Bu makale ilk olarak Mart/Nisan sayısında yayınlanmıştır. Avustralya Toplu Taşıma İncelemesi.
Elastotec ve Newcastle Üniversitesi uzmanları, konveyör sistemlerinin tasarımını, performansını, verimliliğini ve güvenliğini optimize etmek için kasnak gecikmesi ile bant arasındaki sürtünme katsayısının anlaşılmasının neden hayati önem taşıdığını açıklıyor.
Kasnak ile kayış arasındaki sürtünme katsayısı, konveyör tasarımında kayışın kasnak üzerindeki tutuşunu ve torku iletme yeteneğini düzenleyen kritik bir parametredir.
Daha yüksek sürtünme katsayısı daha iyi kavrama sağlar ve konveyörün daha yüksek yüklerle, daha az kaymayla ve daha yüksek verimlilikle çalışmasına olanak tanırken, daha düşük sürtünme katsayısı kaymaya ve güç kaybına neden olabilir.
Şu anda, konveyör tasarımcıları tasarım standartlarında (CEMA, ISO5048, DIN22101) belirtilen genel sürtünme katsayılarını kullanırlar. Bu değerler geleneksel değerlerden nispeten daha düşüktür ve farklı tasarımların ve farklı kökenlerin gecikmelerine genel olarak uygulanır. Bu, daha yüksek bant gerginlikleri, büyük bant derecesi, daha büyük konveyör yapıları ve daha az verimlilik anlamına gelen muhafazakar bir konveyör tasarımıyla sonuçlanır.
Sürekli olarak daha büyük ve daha güçlü konveyörlerin ortaya çıkmasıyla, daha verimli tasarımlara olanak sağlayacak şekilde gerçek dünya koşullarındaki gecikmeli sürtünmenin davranışının daha iyi anlaşılmasına ihtiyaç duyulmaktadır.
Konveyör tasarımında kasnak gecikmesi ile bant arasındaki sürtünme katsayısını anlamak birkaç nedenden dolayı önemlidir:
- Tasarım optimizasyonu: Kasnak gecikmesi ile kayış arasındaki sürtünme katsayısı, konveyör sisteminin tork ve güç gereksinimlerini etkiler ve bu da konveyörün tasarımını optimize etmek için kritik öneme sahiptir. Sürtünme katsayısının daha iyi anlaşılması, konveyör tasarımcılarının doğru kasnak gecikmesi ve kayış malzemesini seçmelerine ve konveyör sisteminin güç gereksinimlerini doğru bir şekilde hesaplamalarına olanak tanır.
- Gelişmiş performans: Kasnak gecikmesi ile kayış arasındaki sürtünme katsayısı da konveyör sisteminin performansını ve verimliliğini etkiler. Sürtünme katsayısının daha iyi anlaşılması, konveyör tasarımcılarının kayış ve altyapı yüklerini en aza indiren doğru kasnak gecikmesi türünü seçmelerine olanak tanır.
- Tasarruf: Konveyör sisteminin tasarımı ve performansının optimize edilmesiyle, sürtünme katsayısının daha iyi anlaşılması, bakım ihtiyacını azaltarak, tahrik bileşenlerinin boyutunu küçülterek ve konveyör sisteminin genel verimliliğini iyileştirerek önemli maliyet tasarruflarına yol açabilir. Bu, daha az kesinti süresine karşılık gelir.
- Gelişmiş güvenlik: Sürtünme katsayısının daha iyi anlaşılması, kayma veya bant arızası riskini azaltarak güvenliği de artırabilir; bu da konveyör sistemine zarar verebilir veya çalışanların yaralanmasına neden olabilir.
Klasik sürtünme davranışının aksine, kauçuk kayışın ve/veya gecikmenin viskoelastik yapısı, gerilme altında deforme olmasına ve toparlanmasına olanak tanır. Bu, sürtünme davranışının dinamik olmasına neden olur ve katsayı normal (yüz) basınç, kayma (kayma) hızı, kayma süresi ve sıcaklıktaki değişikliklere yanıt verir. Ortaya çıkan sürtünme davranışı karmaşıktır ve tasarımda 'genel' veya 'tek beden herkese uyar' yaklaşımı olasılığını ortadan kaldırır. Birincil konveyör tasarım standardı olan Konveyör Ekipmanı Üreticileri Derneği (CEMA), laboratuvar testleri ve saha gözlemlerinin sonuçlarına dayanarak konveyör tasarımı için sürtünme katsayılarını belirtir. CEMA tarafından sağlanan sürtünme katsayıları, konveyör tasarımcıları için genel bir referans olarak kullanılmak üzere tasarlanmıştır ancak tüm durumlarda geçerli olmayabilir. Örneğin, farklı kirlenme seviyeleri için değişken bir sürtünme katsayısı belirtilir, ancak kayış gerginliğindeki (yüz basıncı), kayma hızındaki veya sıcaklıktaki değişiklikler için hiçbir bilgi sağlanmaz. Standart değerler Şekil 1'de gösterilmiştir.
Elastotec, kasnak gecikmesi ile kayış kapağı arasındaki sürtünme davranışını daha iyi anlamak ve kayma hızı, yüzey basıncı ve sıcaklığın bağımlılığını anlamak için Newcastle Üniversitesi ile ortaklık kurdu.
Test ekipmanı ve yöntemi
Newcastle Üniversitesi ve TUNRA Bulk Solids, bir gecikmeli sürtünme test düzeneği tasarladı ve inşa etti (Şekil 2). Sistem, her iki tarafına gecikme takılmış doğrusal raylarla desteklenen iki karşıt U şeklinde bölümden oluşur. Bir Ultimate Test Makinesine (Shimadzu Autograph 50kN) yerleştirilen konveyör bant örnekleri, alt kapak gecikmeli plakaya doğru bakacak şekilde çelik bir plaka desteğiyle üst çapraz kafaya bağlanır. Bant, kayışın gerilmesine ve kayış-kasnak etkileşimini daha iyi simüle etmesine izin vermek için çekme plakasının üstüne sıkıştırılır. Sistem, 300 mm x 300 mm'ye kadar kasnak gecikmeli örneklerini ve her iki tarafta 80 mm kalınlığa kadar kayış ve gecikmenin herhangi bir kombinasyonunu test edebilir.
Bir test yapmak için, pnömatik körükler aracılığıyla gecikme/kayış temasına sabit yüz basıncı uygulanır. Numunenin her iki tarafında körüğün bulunması, daha yüksek yüz basınçlarının test edilmesine olanak tanır ve test sırasında kayışta veya numunelerde herhangi bir sıkıştırma meydana gelirse 'kendi kendini merkezleyen' bir tasarımı kolaylaştırır. Üst çapraz kafa belirtilen kayma hızına ayarlanır ve ortaya çıkan sürtünme kuvveti ölçülür. Bu daha sonra farklı yüz basınçlarında, hızlarda ve önümüzdeki aylarda sıcaklıkta tekrarlanır.
Hızla sürtünme bağımlılığının ilk testi
Sürtünme katsayısının normal basınç ve hızlardaki değişikliklerden nasıl etkilendiğini anlamak için birkaç kasnak gecikmeli numune üzerinde ön testler yürütülmüştür. Testler, elmas doğal kauçuk ve doğrudan bağ seramik üzerinde (bkz. Şekil 3), çeşitli hızlarda (0.05 mm/s-10 mm/s) ve yüzey basınçlarında (300 kPa-1200 kPa) yürütülmüş ve sonuçlar aşağıdaki yüzey grafiklerinde gösterilmiştir. Test sıcaklığı yaklaşık 23 °C idi. Bu aralıklar, tipik uygulamalarda beklenen aralıkları kapsar. Gecikmeli numuneler, her biri benzersiz bir sırt tipi tasarımına sahip olan, endüstride kullanılan gerçek malzemeleri ve profilleri temsil eder.
Aşağıda sunulan sonuçların, gecikmeli profille ilişkili bir sürtünme katsayısını temsil ettiği ve aynı malzemeler düz bir yüzeyde test edildiğinde farklılık göstereceği belirtilmektedir.
Doğal kauçuk gecikmesi
Şekil 4'te gösterilen yüzey ve kontur çizimi, sürtünme katsayısının yüz basınçları ve hızları aralığında nasıl değiştiğini göstermektedir. Görülebileceği gibi, daha yüksek yüz basınçları daha düşük bir sürtünme katsayısına karşılık gelir, aynı şekilde daha düşük bir kayma hızına da karşılık gelir. Hız ve yük bağımlılığı, 0.3'ten düşükten 1.0'ın üzerine değişen bir sürtünme katsayısına neden olur.
Doğrudan bağ seramik kaplama
Doğrudan bağ seramik testinin sonuçları, test edilen diğer gecikmelere kıyasla yüz basıncına biraz daha az bağımlılıkla benzer davranış gösterdi. Bunun nedeni muhtemelen kauçuk gecikmenin viskoelastik yapısına kıyasla gecikmenin sert yapısıdır. Bu sonuçlarda, sürtünme katsayısı yaklaşık 0.3'ten neredeyse 1.0'a değişti.
Sonuç
Kasnak gecikmesi ile konveyör bant alt kapağı arasındaki sürtünme hem kayma hızına hem de yüzey basıncına bağlılık gösterir. Sürtünme katsayısı, yüzey basıncı ve hız arasındaki ilişki, kayış ve kasnak arasındaki teması daha iyi tanımlamaya ve dolayısıyla gecikmenin tanık olduğu gerilimleri daha iyi tanımlamaya yardımcı olacaktır. Kasnak gecikmesi ile kayış alt kapağı arasındaki sürtünme mekaniğinin daha iyi anlaşılması, tasarım ve verimliliği iyileştirmeye yardımcı olacak ve gecikme seçiminin belirli bir uygulama için tasarlanmış bir analize dayanmasını sağlayacaktır. Bu araştırmadaki bir sonraki çalışma aşaması, testleri diğer gecikme türlerine genişletmek ve sıcaklığın sonuçlar üzerindeki etkisini araştırmaktır.
