Как выбрать редуктор для вибрационных и пластинчатых питателей в переработке минералов

Профиль нагрузки питателя и момент, создаваемый дебалансами

Вибрационные и пластинчатые питатели — это нагрузки не с постоянным моментом. Их приводная мощность определяется динамической реакцией дебалансов, подвижной массой лотка или плиты и массой сыпучего материала, дозируемого на расположенный ниже конвейер или дробилку. Для объёмных питателей, работающих с 50–2000 т/ч дробленого камня, руды, агломерата, угля или удобрений, промышленный редуктор должен поглощать синусоидальную пульсацию момента каждый цикл, скачкообразное изменение нагрузки при пуске питателя с заполненным лотком, а также удар от негабаритных металлических включений или зависания руды. Дебалансы массой 10–50 кг на вал, вращающиеся с 700–960 об/мин, создают пиковые моменты, достигающие двух-трёхкратного среднего рабочего значения. Двигатель, работающий при постоянной скорости, нельзя просто соединить с такой нагрузкой; промышленный редуктор является механическим фильтром, преобразующим момент двигателя в управляемое движение питателя. Для OEM-производителей оборудования, выпускающих грохоты, дробилки, конвейерные скиды и комплектные установки для переработки минерального сырья или работы с сыпучими материалами, правильный выбор промышленного редуктора — это столько же решение по компоновке, сколько решение по типоразмеру. Оно определяет поведение при пуске, совместимость с частотно-регулируемым приводом, монтажный след и философию запасных частей, с которой конечный пользователь будет жить следующие десять лет.

Типы питателей и условия эксплуатации

Три архитектуры питателя преобладают в работе с OEM-запросами. Первая — одновальный вибрационный питатель с дебалансами для лёгкого и среднего режима при 50–500 т/ч, обычно приводимый одним двигателем 1,5–11 кВт через одноступенчатый редуктор и одну пару дебалансов. Вторая — двухвальный вибрационный питатель линейного или противоточного типа, работающий при 200–2000 т/ч для дробилок, грохотов и разгрузки бункеров, обычно приводимый двумя двигателями 7,5–75 кВт, которые должны быть синхронизированы по фазе, чтобы дебалансы складывались или вычитались согласно конструкции. Третья — пластинчатый питатель, тяжёлый цепной конвейер с плитами, дозирующий крупную руду со склада первичной дробилки, с приводной мощностью 11–75 кВт и массой цепи с плитами в несколько тонн, которую необходимо разгонять при каждом пуске. Каждая архитектура задаёт свою нагрузку на редуктор. Одновальный питатель допускает умеренный пусковой удар, двухвальный требует синхронизированных двигателей и согласованных редукторов с малым люфтом, чтобы дебалансные силы оставались в фазе, а пластинчатый требует высокого пускового момента и часто гидромуфты или устройства плавного пуска для смягчения рывка цепи. Во всех трёх случаях условия эксплуатации тяжёлые: пыль от известняка, агломерата или угля; брызги воды от мойки или дождя; температура окружающей среды от −20 °C на северных зимних площадках до +50 °C на металлургических или литейных заводах. При оценке любого из этих приводов сверяйтесь с практическими пределами из нашей методической записки "Как коэффициент эксплуатации влияет на выбор редуктора".

Частотно-регулируемый привод и пусковой режим

Большинство OEM-комплектов питателей теперь в стандартной комплектации поставляется с частотно-регулируемым приводом (ЧРП). ЧРП позволяет оператору подстраивать производительность подачи под мощность нижестоящей дробилки или эффективность грохота, выполнять медленный разгон для посадки дебалансов и синхронизировать два двигателя на двухвальном питателе без механических фазовых шестерён. Двигатель, питаемый от ЧРП, также снижает ток при заторможенном роторе, который на питателе 75 кВт иначе вызвал бы падение напряжения, достаточное для возмущения остальной части завода. Платой за это является нагрев: двигатель инверторного исполнения, питаемый от современного ЧРП с частотой коммутации выше 4 кГц, испытывает дополнительную нагрузку на обмотку и должен быть задан под тепловой класс F (155 °C) с превышением температуры по классу B (130 °C), либо оснащён изолированным подшипником и кольцом заземления вала для защиты подшипников редуктора от повреждения гребешками из-за наведённых ЧРП токов вала. Когда запрос задаёт ЧРП, номинал редуктора должен быть подтверждён для всего диапазона скоростей двигателя, а не только 50 или 60 Гц. Ниже 20 Гц вентиляторы охлаждения двигателя теряют эффективность, и двигателю может потребоваться независимый привод вентилятора; выбор редуктора должен быть отмечен, чтобы выбранный коническо-цилиндрический редуктор серии K, промышленный редуктор HB или модульный мотор-редуктор не был занижен по мощности из-за недостаточно охлаждённого двигателя на том же скиде. Для пластинчатых питателей с очень высокой пусковой инерцией гидромуфта между двигателем и редуктором может заменить или дополнить рампу ЧРП; OEM-запрос должен чётко указывать, является ли плавный пуск электронным или гидродинамическим, так как этот выбор меняет и коэффициент эксплуатации редуктора, и подбор муфты.

Коэффициент эксплуатации для режима питателя

Режим питателя редко укладывается в чистую каталожную категорию, поэтому коэффициент эксплуатации (SF) — это место, где сосредоточена основная часть инженерного суждения. В качестве рабочего правила для OEM-подбора вибрационных питателей с дебалансами и пластинчатых питателей: задавайте минимальный коэффициент эксплуатации 2,0 для объёмных питателей лёгкого режима, работающих с мелкозернистым и однородным материалом; 2,0–2,5 для стандартных двухвальных питателей и пластинчатых питателей, подающих материал в щёковые или конусные дробилки; и 2,5 или выше для тяжёлых пластинчатых питателей первичного дробления с пиковыми нагрузками и негабаритными металлическими включениями. Используйте 2,5 как значение по умолчанию для любого 24-часового применения в переработке минерального сырья, если OEM не может документально обосновать иное. SF должен применяться к механическому номиналу редуктора, а не к шильдику двигателя, и должен проверяться как по тепловой мощности, так и по пиковому моменту. Тепловая проверка наиболее важна для непрерывных питателей при 100 % хода; проверка пикового момента наиболее важна при пуске и при зависании материала. Закладывайте запас не менее 20 % выходного момента сверх расчётного пика для питателей с дебалансами и не менее 30 % для пластинчатых питателей, так как оба регулярно создают ударные нагрузки, которые каталожные кривые не показывают. Каталожные номиналы серий K, S, F и HB предполагают равномерную нагрузку; режим питателя никогда не бывает равномерным. Подберите типоразмер редуктора под расчётный SF, а затем перепроверьте его по связанному руководству "Входные данные для выбора промышленного редуктора" перед выпуском коммерческого предложения.

Схема привода (одиночный, двойной, противоточный)

Схема привода задаётся изготовителем питателя и редко подлежит обсуждению, но именно она определяет выбор редуктора. Одновальный дебалансный питатель может использовать одноступенчатый цилиндрический или коническо-цилиндрический редуктор на лапах или фланце со стандартным двигателем. Двухвальный питатель, в котором дебалансы должны складывать усилия вдоль оси лотка (линейная вибрация) или вычитать их (противоточная схема), требует два редуктора, передаточные числа которых совпадают с точностью до 1 %, чтобы эксцентриковые валы оставались синхронизированными; люфт редуктора, зазор в креплении двигателя и вытяжка клиновых ремней (если они используются) выводят валы из фазы. Для жёсткой синхронизации предпочтительна параллельно-осевая или коническо-цилиндрическая конструкция с зубчатыми колёсами малого люфта, фиксированным межосевым расстоянием и прямой муфтой на эксцентриковый вал, а не ременная передача. Двухмоторный противоточный питатель, в котором два эксцентриковых вала вращаются в противоположных направлениях для создания транспортирующего или грохотильного движения, требует редукторы, установленные на противоположных сторонах лотка; стандартные монтажные положения M1–M6, описанные в разделе "Монтажные положения промышленного редуктора M1–M6", остаются доступными, но сапун, пробки контроля уровня масла и сливные отверстия должны быть зеркальными, чтобы оба агрегата имели одинаковую процедуру обслуживания. Для крупных двухмоторных питателей мощностью 30–75 кВт на каждую сторону промышленный редуктор HB с параллельно-осевой или коническо-цилиндрической схемой и полым выходным валом является основной рекомендацией; коническо-цилиндрический агрегат серии K служит компактной альтернативой при ограниченном пространстве скида.

Монтажное положение и стопор обратного хода

Применения питателей редко требуют стопора обратного хода, но пластинчатые питатели — требуют. Остановленный пластинчатый питатель под нагруженной плитой начнёт катиться назад, если приводной двигатель выбегает и цепь удерживается материалом сверху; встроенный в редуктор стопор обратного хода предотвращает обратное вращение, которое иначе потребовало бы внешнего тормоза или храпового механизма. При задании стопора обратного хода выбирайте бесконтактный обгонной муфтой типа sprag или роликового типа, рассчитанный на полный выходной момент с тем же коэффициентом эксплуатации, что и редуктор, и убедитесь, что стопор позволяет редуктору быть прокрученным назад толкающим двигателем для обслуживания без повреждений. Монтажное положение — второй неявный пункт выбора. Большинство OEM-производителей питателей задают M3 (на лапах, горизонтальный вал) или M4 (на фланце, вертикальный вал вниз) для компактной компоновки скида, но на пластинчатых питателях положения M5 или M6 часто дают более чистое совмещение цепного вала. В любом выбранном положении сапун должен находиться в самой высокой точке масла, а слив — в самой низкой; пробка контроля уровня масла должна оставаться доступной без снятия защитных кожухов; а уплотнение выходного вала должно быть двухкромочным или таконитового типа для работы в пыльной среде. Для пусковых применений с высокой инерцией монтажные элементы должны включать моментный рычаг или установочный штифт для восприятия реактивного момента рампы ЧРП.

Коррозионные / влажные / запылённые среды

Вибрационные и пластинчатые питатели на предприятиях по переработке минерального сырья, в портовых терминалах, на заводах удобрений и цементных заводах работают в средах, разрушающих обычные редукторы. Попадание пыли через входные и выходные уплотнения — главная причина преждевременного выхода из строя питателей с дебалансами, где вибрация лотка непрерывно встряхивает взвешенные мелкие частицы. Задавайте пылезащитные уплотнения на обоих концах выходного вала, герметичный переходник двигателя или входную крышку в месте крепления двигателя и магнитную сливную пробку для улавливания частиц износа. Для моющей или наружной эксплуатации задавайте синтетическое масло с хорошей вододемульгирующей способностью, удлинитель сапуна, который можно вывести трубкой вверх и из пылевой зоны, и эпоксидное или полиуретановое внутреннее покрытие корпуса. Для прибрежного, удобрительного или химического применения корпус редуктора должен поставляться с двухкомпонентным эпоксидным грунтом и полиуретановым верхним покрытием, рассчитанным на химическое воздействие, с крепежом из нержавеющей или оцинкованной стали и алюминиевой или нержавеющей шильдой. Если питатель подвергается воздействию солевого тумана или кислотной пыли, на полом выходном валу предпочтительна стяжная втулка из нержавеющей стали вместо обычного шлицевого соединения, так как она устраняет шпоночный паз как место коррозии и позволяет выполнить демонтаж в полевых условиях без съёмника.

Замечания по OEM-исполнению и индивидуальной настройке

Для OEM-производителей оборудования, продающих комплекты питателей по всему миру, габарит редуктора зачастую так же важен, как и его номинал. Модульный мотор-редуктор со встроенным двигателем инверторного исполнения, заправленным на заводе маслом и предварительно просверленными монтажными лапами позволяет OEM собрать питатель на одном скиде с минимальным объёмом работ по выверке. Для более мощных двухмоторных питателей промышленный редуктор HB с полым выходным валом и опцией стяжной втулки обеспечивает наиболее чистый механический комплект и минимальную общую длину; коническо-цилиндрический агрегат серии K является альтернативным выбором, когда угловая компоновка экономит пространство скида. Индивидуальные настройки, которые OEM следует рассмотреть к запросу на этапе опроса: двигатель теплового класса F с превышением температуры по классу B и изолированными подшипниками, обмотка, рассчитанная на ЧРП, и кольцо заземления вала, двухкромочные выходные уплотнения, уплотнения таконитового типа при сильной запылённости, синтетическое масло, заправленное на заводе, удлинитель сапуна, выведенный наружу любого кожуха, наружное эпоксидное или полиуретановое покрытие цвета, указанного заказчиком, OEM-этикетки и таблички с серийными номерами на языке и в формате заказчика, а также экспортная упаковка, пригодная для контейнерной или плоской перевозки, с силикагелем и пакетами с летучим ингибитором коррозии (VCI). Для работы в холодном климате запрашивайте уплотнения для низких температур и синтетическое масло, рассчитанное на −30 °C; для литейного или сталелитейного применения запрашивайте уплотнения для высоких температур, минеральное масло, рассчитанное на +90 °C, и систему окраски, рассчитанную на температуру поверхности +200 °C. Различия между мотор-редукторами серий R, F, K и S приведены в связанной записке "Различия между мотор-редукторами серий R, F, K и S"; для режима питателя практическое правило: коническо-цилиндрический серии K как компактный выбор, промышленный редуктор HB как выбор для тяжёлого режима, серия S или цилиндро-червячный как вариант малого монтажного следа только для объёмных питателей мощностью ниже 5 кВт.

Контрольный список запроса для питателей

Прежде чем направить запрос в HUIGUANG × CHENGFA, соберите следующие данные, чтобы редуктор можно было подобрать по реальному режиму питателя, а не по каталожной кривой. (1) Тип питателя — одновальный дебалансный, двухвальный линейный, двухвальный противоточный или пластинчатый. (2) Размеры лотка или плиты, подвижная масса и масса при полной нагрузке. (3) Дебаланс на вал, общая масса и частота вращения вала. (4) Требуемая производительность в т/ч и насыпная плотность материала. (5) Мощность, напряжение, частота двигателя и спецификация ЧРП, включая частоту коммутации и профиль разгона. (6) Требуемый OEM коэффициент эксплуатации или подтверждение, что стандартный диапазон 2,0–2,5 для питателя допустим. (7) Монтажное положение (M1–M6), ориентация вала и необходимость стопора обратного хода или тормоза. (8) Выходное соединение — сплошной вал со шпонкой, полый вал со стяжной втулкой или фланец. (9) Среда — температура окружающей среды, пыль, вода, химикаты, высота над уровнем моря и любое воздействие мойки или наружных условий. (10) Сертификация, маркировка, поверхностное покрытие и требования к упаковке для страны назначения. (11) Философия запасных частей и сервиса, которую OEM намерен поддерживать в течение срока службы питателя. С этой информацией подбор переходит от типового каталожного номера к определённому, прослеживаемому приводу питателя.