Sprechen Sie mit einem unserer erfahrenen Ingenieure

Magnefast-Fallstudien

Tool zur Analyse der Riemenscheibenbeläge

Einleitung

Elastotec Australia hat in Zusammenarbeit mit Conveyor Dynamics Inc. (CDI) ein neues Lagging Analysis Tool entwickelt, genannt Hinkt wählen um die komplexe Wechselwirkung zwischen dem Riemen und der Riemenscheibenbeläge sowohl für angetriebene als auch für nicht angetriebene Anwendungen zu quantifizieren.

Hinkt wählen ermöglicht eine detaillierte Untersuchung von:

  • Traktionsauslastung, einschließlich der Bestimmung, ob und wo örtlich Rutschgefahr besteht.
  • Auswertung der Belag- und Riemenverschleißleistung, die bei lokalem Schlupf zu Verschleiß führt.
  • Definiert die maximale Scherspannung, die auf den Riemen und die Riemenverbindungen ausgeübt wird und die die Lebensdauer beeinträchtigen kann.
  • Bewertet die optimale Auswahl des Belagtyps für eine Förderbandkonstruktion, um die Entstehung von Scherspannungen durch inkompatible Band- und Belagsteifigkeit zu vermeiden.
  • Bewerten Sie die an wichtigen Stellen in der Isolierung entstehende Scherspannung, um zu ermitteln, ob das Gummi und/oder die Gummihaftungsverbindungen (Keramikfliesen und Riemenscheibenstahl) vorzeitig versagen könnten.
  • Bewerten Sie die Auswirkungen von ungleichmäßigem Belagverschleiß, Riemenabdeckungsverschleiß und Materialablagerungen sowohl an angetriebenen als auch an nicht angetriebenen Riemenscheiben, die zu unterschiedlicher Scherung und beschleunigtem Verschleiß führen.

Nutzung und Vorteile

Typische Anwendung und Vorteile von Hinkt wählen sind für:
  • Auswahl des optimalen Belagtyps und Designs für eine neue oder generalüberholte Förderbandrolle, bewertet für das spezifische Förderbanddesign.
  • Bewertung der Ursache(n) und/oder beitragenden Faktoren für einen vorzeitigen Ausfall der Verzögerung in einer vorhandenen Anwendung.
  • Bewertung einer vorhandenen Riemenscheibenbelagauswahl und Quantifizierung der Vorteile eines Wechsels zu einer alternativen Belagauswahl zur Verbesserung der Lebensdauer von Riemen und Belag.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Hinkt wählen berücksichtigt keine zusätzlichen Faktoren, die bei der Auswahl der Verzögerungsfaktoren berücksichtigt werden müssen, nämlich:
  • Wasser- und materialabweisende Eigenschaften.
  • Verschleißfestigkeit.
Diese werden ausgewertet zusammen mit den Hinkt wählen Ergebnisse, um die beste Isolierung für die gewünschte Anwendung auszuwählen.

Analysemethoden

Die Auswahl der Riemenscheibenbeläge erfolgte traditionell auf Grundlage von Erfahrungen oder Industrienormen ohne ein detailliertes technisches Verständnis des Systems. Hinkt wählen verwendet einen numerischen Algorithmus, um die simultanen Gleichungen zu lösen, die beschreiben, wie sich Scherspannung und -dehnung zwischen Riemen und Riemenscheibenbelag um die gesamte Riemenscheibenumschlingung herum als Funktion der Schersteifigkeit von Riemen und Belag und der entwickelten verfügbaren Reibung entwickeln. Die in der Analyse verwendete verfügbare Reibung basiert auf dem Variantenreibungsmodell anstelle der herkömmlichen Euler-Reibungsmethode. Das Variantenreibungsmodell spiegelt wider, wie stark die Reibung eines Elastomermaterials vom angewandten Kontaktdruck abhängt. Bei niedrigem Kontaktdruck ist die verfügbare Reibung im Allgemeinen höher als in der traditionellen Euler-Theorie, da die Kontaktflächen ihre Mikrooberflächeninteraktion erhöhen können, wenn die relative Bewegung in Richtung einer maximalen Sättigung zunimmt. Umgekehrt nähert sich bei höherem Kontaktdruck die Mikrooberflächeninteraktion bereits der maximalen Sättigung, was zu einer scheinbaren Reibung führt, die sich den traditionellen Werten der Euler-Theorie annähert. Die interne Scherspannung des Riemenscheibenbelags wird innerhalb des Tools in Form einer „Belagleistungshülle“ ausgewertet. Der Hüllbereich wird mithilfe von Methoden der Finite-Elemente-Analyse (FEA) entwickelt, um den akzeptablen Betriebsbereich (Scherspannung gegenüber Normaldruck) für ein bestimmtes Isolierdesign zu definieren und eine akzeptable Nutzungsdauer basierend auf definierten Scherermüdungseigenschaften von Gummi und Gummibindung an Schlüsselstellen zu erreichen, darunter:
  • Schnittstelle zwischen Belag und Riemen
  • Trittstufenwurzel
  • Riemenscheiben-Schalen-Verbindungsschnittstelle
  • Verbindung von Keramikfliesen
Der spezifische Schermodul der Belagkonstruktion wird ebenfalls aus der FEA-Ausgabe zur Verwendung in der Analyse abgeleitet. Differenzielle induzierte Scherung, die durch ungleichmäßigen Verschleiß des Belags, Riemenverschleiß und Materialablagerung verursacht wird, wird ebenfalls für angetriebene und nicht angetriebene Riemenscheiben analysiert, indem die resultierenden Differenzspannungen abgeleitet werden, die sich aufgrund der unterschiedlichen Weglängen über die Riemenbreite in Kontakt mit der Riemenscheibe entwickeln. Die Differenzspannungen über die Riemenbreite führen dazu, dass nicht abgenutzte Bereiche der Änderung der Umfangsgeschwindigkeit und der Riemenspannung in abgenutzten oder abgelagerten Bereichen widerstehen, was zu einer induzierten Differenzscherspannung zwischen dem Belag und dem Riemen führt. Dies kann sich zu der Scherspannung addieren, die an angetriebenen Riemenscheiben entsteht, und dazu führen, dass eine nicht angetriebene Biegescheibe einer Scherspannung ausgesetzt ist, die der einer Antriebsriemenscheibe ähnelt. Es lässt sich nachweisen, dass ungleichmäßiger Verschleiß und/oder Materialablagerung an einer Riemenscheibe zu einer hohen Verschleißrate des Belags und einem sich positiv verstärkenden Schadensmechanismus führen können, der zu einem schnellen Verschleißversagen führt.
Fliesenverband

Fügen Sie hier Ihren Tooltip-Text hinzu

Profilwurzel

Fügen Sie hier Ihren Tooltip-Text hinzu

Riemenscheibengehäuse

Fügen Sie hier Ihren Tooltip-Text hinzu

Kontakt Gesicht

Fügen Sie hier Ihren Tooltip-Text hinzu


Kontaktgesicht: Die Oberfläche des Belags, die mit der Riemenabdeckung in Kontakt kommt

 
Profilwurzel:
Die Basis des Belagprofils, auf gleicher Höhe mit den Rillen/Lamellen des Belags

  
Riemenscheibengehäuse:
Wo die Ummantelung am Riemenscheibenmantel befestigt ist

 
Fliesenverband:
Die Bindung/Haftung der Keramikfliese im Gummibereich der Isolierung

Hinweis: Keiner dieser Faktoren sollte die verfügbare Auslastung von 100 % überschreiten. Bei Überschreitung der Grenzwerte kann es zu einem Versagen der Isolierung in diesem Bereich kommen.

Analyseergebnisse - Beispiel

Die Laggingselect-Ausgabe wird in einem grafischen Format zur Überprüfung und Interpretation durch den Designer dargestellt, zusammen mit numerischen Ergebnissen, die die Nutzung und das Ausmaß der wichtigsten Auswahlfaktoren quantifizieren:

Analyse der Riemenscheibenbeläge: Hohe Leistung, Antriebsriemenscheibe, chemische Reinigung
Elastotec 38 % Keramik mit Noppen, 12 mm, 65 Duro

Analyse der Riemenscheibenbeläge

Nachlaufende Hüllkurve: Elastotec 38 % Keramik mit Noppen, 12 mm, 65 Duro

Analyseergebnisse – Interpretation

Die Ergebnisse der Riemenscheibenbelaganalyse werden in einem Diagramm zusammengefasst, das den durchschnittlichen Normaldruck, die Scherspannung und die entwickelte Reibung zwischen dem Belag und dem Riemen um den Umschlingungswinkel zwischen Riemeneingang und -ausgang darstellt.

Zur Unterstützung bei der Interpretation der Analyseergebnisse beachten Sie bitte die folgenden wichtigen Punkte und Interpretationsbeispiele:

  • Die primäre Y-Achse stellt die durchschnittliche Scherspannung und den Normaldruck dar, der zwischen der Beläge und dem Riemen entsteht.
  • Die sekundäre Y-Achse stellt den effektiven Reibungsfaktor dar, der sich als Funktion des Normaldrucks und der Scherspannung entwickelt.
  • Die X-Achse stellt die Wickelposition vom Eintrittspunkt T1 bis zum Austrittspunkt T2 über den gesamten Wickelverlauf dar.
  • Die verfügbare Antriebsscherspannung (trocken und nass) stellt die Obergrenzen dar, die durch das Variantenreibungsmodell definiert sind, und ist eine Eigenschaft des Belagmaterials und der Geometrie.
Analysis Results
Beispielinterpretation eines Diagramms zur Analyse der Riemenscheibenverzögerung

Aus dem obigen Beispieldiagramm geht hervor, dass die entwickelte Scherspannung rund um die Riemenscheibe allmählich zunimmt, wobei der Kontaktdruck entsprechend abnimmt, während die Spannung im Riemen zum T2-Ausgang hin abnimmt. Lokales Durchrutschen des Riemens tritt auf, wenn die Scherspannung ein Niveau erreicht, bei dem die entwickelte Reibung die Reibungsgrenzlinien schneidet. Es werden sowohl die Reibungsgrenzwerte für sauberes/trockenes als auch für nasses/schmutziges Reiben dargestellt.

Eine effiziente Auswahl der Isolierung führt zu einem progressiven Anstieg der Scherspannung um die gesamte Umwicklung herum bei niedrigeren Spitzenwerten der Scherspannung und niedrigeren Reibungsanforderungen. Eine Fehlanpassung bei der Auswahl von Riemen und Isolierung, vor allem eine Fehlanpassung der Schersteifigkeit, kann durch eine zu steife Isolierung verursacht werden, die der Tendenz des Riemens, sich zusammenzuziehen, widersteht, wenn die Spannung um eine Antriebsscheibe herum abnimmt. Dies führt zu einer Scherspannung, die die verfügbare Reibung überschreiten kann, was zu einem größeren lokalen Schlupf führt.

Analyseergebnisse – Interpretation der Lagging Performance Envelope

Das Lagging Performance Envelope-Diagramm ist eine komplexe Darstellung der Zug- und Scherspannungsermüdungsgrenzen des bewerteten Lagging-Designs. Zur Unterstützung bei der Interpretation der entwickelten Hüllkurven beachten Sie bitte die folgenden wichtigen Punkte und Beispielinterpretationen:

  • Die Y-Achse stellt die durchschnittliche Scherspannung zwischen der Belagsschicht und dem Riemen dar.
  • Die X-Achse stellt den durchschnittlichen normalen Kontaktdruck zwischen der Belagsschicht und dem Riemen dar.
  • Die verfügbare Antriebsscherspannung (trocken und nass) stellt die Obergrenzen dar, die durch das Variantenreibungsmodell definiert sind, und ist eine Eigenschaft des Belagmaterials und der Geometrie.
  • Die Linien, die die Ermüdungsspannungsgrenze an jedem der Schlüsselpunkte darstellen, repräsentieren die Hüllkurve. Ein Wert darüber weist darauf hin, dass an diesem Schlüsselpunkt im Gummi der Isolierung eine übermäßige Scherspannung entsteht.
  • Die Anwendungslinie stellt den Nennbereich des Normaldrucks und der Scherspannung entlang des Kontaktbogens zwischen dem Eintrittspunkt und dem Austrittspunkt des Riemens dar, also die T1- und T2-Bedingungen aus dem Diagramm zur Analyse der Riemenscheibenbeläge.

In den Ergebnissen wird auch der prozentuale Auslastungsgrad an jedem Schlüsselpunkt angezeigt.

Lagging-Envelope-Fatigue-Werkzeug
Beispielinterpretation einer Lagging Performance Envelope

Aus dem obigen Beispieldiagramm lässt sich folgern, dass die Anwendungslinie gerade noch innerhalb des Leistungsbereichs für das ausgewertete Isolierbeispiel liegt. Die letzten ungefähr 20 Grad des Kontaktbogens, bevor der Riemen bei T2 die Riemenscheibe verlässt, weisen jedoch darauf hin, dass die Ermüdungsscherspannung im Isoliergummi sowohl an der Laufflächenwurzel als auch an den Fliesenklebungsstellen geringfügig überschritten wird.

Dies würde eine Ermüdungslebensdauer an diesen Stellen von etwas weniger als 5 Jahren bedeuten. Es zeigt auch, dass unter nicht idealen (sauberen, trockenen) Bedingungen die letzten 20 Grad des Kontakts örtlich rutschen, was zu einer erhöhten Abriebrate sowohl des Belags als auch des Riemens führen kann.

Informationen benötigt

Um eine umfassende Förderanalyse mit LaggingSelect durchzuführen, müssen für jede Riemenscheibe die folgenden Informationen entweder in metrischen oder US-amerikanischen Einheiten angegeben werden:

PARAMETERBEWERTUNGEINHEITEN
Fördererdesign
Riemenspannung – T1 (eingehend)kN / kip
Riemenspannung – T2 (ausgehend)kN / kip
Bandgeschwindigkeitm/s / fpm
MotorleistungkW/PS
Gürteldetails
Riemenkarkassentyp (Stahl oder Gewebe)
RiemenstärkekN/m / piw
Riemenbreitemm / Zoll
Riemenscheibendetails
Riemenscheibendurchmesser (über Schale)mm / Zoll
UmschlingungswinkelGrad
Riemenabdeckung in Kontaktdaten
Deckdickemm / Zoll
Härtegrad der Abdeckung (Shore A)hart (A)
Details zur Riemenscheibenbeläge
Verzögerungstyp
Dicke der Isolierungmm / Zoll
Härtegrad (Shore A)hart (A)

Diese Informationen sind normalerweise in einem Förderbandkonstruktionsbericht und/oder in Datenblättern zu Förderbändern und Förderbandkomponenten enthalten.

In Fällen, in denen die vorhandenen Riemen- oder Riemenscheibenkontaktbeläge ungleichmäßig abgenutzt sind oder Materialablagerungen aufweisen, sind für eine umfassende Analyse zusätzliche Informationen erforderlich:

PARAMETERBEWERTUNGEINHEITEN
MaterialansammlungHöhe mm / Zoll
Breite mm / Zoll
Verschleiß der RiemenabdeckungHöhe mm / Zoll
Breite mm / Zoll
Verschleiß der RiemenscheibenbelägeHöhe mm / Zoll
Breite mm / Zoll

Kennenlerngespräch buchen

Wenn Sie in der Bergbauindustrie arbeiten und sich mit der Wartung von Förderanlagen, der Herstellung von Riemenscheiben, der Konstruktion und Instandhaltung von Förderanlagen befassen, würden wir gerne mit Ihnen zusammenarbeiten, um der Branche technische Lösungen für Riemenscheibenbeläge anzubieten.