XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020
Измерение параметров полимерных роликов конвейеров
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Полимерные ролики для конвейеров являются более удобным элементом конвейерной системы, чем металлические ролики. Полимерные ролики отличаются корпусом, сделанным из пластмассовых материалов (ПУ, ПВХ, полиэтилен и т.д.). Ролики полимерные конвейерные имеют ряд главных преимуществ:
устойчивость к воздействию разных химических соединений, реакций, внешних сред;
срок службы полимерных роликов в разы выше за счет устойчивости к кислотам, щелочам и коррозии;
имеют меньший вес, не повреждая транспортерную ленту, при такой же жесткости, как и у металлического изделия;
отсутствие лишнего шума, которое обеспечивает конструкция пластмассового изделия;
отсутствие прилипания сыпучих веществ к поверхности роликов и др.
Преимущества полимерных конвейерных роликов:
Технология изготовления корпуса полимерного конвейерного роликаобеспечивает соосность посадочных отверстий подшипников и его рабочей поверхности, что в сочетании с демпфирующей способностью полимера снижает влияние динамических нагрузок на подшипники.
Высокая продольная жесткость корпуса не вызывает в его краевых частях значительных циклических и знакопеременных изгибающих моментов. Таким образом, исключается перекос и защемление тел вращения от чрезмерных односторонних нагрузок.
Особенности конструкции корпуса в сочетании с высокой герметичностью уплотнений, препятствующей проникновению пыли в рабочую зону подшипников, предотвращает заклинивание роликов. Заклинивание роликов - основная причина повышенного износа, а иногда и подреза конвейерной ленты!
Простота конструкции ролика позволяет покупателям производить их разборку и сборку самостоятельно, заменяя изношенные элементы, и повторно использовать подвергшиеся наименьшему износу при эксплуатации.
Шероховатость поверхности обеспечивает лучшее сцепление наклонного ролика с лентой конвейера, предотвращает его проскальзывание и односторонний износ.
Большой ресурс эксплуатации.
Приемлемая цена.
Корпуса конвейерных роликов изготовлены из износостойкой полимерной композиции, усиленной армирующим наполнителем.
Для особо тяжелых условий эксплуатации в качестве полимера используется полиамид 6, отличающийся очень высокой стойкостью к износу, а также высокой усталостной прочностью, жесткостью, твердостью и вязкостью. Корпус изготавливается последовательным нагревом композиции до температуры ее размягчения, с последующей формовкой в пресс-форме. При таком способе изготовления рабочая поверхность ролика и посадочные отверстия под подшипники формируются одновременно - одной прессовкой.
В результате обеспечивается их соосность, что в сочетании с демпфирующими свойствами полимера, минимизирует динамические нагрузки на подшипники и снижает риск аварийного заклинивания роликов при работе. Этой же цели способствует высокая жесткость конструкции корпуса, препятствующая возникновению в его краевых частях значительных циклических и знакопеременных изгибающих моментов.
В данной статье рассмотрим данные программе ANSYS и строим графики.
Для начала работы в программе ANSYS мы вставляем специальные коды.
! SAVE, file,db,
! /COM,ANSYS RELEASE 14.0 UP20111024 14:14:01 11/11/2019
! SAVE, file,db,
! SAVE, file,db,
/FILNAME,Rolik,0
!*
/NOPR
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,1
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,0
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,0
KEYW,PR_MULTI,0
KEYW,PR_CFD,0
/GO
!*
! /COM,
! /COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:
! /COM, Structural
!*
/NOPR
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,1
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,0
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,0
KEYW,PR_MULTI,0
KEYW,PR_CFD,0
/GO
!*
! /COM,
! /COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:
! /COM, Structural
!*
/PREP7
!*
ET,1,PLANE182
!*
KEYOPT,1,3,1
!*
ET,2,PLANE42
!*
KEYOPT,2,3,1
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0 !Измерение температуры
MPDATA,EX,1,,30000 !Модуль упругости (мягкий)
MPDATA,PRXY,1,,0.4 !Пуасон коэф
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,2,,400000 ! Модуль упругости (твердый)
MPDATA,PRXY,2,,0.3
!Геометрическая схема
T=8
R1=16+6
R2=R1+T
R3=17
L=80
X1= R1*sin(7.5*3.14/180)
X2=R2* sin(7.5*3.14/180)
Y2=sqrt(R3**2-X2**2)
Y1=Y2+t*cos(7.5*3.14/180)
Y3=Y1+L* sin(7.5*3.14/180)
X3=X1+L* cos(7.5*3.14/180)
Y4=Y2+L* sin(7.5*3.14/180)
X4=X2+L* cos(7.5*3.14/180)
K,1, X1, Y1,
K,2, X2, Y2,
K,3, X3, Y3,
K,4, X4, Y4,
A,1,2,4,3
Xc=0
Yc=0
K,5,0,0,
R4=0
CYL4,Xc,Yc,R3,R4,0,90
CM,_Y,AREA
ASEL, , , , 1
CM,_Y1,AREA
CMSEL,S,_Y
!*
CMSEL,S,_Y1
AATT, 1, , 1, 0,
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
!*
CM,_Y,AREA
ASEL, , , , 2
CM,_Y1,AREA
CMSEL,S,_Y
!*
CMSEL,S,_Y1
AATT, 2, , 2, 0,
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
!*
Esize,1,0,
!*
FLST,5,2,5,ORDE,2
FITEM,5,1
FITEM,5,-2
CM,_Y,AREA
ASEL, , , ,P51X
CM,_Y1,AREA
CHKMSH,'AREA'
CMSEL,S,_Y
!*
MSHKEY,1
AMESH,_Y1
MSHKEY,0
!*
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
!*
! /COM, CONTACT PAIR CREATION - START
CM,_NODECM,NODE
CM,_ELEMCM,ELEM
CM,_KPCM,KP
CM,_LINECM,LINE
CM,_AREACM,AREA
CM,_VOLUCM,VOLU
! /GSAV,cwz,gsav,,temp
MP,MU,1,
MAT,1
MP,EMIS,1,7.88860905221e-031
R,3
REAL,3
ET,3,169
ET,4,172
R,3,,,1.0,0.1,0,
RMORE,,,1.0E20,0.0,1.0,
RMORE,0.0,0,1.0,,1.0,0.5
RMORE,0,1.0,1.0,0.0,,1.0
KEYOPT,4,3,0
KEYOPT,4,4,0
KEYOPT,4,5,1
KEYOPT,4,7,0
KEYOPT,4,8,0
KEYOPT,4,9,0
KEYOPT,4,10,2
KEYOPT,4,11,0
KEYOPT,4,12,0
KEYOPT,4,2,0
! Generate the target surface
LSEL,S,,,5
CM,_TARGET,LINE
TYPE,3
NSLL,S,1
ESLN,S,0
ESURF
CMSEL,S,_ELEMCM
! Generate the contact surface
LSEL,S,,,2
CM,_CONTACT,LINE
TYPE,4
NSLL,S,1
ESLN,S,0
ESURF
ALLSEL
ESEL,ALL
ESEL,S,TYPE,,3
ESEL,A,TYPE,,4
ESEL,R,REAL,,3
! /PSYMB,ESYS,1
! /PNUM,TYPE,1
! /NUM,1
! EPLOT
ESEL,ALL
ESEL,S,TYPE,,3
ESEL,A,TYPE,,4
ESEL,R,REAL,,3
CMSEL,A,_NODECM
CMDEL,_NODECM
CMSEL,A,_ELEMCM
CMDEL,_ELEMCM
CMSEL,S,_KPCM
CMDEL,_KPCM
CMSEL,S,_LINECM
CMDEL,_LINECM
CMSEL,S,_AREACM
CMDEL,_AREACM
CMSEL,S,_VOLUCM
CMDEL,_VOLUCM
! /GRES,cwz,gsav
CMDEL,_TARGET
CMDEL,_CONTACT
! /COM, CONTACT PAIR CREATION - END
FLST,2,1,4,ORDE,1
FITEM,2,4
!*
/GO
DL,P51X, ,ALL,
! LGWRITE,'1','lgw','D:\мсм181\',COMMENT
FLST,2,1,4,ORDE,1
FITEM,2,4
!*
/GO
DL,P51X, ,ALL,
! LGWRITE,'1','lgw','D:\мсм181\',COMMENT
LSEL,S, , , 7
NSLL,S,1
ALLSEL,ALL
FLST,4,1360,1,ORDE,2
FITEM,4,1
FITEM,4,-1360
CP,1,UY,P51X
ALLSEL,ALL
FLST,2,1,3,ORDE,1
FITEM,2,5
0,R3,0
X2+5,R3,0
!Расчёт напряжений
/POST1
!Деформированная форма
SET,FIRST
PLDISP,1
!Поля напряжений
AVPRIN,0,0,
PLNSOL,S,X,0,1!Напряжения сигма х
AVPRIN,0,0,
*VWRITE, s,x
A4, E10.3, 2X, D8.2
PLNSOL,S,Y,0,1!Напряжения сигма у
AVPRIN,0,0,
PLNSOL,S,XY,0,1!Напряжения сигма тау ху
AVPRIN,0,0,
!PLNSOL,S,EQV,0,1!Интенсивность !напряжений сигма i
!Графики напряжений вдоль АС
!Определить путь АС по двум точкам, !число разбиений 100
PATH,A1C1,2,30,100! а 30!?
PPATH,1,0,X2,Y2+8,0,0,!Первая координата над крепью выше 0,3 по кровле
PPATH,2,0,X2,Y2-8,0,0,!Вторая !координата точки,
!определяющая путь
!отобразить на путь напряжения сигма х !переменная эс х
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
PDEF,Sx,S,X,AVG!
!отобразить на путь напряжения сигма у, !переменная эс у
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
PDEF,Sy,S,Y,AVG
!отобразить на путь напряжения ТАУ xу, !переменная Txy
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
!PDEF,Txy,S,XY,AVG
!отобразить на путь ИНТЕНСИВНОСТЬ напряжения сигма i,
! переменная Si
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
!PDEF,Si,S,EQV,AVG
!ПОСТРОИТЬ ГРАФИЧЕСКИ
/PBC,PATH,,0
PLPATH,SX,SY,TXY,SI
!Перемещения вдоль оси OY
0,R3,0
X2+5,R3,0
0,Y2,0
X2+5,Y2,0
X2,Y2+8,0
X2,Y2-8,0
Заключение
Конвейерные ролики являются неотъемлемой принадлежностью конвейеров: от небольших транспортеров сельхоз. элеваторов и зернохранилищ, до многокилометровых конвейерных систем горно-обогатительных комбинатов, угольных шахт и перевалочных припортовых терминалов. Многообразие геометрических размеров и конструктивного исполнения роликов регламентируется требованиями ГОСТ № 22646-77, что обеспечивает их взаимозаменяемость.
Полимерные конвейерные ролики, зачастую работают в весьма жестких условиях и подлежат периодической замене. Поэтому потребители вынуждены закупать ролики в качестве запасных частей и комплектующих для конвейеров в процессе их переналадки и ремонтных работ.
До недавнего времени на рынке были представлены, почти исключительно, металлические ролики с корпусами из стали или алюминиевых сплавов. Анализ причин, по которым они выходят из строя показывает, что в большинстве случаев отказы связаны с коррозионным и абразивным износом корпусов. Другой причиной является разрушение подшипниковых узлов. При работе конвейера происходит разогрев поверхности роликов из-за трения транспортерной лентой.
Полимерные конвейерные ролики обладают превосходными характеристиками по стойкости к истиранию, усталостной прочности, деформационной устойчивости, температурному диапазону эксплуатации (от -60 до +130 С), стойкости к нефтепродуктам и минеральным маслам. Специальная конструкция лабиринтных уплотнений и подшипниковых узлов и обеспечивают их герметичность.