Jak dobrać krążniki do przenośnika taśmowego?

Krążnik to płaszcz, oś, piasta, łożysko toczne i uszczelnienie węzła łożyskowego, często osłonięte dodatkową pokrywą ochronną. Technicznie jest to rolka ułożyskowana na własnej osi: oś pozostaje nieruchoma i opiera się na konstrukcji zestawu krążnikowego, a płaszcz obraca się wokół niej i przenosi obciążenie taśmy z urobkiem.

Płaszcz to najczęściej rura stalowa, oś wykonuje się z pręta ciągnionego. Typowym materiałem jest stal konstrukcyjna E235, wystarczająca do obciążeń transportu ciężkiego przy rozsądnej masie rolki. Masa ma znaczenie praktyczne: krążnik wymienia się ręcznie na trasie.

Wewnątrz piasty siedzi łożysko toczne, a przed nim pakiet uszczelnień. To ta część decyduje o tym, ile krążnik przepracuje. Płaszcz zużywa się zwykle wolno i dość przewidywalnie, natomiast łożysko potrafi paść nagle, gdy do smaru dostanie się pył lub woda.

Kupując krążnik, kupuje się przede wszystkim konstrukcję węzła łożyskowego, a nie grubość rury.

Krążniki pracują pojedynczo albo w zestawach. Zestaw wielorolkowy formuje nieckę taśmy, czyli przekrój, w którym urobek nie osypuje się na boki. Zestawy girlandowe łączą kilka krążników łańcuchowo, więc układ dopasowuje się do obciążenia i lepiej znosi uderzenia w strefie zasypu.

Punktem wyjścia są trzy dane o transportowanym materiale i taśmie: gęstość nasypowa urobku, jego granulacja i szerokość taśmy. Szerokość taśmy przekłada się bezpośrednio na długość krążnika i na dobór zestawu krążnikowego.

Zakres do 2,2 t/m³ pokrywa kruszywa, węgiel i większość odpadów przemysłowych. Powyżej tej wartości albo przy dużej bryle potrzebny jest grubszy płaszcz i mocniejsza oś. Długość sięgająca 3000 mm obejmuje również szerokie przenośniki odkrywkowe.

Mniejsze średnice trafiają do lekkich przenośników i węzłów o ograniczonej zabudowie. Większe do transportu ciężkiego, gdzie liczy się mniejsza liczba obrotów na minutę, a więc mniejsze zużycie łożyska przy tej samej prędkości taśmy.

Drugi zestaw kryteriów to środowisko pracy. Kopalnia podziemna, cementownia, żwirownia, ciepłownia, huta szkła i sortownia odpadów obciążają krążnik inaczej: raz decyduje zapylenie, raz wilgoć i korozja, raz temperatura, a raz agresywna chemicznie frakcja.

Parametry dobiera się do najcięższego punktu trasy, nie do średniej. Jeśli przenośnik przechodzi przez strefę zalewaną wodą technologiczną albo pod zsypem, to właśnie ten fragment wyznacza wymagania dla całego węzła.

Podział funkcjonalny wynika z miejsca w przenośniku. Krążniki nośne podpierają górną, obciążoną gałąź taśmy. To najczęściej rolki gładkie, stalowe, montowane pojedynczo lub w zestawach formujących nieckę, i zarazem najpopularniejsza wersja krążników.

Krążniki zwrotne pracują pod taśmą powrotną, gdzie spada urobek pozostały po zrzucie. Stosuje się tam rolki tarczowe i pierścieniowe: ich powierzchnia jest przerywana, więc materiał nie oblepia płaszcza warstwą rozstrajającą bieg taśmy.

Krążniki amortyzujące stoją w strefie zasypu i przejmują energię uderzenia spadającego urobku. Wykonuje się je jako pierścieniowe, z gumowymi krążkami na płaszczu, które rozpraszają udar zamiast przenosić go na taśmę i na łożysko. Osobną grupą są krążniki kierunkowe, ustawiane skośnie do osi trasy, żeby korygować zbieganie taśmy.

W praktyce jeden przenośnik potrzebuje kilku z tych odmian jednocześnie, a wymiary rzadko pokrywają się z gotowym katalogiem. Producenci tacy jak katowicki SAG wykonują krążniki wszystkich tych typów na wymiar, w zakresie średnic i długości deklarowanym w ich własnej specyfikacji, pod konkretną trasę przenośnika. Zakres wykonań warto potwierdzić bezpośrednio u producenta przed zamówieniem.

Ponieważ zapylone łożysko to jeden z częstszych mechanizmów awarii krążnika, obok przetarcia i deformacji płaszcza czy uszkodzeń mechanicznych osi. Przebieg zwykle wygląda podobnie:

1. drobiny pyłu i woda przechodzą przez uszczelnienie,
2. zanieczyszczenia mieszają się ze smarem,
3. rośnie opór obrotu, a łożysko się grzeje,
4. węzeł zaciera się przy płaszczu, który wciąż wygląda dobrze.

Dlatego producenci rozbudowują pakiet uszczelnień. Najczęściej stosuje się uszczelnienie labiryntowe wielostopniowe, w którym pył musi przejść kilka zmian kierunku, żeby dotrzeć do łożyska: w wersji dwuelementowej typu S do lżejszych warunków i czteroelementowej typu N przy wysokim zapyleniu. Uzupełniają je V-ringi i simmeringi, a od zewnątrz pokrywa ochronna. Stosuje się też rozwiązania samosmarujące, niewymagające obsługi w eksploatacji.

Pośrednią wskazówką bywa długość gwarancji: część producentów deklaruje okres sięgający 36 miesięcy. Sam okres nie mówi jednak, co dokładnie jest objęte ochroną, dlatego przy specyfikacji zakupowej trzeba czytać warunki gwarancyjne, a nie tylko liczbę miesięcy. Zakres odpowiedzialności, wyłączenia i wymagania eksploatacyjne warto potwierdzić u dostawcy na piśmie.

Objawy widać i słychać na zwykłym obchodzie, bez przyrządów. Najważniejsze z nich:

• Krążnik nie obraca się wcale albo obraca się z wyczuwalnym oporem, a taśma po nim się ślizga.
• Z węzła dochodzi zgrzyt, pisk lub nierówny szum przy stałej prędkości taśmy.
• Widoczne bicie promieniowe: rolka pracuje z wyraźnym mimośrodem, zestaw drga.
• Piasta i okolice łożyska są nagrzane bardziej niż sąsiednie krążniki.
• Płaszcz jest przetarty, zdeformowany albo ma odsłoniętą krawędź blachy.

Pomiar temperatury jest tu narzędziem diagnostycznym, a nie ciekawostką. Badania krążników prowadzone w Instytucie Górnictwa Politechniki Wrocławskiej przez Roberta Króla i Jerzego Gasa, opublikowane we Wrocławiu w roku 2020, wykazały, że badane krążniki SAG nie doświadczały istotnych przyrostów temperatury podczas pracy. Wynik dotyczy tych konkretnych konstrukcji i warunków badania, nie wszystkich krążników na rynku.

Dla utrzymania ruchu praktyczna jest sama obserwacja różnicy: węzeł wyraźnie cieplejszy od sąsiednich to sygnał do diagnostyki, a nie samodzielne rozpoznanie awarii łożyska. Przyczyn może być kilka, od uszczelnienia po ustawienie zestawu.

Skutki zwlekania z wymianą są nieproporcjonalne do ceny rolki. Zatarty krążnik zamienia się w nieruchomą podporę, po której taśma się przesuwa, a przetarty płaszcz tworzy ostrą krawędź rozcinającą taśmę wzdłuż. Taśma należy do najdroższych elementów przenośnika, więc jej uszkodzenie jest zwykle bardziej dotkliwe niż wymiana krążników. Rośnie też opór ruchu trasy i pobór mocy napędu, a zbieganie taśmy niszczy kolejne elementy konstrukcji.

Dostawcy krążników powołują się zwykle na normy branżowe, w Polsce najczęściej na PN-90/M-46601 i PN-91/M-46606. Aktualny status i zakres każdej z nich warto sprawdzić w Polskim Komitecie Normalizacyjnym albo poprosić dostawcę o wskazanie wydania, według którego wyrób był badany.

Najbardziej wymowny parametr to opór toczenia: producenci podają wartość dopuszczalną na poziomie 4,5 N, a dla dopracowanych konstrukcji deklarują wyniki rzędu 1,3 N. Różnica przenosi się prosto na energię: każdy niuton oporu mnoży się przez liczbę krążników na trasie i obciąża napęd przez całą dobę.

Lista kontrolna przed decyzją zakupową:

• Opór toczenia podany liczbowo, z odniesieniem do normy, a nie hasłem o niskim oporze.
• Wyważenie dynamiczne i dopuszczalne bicie promieniowe wraz z metodą kontroli.
• Konstrukcja uszczelnienia i sposób osadzenia piasty. Zaciskanie piasty prasą o sile 150 000 kg to przykład operacji montażowej, która przekłada się na trwałość połączenia bardziej niż sam gatunek stali.
• Zabezpieczenie antykorozyjne dobrane do wilgotności i chemii środowiska.
• Zgodność z dyrektywą ATEX 2014/34/UE, jeżeli krążniki mają pracować w strefie zagrożonej wybuchem. Kwalifikację strefy i zakres wymaganych dokumentów należy ustalić ze specjalistą do spraw bezpieczeństwa wybuchowego oraz producentem.
• Możliwość wykonania niestandardowych wymiarów i realny termin dostaw części zamiennych.

Rachunek przy doborze krążników prowadzi się na kosztach energii i przestojów, nie na cenie sztuki. Krążnik o mniejszym oporze i szczelniejszym węźle łożyskowym bywa droższy w zakupie, a jego wartość ujawnia się w tym, czego nie ma: w braku wyciętej taśmy i nieplanowanego postoju.

1. Parlament Europejski i Rada UE, “Dyrektywa 2014/34/UE w sprawie harmonizacji ustawodawstw państw członkowskich odnoszących się do urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w atmosferze potencjalnie wybuchowej (ATEX)”, EUR-Lex, 2014, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/?uri=CELEX:32014L0034
2. Polski Komitet Normalizacyjny, “PKN – Polski Komitet Normalizacyjny” (wyszukiwarka i status norm, m.in. PN-M-46601 i PN-M-46606), pkn.pl, https://www.pkn.pl/
3. Wyższy Urząd Górniczy, “Wyższy Urząd Górniczy – serwis informacyjny”, gov.pl, https://www.gov.pl/web/wug
4. Politechnika Wrocławska, “Politechnika Wrocławska – strona główna uczelni” (jednostka macierzysta badań krążników cytowanych w tekście), pwr.edu.pl, https://pwr.edu.pl/
5. Wikipedia, “Przenośnik taśmowy”, Wikipedia – wolna encyklopedia, https://pl.wikipedia.org/wiki/Przeno%C5%9Bnik_ta%C5%9Bmowy

Publikacja partnerska