti-choc

Les rouleaux modernisés utilisaient des anneaux en caoutchouc séparés montés autour d'un tube en acier épais.

Lorsque le calcaire frappait la bande, les anneaux en caoutchouc se comprimaient. Ce mouvement aidait à absorber et à disperser le choc avant qu'il n'atteigne les pièces internes du rouleau.

Des anneaux séparés ont été sélectionnés au lieu d'une surface de contact en acier rigide car ils offraient plusieurs avantages:

• Meilleur absorption des chocs
• Force de pic inférieure sur la bande
• Moins de vibrations
• Réduction du choc direct sur les roulements
• Compression locale sous de grandes pièces de matériau
• Protection supplémentaire pour l'enveloppe en acier
• Contact plus silencieux au point de chargement

La qualité du caoutchouc était importante. Le matériau devait avoir suffisamment de flexibilité pour amortir le choc. Cependant, il devait aussi avoir suffisamment de dureté pour conserver sa forme sous la bande chargée.

Si les anneaux étaient trop mous, ils pourraient se déformer sous une pression continue. Si ils étaient trop durs, ils transféreraient plus de force au rouleau et au châssis.

Par conséquent, le matériau de l'anneau a été sélectionné selon la taille du matériau, la hauteur de chute et la charge de travail.

Conception de l'arbre et du roulement du rouleau d'idler anti-choc

L'ensemble arbre-roulement devait supporter à la fois la charge normale de la bande et les chocs dynamiques répétés.

Pour ce projet, le rouleau d'idler anti-choc utilisait un arbre en acier solide de 40 mm. L'arbre plus grand aidait à contrôler la flexion sous des forces de chargement élevées.

Des roulements à billes à gorge profonde robustes avec jeu interne C3 ont également été sélectionnés. Cette conception de roulement fournissait de l'espace pour le mouvement thermique normal lors du fonctionnement continu.

Les logements de roulement étaient renforcés et solidement connectés au tube du rouleau. Cela aidait à maintenir l'alignement du roulement lorsque le rouleau recevait des charges soudaines.

La structure complète a été conçue pour réduire:

• Déflection de l'arbre
• Dommages à la course du roulement
• Mouvement du logement
• Rotation inégale du rouleau
• Blocage précoce du roulement
• Chaleur causée par un mauvais alignement

Une enveloppe externe solide seule n'aurait pas résolu le problème original. Les pièces internes devaient aussi correspondre à la charge anti-choc.

Système d'étanchéité de l'idler anti-choc pour une usine de calcaire poussiéreuse

De la poussière de calcaire fine était présente dans toute la zone de transfert. Par conséquent, la protection des roulements était une autre partie importante de la conception.

La poussière peut entrer dans un rouleau mal étanché et se mélanger à la graisse du roulement. Le mélange devient alors abrasif. En conséquence, le frottement du roulement augmente et le rouleau peut éventuellement arrêter de tourner.

Les rouleaux du projet utilisaient une structure d'étanchéité labyrinthique multi-étages. Le joint créait un chemin plus long et plus difficile entre l'environnement extérieur et la chambre du roulement.

De plus, une graisse synthétique résistante à l'eau a été utilisée à l'intérieur de la zone du roulement.

Le système d'étanchéité et de lubrification a aidé:

• Limiter l'entrée de poussière
• Réduire l'exposition à l'humidité
• Retenir la graisse
• Protéger les surfaces des roulements
• Maintenir une rotation plus fluide
• Réduire le risque de blocage prématuré

Un joint doit protéger le roulement sans créer trop de résistance. Par conséquent, le contrôle dimensionnel lors de la production et de l'assemblage est resté important.

Renforcement du châssis de l'idler anti-choc

Le châssis de l'idler anti-choc portait les rouleaux et transmettait la charge de travail à la structure du convoyeur.

Dans le système original, les chocs répétés contribuaient à la fatigue et à la déformation du châssis. Par conséquent, le remplacement des rouleaux seul n'aurait pas fourni une solution complète.

Les châssis modernisés ont été conçus pour:

• Maintenir les rouleaux à l'angle de goulotte requis
• Maintenir des positions stables de l'arbre
• Résister aux chargements verticaux répétés
• Réduire les mouvements indésirables
• S'adapter aux points de montage existants du convoyeur