Ремни и шкивы для вспомогательного оборудования цемзаводов

Введение: ременные передачи в цементной промышленности

Клиноременные передачи широко применяются на вспомогательном оборудовании цементных заводов: приводах вентиляторов аспирации, дутьевых установках, насосных станциях, ленточных конвейерах и компрессорных агрегатах. Выбор данного типа привода обусловлен рядом технических преимуществ: плавность передачи крутящего момента, защита оборудования от перегрузок за счет возможного проскальзывания, простота монтажа и обслуживания.

Клиновые ремни обеспечивают повышенную тяговую способность по сравнению с плоскоременными передачами благодаря трапециевидному сечению, создающему расклинивающий эффект в канавках шкивов. Площадь контакта боковых поверхностей ремня со стенками канавки увеличивает силу сцепления, что позволяет передавать значительные мощности при компактных габаритах передачи.

Для вспомогательного оборудования цементных заводов характерны следующие условия эксплуатации: повышенная запыленность, широкий диапазон температур, необходимость длительной непрерывной работы. Эти факторы определяют требования к выбору профиля ремней, материалу шкивов и системе натяжения.

Профили клиновых ремней A, B, C: характеристики и применение

Классификация по стандартам

Клиновые ремни нормальных сечений регламентируются ГОСТ 1284.1-89 и ГОСТ 1284.2-89. Согласно данным стандартам, отношение ширины большего основания к высоте профиля составляет 1,5-1,7, что обеспечивает оптимальное распределение нагрузок. Угол клина стандартных ремней равен 40 градусов.

Профили обозначаются буквами Z, A, B, C, D, E по международной системе ISO или соответствующими обозначениями О, А, Б, В, Г, Д по отечественной классификации (до 1995 года). Наиболее распространенные профили для вспомогательного оборудования цементных заводов - A, B и C.

Профиль A (13 мм)

Ремни профиля A применяются в приводах средней мощности до 20 кВт. Сечение 13x8 мм позволяет использовать их на шкивах с минимальным расчетным диаметром от 71 мм (рекомендуемый - от 90 мм для увеличения срока службы). Диапазон рабочих температур составляет от -30°C до +60°C для климатического исполнения У, от -60°C до +40°C для исполнения ХЛ (холодный климат).

На цементных заводах профиль A используется для приводов вспомогательных вентиляторов малой производительности, небольших насосов систем охлаждения и смазки, приводов затворов и питателей.

Профиль B (17 мм)

Ремни профиля B с сечением 17x11 мм применяются в передачах мощностью до 40 кВт. Минимальный расчетный диаметр шкива согласно ГОСТ 20889-88 составляет 112 мм (рекомендуемый - от 140 мм). Данный профиль наиболее распространен в приводах дутьевых вентиляторов, аспирационных систем и центробежных насосов средней производительности.

Маркировка ремня включает обозначение профиля и длину. Длина указывается по расчетной линии (Lw или Ld), по внутренней грани (Li) или по наружной поверхности (La). Пример маркировки: B 1400 Ld означает ремень профиля B с расчетной длиной 1400 мм.

Профиль C (22 мм)

Профиль C с сечением 22x14 мм рассчитан на передачу мощности до 100 кВт. Минимальный диаметр шкива согласно ГОСТ составляет 180 мм (рекомендуемый - от 224 мм). Ремни данного профиля используются в приводах крупных вентиляторов общего дутья, радиальных вентиляторов высокого давления, мощных насосных агрегатов.

Узкопрофильные ремни SPA, SPB, SPC

Для передачи повышенных мощностей при компактных габаритах применяются узкопрофильные ремни серий SPA, SPB, SPC. Они имеют отношение ширины к высоте порядка 1,2 и способны передавать в 1,5-2 раза большую мощность при аналогичных размерах шкивов. Узкие профили характеризуются повышенной устойчивостью к тепловым нагрузкам и истиранию.

Шкивы под втулку тапербуш: конструкция и преимущества

Принцип конструкции

Втулки тапербуш (Taper Bush) представляют собой конические крепежные элементы, обеспечивающие надежное соединение шкива с валом. Конструкция основана на принципе конусного зажима: при затяжке крепежных винтов коническая поверхность втулки прижимается к ответной поверхности в ступице шкива, создавая силу трения, достаточную для передачи крутящего момента.

Стандартный угол конуса втулки тапербуш составляет 7°07'30" (половинный угол конуса), что соответствует конусности 1:8. Данная геометрия обеспечивает оптимальное соотношение между усилием затяжки и создаваемым радиальным усилием прижима к валу, а также обеспечивает самоторможение соединения.

Конструктивные элементы

Втулка тапербуш включает следующие элементы:

• Коническая наружная поверхность для посадки в шкив
• Цилиндрическое отверстие со шпоночным пазом для посадки на вал
• Сквозная прорезь (разрез) для обеспечения упругой деформации при затяжке
• Резьбовые отверстия для монтажных/демонтажных винтов

Материал изготовления - серый чугун марки СЧ25 (HT 250 по ISO) или сталь. Чугунные втулки применяются для стандартных условий, стальные - при повышенных нагрузках и ударных режимах работы.

Типоразмерный ряд

Производители выпускают 25 типоразмеров втулок тапербуш для валов диаметром от 9 до 290 мм. Обозначение типоразмера состоит из четырех цифр, например 1008, 1610, 2012, 3020, 4040. Первые две цифры указывают на серию (размер корпуса), последние две - на максимальный диаметр посадочного отверстия.

Преимущества системы тапербуш

Применение шкивов под втулку тапербуш обеспечивает ряд эксплуатационных преимуществ:

• Быстрый монтаж и демонтаж без специального оборудования (только стандартные шестигранные ключи)
• Универсальность - один шкив подходит для валов различных диаметров (в пределах диапазона втулки)
• Многократное использование втулок и шкивов
• Надежная фиксация без осевого и радиального смещения
• Равномерное распределение нагрузки по поверхности контакта
• Возможность работы без шпонки при легких и средних нагрузках

Расчет ременной передачи и передаточного отношения

Передаточное отношение

Передаточное отношение клиноременной передачи определяется соотношением диаметров шкивов или частот вращения валов:

Для клиноременных передач рекомендуемое передаточное отношение составляет до 7 (оптимально 2-4). При больших значениях угол обхвата малого шкива становится недостаточным для надежной передачи момента.

При расчете следует учитывать упругое скольжение ремня, которое составляет 1-2%. Фактическая частота вращения ведомого вала:

Определение диаметра ведомого шкива

При известном передаточном отношении и диаметре ведущего шкива:

Расчет длины ремня

Расчетная длина ремня для передачи с двумя шкивами:

Полученное значение округляется до ближайшей стандартной длины согласно ГОСТ 1284.1-89. Стандартные длины ремней приведены с шагом 25 мм (для коротких) до 100 мм (для длинных ремней).

Угол обхвата

Угол обхвата малого (ведущего) шкива определяет надежность передачи:

Для клиноременных передач минимальный угол обхвата должен составлять не менее 120°, рекомендуемый - не менее 150°. При меньших углах применяют натяжные ролики.

Количество ремней

Число ремней в многоручьевой передаче:

Контроль натяжения клиновых ремней

Значение правильного натяжения

Натяжение ремней является критическим параметром для надежной работы передачи. Недостаточное натяжение приводит к проскальзыванию, повышенному износу боковых поверхностей, нагреву и преждевременному разрушению ремней. Чрезмерное натяжение вызывает ускоренный износ подшипников валов, увеличивает нагрузки на валы и может привести к обрыву корда.

Методы контроля натяжения

Метод измерения прогиба (силовой)

Данный метод основан на измерении прогиба ветви ремня под действием известной силы. Является наиболее распространенным в практике эксплуатации.

Частотный метод

Современный метод контроля основан на измерении частоты собственных колебаний натянутой ветви ремня. Специальные приборы (тензометры) регистрируют частоту колебаний и пересчитывают её в усилие натяжения. Метод обеспечивает высокую точность и позволяет проводить измерения в труднодоступных местах.

Для измерения сенсор размещается вдоль ремня, создается кратковременное колебание (щелчок по ремню), прибор регистрирует частоту и отображает результат. Преимущество метода - отсутствие необходимости прикладывать тарированное усилие.

Приборы контроля натяжения

Для инструментального контроля применяются механические приборы типа Optikrik с диапазонами измерения от 70 до 3100 Н и электронные частотные тестеры. Механические приборы устанавливаются в середине пролета и показывают усилие при заданном прогибе. Частотные тестеры позволяют измерять натяжение без физического контакта с ремнем.

Периодичность контроля

После монтажа новых ремней первый контроль проводится через 0,5-5 часов работы под нагрузкой (период начального вытягивания). Повторный контроль - через 24 часа работы. При стабильной эксплуатации периодичность проверок составляет 500-1000 часов в зависимости от условий работы.

Монтаж и эксплуатация

Монтаж шкивов с втулкой тапербуш

Порядок монтажа шкива на вал с использованием втулки тапербуш:

1. Очистить поверхности вала, втулки и посадочного отверстия шкива от загрязнений, масла и консервационной смазки
2. Проверить соответствие диаметра вала и шпоночного паза размерам втулки
3. Вставить втулку в шкив, совместив резьбовые отверстия с полуотверстиями в ступице
4. Установить сборку на вал, совместив шпонку со шпоночным пазом
5. Вкрутить монтажные винты вручную, не затягивая
6. Затянуть винты поочередно (крест-накрест) с указанным моментом затяжки
7. Проверить соосность шкива и радиальное биение

Установка ремней

Перед установкой ремней необходимо:

• Сблизить шкивы (ослабить натяжное устройство) для свободной установки ремней без применения усилия
• Проверить соосность шкивов - боковые поверхности должны находиться в одной плоскости (допуск 2 мм на 1 м расстояния)
• Убедиться в параллельности валов
• Проверить состояние канавок шкивов на отсутствие износа и повреждений

Ремни надеваются на шкивы без натяга, затем производится натяжение перемещением одного из узлов (электродвигателя, редуктора) или специальным натяжным роликом. Запрещается надевать ремни с помощью рычагов, монтировок или путем нагрева.

Соосность шкивов

Несоосность шкивов приводит к неравномерному износу боковых поверхностей ремня, повышенному шуму и снижению срока службы. Контроль соосности выполняется с помощью линейки (правила), приложенной к торцам шкивов, или лазерных систем выверки.

Эксплуатационный контроль

В процессе эксплуатации необходимо контролировать:

• Температуру ремней - не должна превышать 60°C при нормальных условиях
• Наличие трещин, расслоений, износа рабочих поверхностей
• Натяжение ремней (не реже 1 раза в месяц при непрерывной работе)
• Чистоту ремней и шкивов - загрязнение маслом снижает коэффициент трения

При попадании масла на ремни допускается их очистка глицерино-спиртовой смесью (соотношение 1:10). Использование органических растворителей запрещено.

Критерии подбора ремней для вспомогательного оборудования

Факторы выбора профиля

При выборе профиля клинового ремня учитываются:

• Передаваемая мощность - основной критерий выбора сечения
• Частота вращения малого шкива - определяет минимальный диаметр
• Передаточное отношение - влияет на угол обхвата
• Межосевое расстояние - определяет длину ремня
• Режим работы - непрерывный, периодический, с частыми пусками

Коэффициент динамичности

Для различного оборудования цементных заводов применяются следующие коэффициенты динамичности Kd:

Особенности для условий цементного производства

При подборе ремней для оборудования цементных заводов следует учитывать:

• Запыленность: рекомендуется применение ремней с тканевой оберткой боковых граней, защищающей от абразивного износа
• Температура: в зонах вращающихся печей и холодильников клинкера температура окружающей среды может достигать 40-50°C, что требует применения термостойких ремней
• Непрерывная работа: основное оборудование работает круглосуточно, что требует повышенной надежности и запаса прочности
• Доступность для обслуживания: выбор многоручьевой передачи с меньшим количеством более мощных ремней упрощает обслуживание

Вопросы и ответы