📘 Jak zaprojektować transporter taśmowy? – Część I. Łożyskowanie 🛠️

Wydawać by się mogło, że transportery taśmowe to banalne urządzenia, które składają się z niewielu, nieskomplikowanych części, stosuje się je we wszystkich gałęziach przemysłu, mają różne zastosowania, różną skalę, typ budowy itd.
Projekt transportera nie wymaga wiele od konstruktora, jednak mimo to, łatwo można wpaść w pewne pułapki lub – z powodu pozornych oszczędności – utrudnić serwis i regulację w trakcie późniejszej eksploatacji urządzenia.

🔍 Każdy, choćby trochę doświadczony konstruktor doskonale zna mnogość rozwiązań i niuansów, jakie można lub należy zastosować. Jednak ten artykuł kieruję do osób będących jeszcze na studiach lub dopiero rozpoczynających pracę w zawodzie konstruktora maszyn.

✔️ Dla każdego przychodzi bowiem pierwszy raz, gdy trzeba zaprojektować transporter taśmowy, i okazuje się, że pewność siebie bardzo szybko ustępuje miejsca wątpliwości.

✔️ Tak zaczyna się przeszukiwanie internetu w celu „wynalezienia koła od nowa”.

🔧 Tematykę konstrukcji transporterów taśmowych podzielę na więcej wpisów, tak aby w stosunkowo małych porcjach tekstu dało się zawrzeć wszystko, co ważne, ale co istotniejsze – niekoniecznie przekazywane na studiach mechanicznych.

➡️ Zatem przechodząc do meritum:
❓ Jeśli nie wiesz, jak zaprojektować łożyskowanie w transporterze taśmowym, to właśnie znalazłeś się we właściwym miejscu!

⚙️ Projekt łożyskowania wałów i osi transportera

🔩 Łożyskowanie wału napędowego

Na powyższym rysunku przedstawiono bardzo standardowy sposób łożyskowania wału napędowego transportera.
✅ Jest to najczęściej spotykany układ, czyli pasowanie z ruchomym wałkiem i stałą oprawą.
🔹 W takim układzie łożysko względem wału pasuje się ciasno, a łożysko względem oprawy – luźno

🌟 Powody takiego podejścia są następujące:

1. Stabilność
   Łożysko nie ma możliwości przesuwania się w oprawie, ponieważ jest kształtowo ograniczone samą oprawą oraz wałem.
   

2. Łatwy demontaż
   Dzięki luźnemu pasowaniu łożyska w oprawie, jej konstrukcja może być prostsza, a demontaż bezproblemowy. Natomiast łożysko ciasno pasowane na wale nie jest dużym problemem, ponieważ w łatwy sposób można je zdemontować na prasie hydraulicznej. Jest to związane z wymaganymi narzędziami oraz dostępem do łożyska. W niektórych przypadkach demontaż ciasno pasowanego łożyska z prostej oprawy może być niemożliwy i wtedy trzeba wymienić całą oprawę.
   
   

3. Kompensacja wymiarowa
   Luźne pasowanie w oprawie umożliwi też kompensację wymiarową po nagrzaniu się łożyska, tzn. minimalizuje ryzyko przeciążenia elementów tocznych w skutek kasacji luzu promieniowego wewnątrz łożyska. Jest tak, ponieważ ciasno pasowany pierścień wewnętrzny łożyska po nagrzaniu, zwiększy swoją średnicę, a co za tym idzie luz promieniowy wewnątrz łożyska będzie miał tendencje do znikania. Natomiast jednoczenie pierścień zewnętrzny pasowany luźno ma miejsce, żeby także zwiększyć swoją średnicę po rozgrzaniu. Dzięki temu zmniejszenie luzu promieniowego przez pierścień wewnętrzny jest kompensowane zwiększaniem luzu promieniowego przez pierścień zewnętrzny łożyska.

4. Równomierne zużycie bieżni
   Możliwość równomiernego zużywania się obydwu bieżni (pierścieni) łożyska dzięki występowaniu okresowych obrotów łożyska w oprawie podczas rozruchów.

   Zakładając, że wał jest ruchomy, a oprawa stała wyobraźmy sobie co dzieje się z pierścieniami łożyska. Okazuje się, że pierścień wewnętrzny obraca się, zatem powierzchnia styku pierścienia wewnętrznego z elementami tocznymi łożyska przemieszcza się równomiernie pod siłą nacisku w trakcie trwania obrotu. To oznacza, że cały obwód bieżni wewnętrznej będzie obciążany tak samo i równomiernie podczas pracy, a co za tym idzie powierzchnia styku pozostanie dłużej nienaruszona i później wystąpią oznaki zmęczenia materiału takie jak pitting.

   W przypadku pierścienia zewnętrznego jest nieco inaczej. Pierścień zewnętrzny nie wiruje, a co za tym idzie, podczas pracy transportera, bieżnia zewnętrzna łożyska jest obciążona cały czas w jednym tylko miejscu, a z tego powodu powierzchnia bieżni w tym właśnie miejscu zużyje się szybciej, niż gdyby była obciążana na całym obwodzie tak samo. Natomiast w sytuacji, gdy bieżnia zewnętrzna łożyska pasowana jest w oprawie luźno, co umożliwia okresowo obracanie się łożyska, to po każdym kolejnym rozruchu transportera, bieżnia zewnętrzna nieco zmieni swoje położenie względem siły nacisku, a zatem podczas każdego cyklu pracy transportera, wcześniej obciążone miejsce będzie mogło “odpocząć”, a główne obciążenie przejmie inny, świeży fragment bieżni.

🔄 Łożyskowanie wałka zwrotnego

🔸 Tutaj sytuacja jest prostsza – wałek zwrotny to de facto oś, która nie przenosi momentu obrotowego.
🔹 Możemy przyjąć analogiczny sposób łożyskowania, jak na wale napędowym, z tą różnicą, że wałek napędzany jest taśmą transportową, a nie silnikiem.
🔹 Alternatywnie – osadzić łożysko między osią, a rolką trakcyjną i przykręcić oś do opraw bocznych.

⚙️ Warto tu wykonać luźniejsze pasowanie w rolce trakcyjnej (łatwiejszy demontaż).

🎯 Dobór pasowań i tolerancji

❗ Bardzo ważne podczas doboru pasowań, poza kwestiami montażu i demontażu, jest charakter obciążeń.

🔹 Dla wysoko obciążonych aplikacji – pasowania ciaśniejsze.
🔹 Dla aplikacji lekkich – pasowania luźniejsze.
🔹 Należy też uwzględnić dokładność węzła łożyskowego, wymagania temperaturowe i poziom hałasu.

⚖️ Przykłady tolerancji:

• Obciążenia lekkie:
  • Tolerancja wału: k6, m6
  • Tolerancja oprawy: H7, G7
  
  

• Obciążenia ciężkie i udarowe:
  • Tolerancja wału: n6, p6
  • Tolerancja oprawy: H7
  
  

📚 Podane przykłady to podstawowe warianty dla standardowych transporterów w przemyśle lekkim. Więcej szczegółów znajdziesz w literaturze technicznej!