Como selecionar um redutor para alimentadores vibratórios e de placas em processamento mineral

Perfil de carga do alimentador e torque induzido por pesos excêntricos

Os alimentadores vibratórios e os alimentadores de apron não são cargas de torque constante. A sua potência de acionamento é definida pela reação dinâmica dos pesos excêntricos, pela massa móvel da calha ou bandeja e pelo material a granel que é dosado para o transportador ou britador a jusante. Para alimentadores volumétricos que processam 50–2000 tph de pedra britada, minério, sínter, carvão ou fertilizante, o redutor industrial deve absorver uma ondulação de torque senoidal a cada ciclo, uma mudança brusca de carga quando o alimentador arranca com a calha cheia e o impacto de metais não britados ou minério em ponte. Pesos excêntricos entre 10–50 kg por eixo, girando a 700–960 rpm, geram torques de pico que podem atingir duas a três vezes a média de regime. Um motor a velocidade constante não pode ser simplesmente acoplado a essa carga; o redutor industrial é o filtro mecânico que converte o torque do motor em movimento controlado do alimentador. Para fabricantes de equipamentos OEM que constroem peneiras, britadores, skids de transportadores e plantas completas de processamento de minério ou manuseio de materiais a granel, selecionar o redutor industrial correto é, portanto, uma decisão de embalagem tanto quanto uma decisão de dimensionamento. Ela determina o comportamento na partida, a compatibilidade com inversor de frequência, a pegada de montagem e a filosofia de peças de reposição com a qual o usuário final conviverá nos próximos dez anos.

Tipos de alimentador e condições de operação

Três arquiteturas de alimentador dominam a mesa de consultas OEM. A primeira é o alimentador vibratório de eixo único com pesos excêntricos, usado para serviço leve a médio de 50–500 tph, tipicamente acionado por um motor de 1,5–11 kW através de um redutor de redução simples e um único par de pesos excêntricos. A segunda é o alimentador vibratório de eixo duplo, linear ou em contrafluxo, usado a 200–2000 tph para britadores, peneiras e descarga de silos, normalmente acionado por dois motores de 7,5–75 kW que devem estar sincronizados em fase para que os pesos excêntricos somem ou se oponham conforme o projeto. A terceira é o alimentador de apron, um transportador pesado de correntes e bandejas que dosa minério grosso do stockpile de um britador primário, com potência de acionamento de 11–75 kW e massas de corrente-bandeja de várias toneladas que precisam ser aceleradas a cada partida. Cada arquitetura impõe um serviço distinto ao redutor. O alimentador de eixo único aceita um choque de partida moderado, o alimentador de eixo duplo exige motores sincronizados e redutores com baixa folga para que as forças excêntricas permaneçam em fase, e o alimentador de apron exige alto torque de arranque e, frequentemente, um acoplamento hidráulico ou soft-starter para amortecer a corrente. Nos três casos, o ambiente de operação é hostil: poeira de calcário, sínter ou carvão; água de lavagem ou chuva; e temperaturas ambiente de −20 °C em sites de inverno no norte a +50 °C em serviço de siderúrgica ou fundição. Consulte os limites práticos da nossa nota de aplicação "Como o fator de serviço afeta a seleção do redutor" ao dimensionar qualquer um desses acionamentos.

Inversor de frequência e regime de partida

A maioria dos pacotes de alimentador OEM agora é fornecida com inversor de frequência (VFD) como padrão. O VFD permite ao operador ajustar a vazão de alimentação para igualar o consumo do britador a jusante ou a eficiência da peneira, realizar uma rampa de partida lenta para assentar os pesos excêntricos e sincronizar dois motores em um alimentador de eixo duplo sem engrenagens mecânicas de fase. Um motor acionado por VFD também reduz a corrente de rotor bloqueado, que em um alimentador de 75 kW de outra forma produziria uma queda de tensão suficiente para perturbar o restante da planta. O ônus é térmico: um motor para inversor, alimentado por um VFD moderno com frequência de comutação acima de 4 kHz, sofre estresse adicional no enrolamento e deve ser especificado para classe térmica F (155 °C) com elevação de temperatura classe B (130 °C), ou receber um rolamento isolado e um anel de aterramento do eixo para proteger os rolamentos do redutor do dano por fluting causado por correntes de eixo induzidas pelo VFD. Quando a consulta especifica um VFD, a classificação do redutor deve ser confirmada em toda a faixa de velocidade do motor, e não apenas em 50 ou 60 Hz. Abaixo de 20 Hz, os ventiladores de refrigeração do motor perdem eficácia e o motor pode necessitar de um ventilador acionado separadamente; a seleção do redutor deve ser sinalizada para que a unidade helicoidal-cônica da série K, o redutor industrial HB ou o motorredutor modular escolhido não seja subdimensionado por um motor mal refrigerado no mesmo skid. Para alimentadores de apron com inércia de partida muito alta, um acoplamento hidráulico entre o motor e o redutor pode substituir ou complementar a rampa do VFD; a consulta OEM deve deixar claro se o arranque suave é eletrônico ou hidrodinâmico, pois essa escolha altera tanto o fator de serviço do redutor quanto a seleção do acoplamento.

Fator de serviço para regime de alimentador

O regime de alimentador raramente se encaixa em uma categoria limpa do catálogo, por isso o fator de serviço (FS) é onde reside a maior parte do julgamento de engenharia. Como regra de trabalho para a seleção OEM em alimentadores vibratórios com pesos excêntricos e alimentadores de apron: especifique um fator de serviço mínimo de 2,0 para alimentadores volumétricos de serviço leve que processam finos e material uniforme; 2,0–2,5 para alimentadores de eixo duplo padrão e alimentadores de apron que alimentam britadores de mandíbula ou cônicos; e 2,5 ou superior para alimentadores de apron de serviço pesado em britagem primária com cargas de pico e metais não britados. Use 2,5 como padrão para qualquer aplicação de processamento de minério 24 horas, a menos que o OEM possa documentar de outra forma. O FS deve ser aplicado à classificação mecânica do redutor, e não à placa do motor, e deve ser verificado tanto em relação à capacidade térmica quanto ao torque de pico. A verificação térmica importa mais para alimentadores contínuos a 100 % de curso; a verificação de torque de pico importa mais na partida e durante a formação de pontes de material. Reserve pelo menos 20 % de torque de saída acima do pico calculado para alimentadores com pesos excêntricos, e pelo menos 30 % para alimentadores de apron, pois ambos entregam rotineiramente cargas de choque que as curvas de catálogo não mostram. As classificações de catálogo das séries K, S, F e HB assumem carga uniforme; o regime de alimentador nunca é uniforme. Dimensione o redutor para o FS calculado e, em seguida, revalide-o com o guia de seleção correlato "Entradas para seleção de redutor industrial" antes de emitir uma cotação.

Disposição de acionamento (simples, duplo, contrafluxo)

A disposição de acionamento é fixada pelo fabricante do alimentador e raramente é negociável, mas condiciona a seleção do redutor. Um alimentador excêntrico de eixo único pode usar um redutor helicoidal ou helicoidal-cônico de montagem por pés ou flange com um motor padrão. Um alimentador de eixo duplo, no qual os pesos excêntricos devem somar forças ao longo da linha da calha (vibração linear) ou se opor a elas (contrafluxo), precisa de dois redutores cujas relações de redução coincidam dentro de 1 % para que os eixos excêntricos permaneçam sincronizados; a folga do redutor, a folga na fixação do motor e o estiramento das correias em V (se usadas) tiram os eixos de fase. Para sincronização apertada, prefira uma unidade de eixos paralelos ou helicoidal-cônica com engrenagens de baixa folga, montagem com centros fixos e acoplamento direto ao eixo excêntrico em vez de transmissão por correia. Um alimentador em contrafluxo com dois motores, no qual os dois eixos excêntricos giram em sentidos opostos para criar um movimento de transporte ou peneiramento, precisa de redutores montados em lados opostos da calha; as posições de montagem padrão M1–M6 cobertas em "Posições de montagem do redutor industrial M1 a M6" permanecem disponíveis, mas o respiro, os bujões de nível de óleo e as posições de dreno de óleo devem ser espelhados para que ambas as unidades compartilhem o mesmo procedimento de manutenção. Para alimentadores grandes de dois motores a 30–75 kW por lado, um redutor industrial HB com engrenagens de eixos paralelos ou helicoidal-cônicas e eixo de saída vazado é a recomendação principal; uma unidade helicoidal-cônica da série K é a alternativa compacta quando o skid do alimentador tem espaço limitado.

Posição de montagem e trava de retorno

Aplicações de alimentador raramente precisam de trava de retorno, mas os alimentadores de apron precisam. Um alimentador de apron parado sob uma bandeja carregada rola para trás se o motor de acionamento desacelera por inércia e a corrente fica retida pelo material acima; uma trava de retorno integrada no redutor evita a rotação reversa que, de outra forma, exigiria um freio externo ou catraca. Ao especificar uma trava de retorno, escolha uma unidade do tipo sprag sem contato ou de rolos, dimensionada para o torque de saída total com o mesmo fator de serviço do redutor, e confirme que a trava permite que o redutor seja retroacionado por um motor de avanço lento para manutenção sem danos. A posição de montagem é o segundo ponto silencioso de seleção. A maioria dos OEMs de alimentador especifica M3 (montagem por pés, eixo horizontal) ou M4 (montagem por flange, eixo vertical para baixo) para uma embalagem compacta em skid, mas em alimentadores de apron as posições M5 ou M6 frequentemente dão um alinhamento mais limpo do eixo da corrente. Qualquer que seja a posição escolhida, o bujão do respiro deve estar no ponto mais alto do óleo e o dreno no mais baixo; o bujão de nível do óleo deve permanecer acessível sem remover as proteções; e o retentor de óleo do eixo de saída deve ser do tipo de lábio duplo ou taconite para serviço em poeira. Para aplicações de partida de alta inércia, os elementos de fixação devem incluir um braço de torque ou um pino de ajuste para absorver o torque de reação da rampa do VFD.

Ambientes corrosivos / úmidos / empoeirados

Os alimentadores vibratórios e de apron em plantas de processamento de minério, terminais portuários, fábricas de fertilizantes e fábricas de cimento vivem em ambientes que destroem redutores comuns. A entrada de poeira pelos retentores de entrada e saída é a principal causa de falha prematura em alimentadores com pesos excêntricos, onde a vibração da calha agita continuamente os finos em suspensão. Especifique retentores contra poeira em ambas as extremidades do eixo de saída, um adaptador de motor vedado ou tampa de entrada onde o motor é montado, e um bujão de dreno magnético para capturar partículas de desgaste. Em serviço de lavagem ou externo, especifique um óleo sintético com boa demulsibilidade de água, uma extensão do respiro que possa ser tubulada para cima e para fora da zona de poeira, e um revestimento interno epóxi ou de poliuretano na carcaça. Para serviço costeiro, de fertilizantes ou químico, a carcaça do redutor deve ser fornecida com um primer epóxi de duas partes mais uma camada superior de poliuretano classificada para a exposição química, com fixadores de aço inoxidável ou zincados e uma plaqueta de identificação de alumínio ou aço inoxidável. Onde o alimentador estiver exposto a névoa salina ou poeira ácida, um disco de contração de aço inoxidável no eixo de saída vazado é preferível a uma conexão simples com chaveta, pois elimina o rasgo de chaveta como ponto de corrosão e permite a remoção em campo sem extrator.

Notas sobre invólucro OEM e personalização

Para fabricantes de equipamentos OEM que vendem pacotes de alimentador globalmente, o envelope do redutor é muitas vezes tão importante quanto sua classificação. Um motorredutor modular com motor integrado e especificação para inversor, óleo de fábrica e pés de montagem pré-perfurados permite ao OEM montar o alimentador em um único skid com o mínimo de trabalho de alinhamento. Para alimentadores de dois motores de maior potência, um redutor industrial HB com eixo de saída vazado e opção de disco de contração oferece o pacote mecânico mais limpo e o menor comprimento total; a unidade helicoidal-cônica da série K é a escolha alternativa quando uma disposição em ângulo reto economiza espaço no skid. Personalizações que o OEM deve considerar solicitar na fase de consulta: motor classe térmica F com elevação classe B e rolamentos isolados, enrolamento classificado para VFD e anel de aterramento do eixo, retentores de saída de lábio duplo, retentores tipo taconite onde a poeira é severa, óleo sintético preenchido na fábrica, extensão do respiro tubulada para fora de qualquer invólucro, revestimento externo epóxi ou de poliuretano na cor especificada pelo cliente, etiquetas OEM e plaquetas de número de série no idioma e formato do cliente, e embalagem de exportação adequada para contêiner ou flat-rack com dessecante e sacos de inibidor volátil de corrosão (VCI). Para serviço em climas frios, solicite retentores para baixa temperatura e óleo sintético classificado para −30 °C; para serviço de fundição ou siderúrgica, solicite retentores para alta temperatura, óleo mineral classificado para +90 °C e um sistema de pintura classificado para +200 °C de temperatura superficial. As diferenças entre os motorredutores das séries R, F, K e S estão resumidas na nota correlata "Diferenças entre os motorredutores das séries R, F, K e S"; para regime de alimentador a regra prática é: helicoidal-cônica da série K como escolha compacta, redutor industrial HB como escolha para serviço pesado, e série S ou helicoidal-sem-fim como opção de pegada pequena apenas em alimentadores volumétricos abaixo de 5 kW.

Lista de verificação de consulta para alimentadores

Antes de enviar uma consulta à HUIGUANG × CHENGFA, reúna os seguintes itens para que o redutor possa ser selecionado em relação ao regime real do alimentador e não a uma curva de catálogo. (1) Tipo de alimentador — excêntrico de eixo único, linear de eixo duplo, contrafluxo de eixo duplo, ou apron. (2) Dimensões da calha ou bandeja, massa móvel e massa em carga total. (3) Peso excêntrico por eixo, peso total e velocidade do eixo. (4) Capacidade requerida em tph e densidade aparente do material. (5) Potência do motor, tensão, frequência e especificação do VFD, incluindo frequência de comutação e perfil de rampa. (6) Fator de serviço requerido pelo OEM, ou confirmação de que a faixa padrão 2,0–2,5 para alimentador é aceitável. (7) Posição de montagem (M1–M6), orientação do eixo e se é necessária trava de retorno ou freio. (8) Conexão de saída — eixo sólido com chaveta, eixo vazado com disco de contração, ou flange. (9) Ambiente — temperatura ambiente, poeira, água, produtos químicos, altitude e qualquer exposição a lavagem ou ambiente externo. (10) Certificação, etiquetagem, revestimento superficial e requisitos de embalagem para o país de destino. (11) Filosofia de peças de reposição e serviço que o OEM deseja manter ao longo da vida do alimentador. Com essas informações, a seleção deixa de ser um número de catálogo genérico e passa a ser um acionamento de alimentador definido e rastreável.