Содержание8
Опорный ролик, который просел под грузом или бьёт по ленте, останавливает линию из-за двух величин: прогиба оси на пролёте между кронштейнами и радиального биения обечайки. Ось из стали 45 диаметром 30 мм на пролёте 500 мм при силе 1500 Н прогибается примерно на 0,47 мм. Ниже — как посчитать силу на один ролик конвейерный, сравнить трубу по ГОСТ 10704-91 и круг, неподвижную ось или вращающийся вал и снять с образца размеры для изготовления замены.
Коротко: нагрузку на один ролик конвейерный считают отдельно, затем проверяют прогиб несущего сечения. Обечайка — электросварная труба по сортаменту ГОСТ 10704-91 из Ст3сп или стали 20 либо круг, ось — сталь 45. На рольганге и ложементе F = k·G/n при g = 9,81 м/с², на ленте доля силы роликоопоры Q = q·l. Ось d = 30 мм на пролёте 500 мм при 1500 Н прогибается примерно на 0,47 мм, труба 108×4 на том же пролёте — примерно на 0,01 мм. Неподвижная шейка — g6 или h6, вращающийся вал — k6 или m6. Биение без замера — «по образцу».
Ролик конвейерный как несущая деталь конвейера и ложемента
Ролик конвейерный передаёт на раму вес ленты, штучного груза или длинномера. Это несущая деталь: сила приходит по нормали к обечайке и через подшипник уходит в кронштейн.
Ролик приводной цепи принимает натяжение ветви: в чертеже у него шаг и профиль. У опорного ролика в чертеже пролёт, прогиб и биение обечайки. Цепной ролик вынесен отдельно: страница роликов и звёздочек цепных передач.
Обечайка входит в состав ролика конвейерного как наружный цилиндр, по которому идёт лента или катится изделие. Наружный диаметр обечайки задаёт высоту опоры. Стенка и пролёт определяют, сохранит ли цилиндр форму под силой.
Место установки показывает, что лежит на ролике и куда уходит сила.
- Роликоопора ленточного конвейера. На обечайке лента с грузом, сила уходит в кронштейн и в став.
- Рольганг штучных грузов. Изделие лежит на нескольких роликах, каждый отдаёт долю веса в раму.
- Ложемент длинномера. Ложемент передаёт вес трубы, прутка или балки на ролик конвейерный. Расстояние между опорами задаёт силу на один ролик.
В цехе IRONEX (ООО «Разар», Чебоксары, поставка по РФ) замену начинают с двух вопросов: что лежит на обечайке и какой пролёт между опорами.
Труба или круг, неподвижная ось или вращающийся вал
Изготовление конвейерных роликов начинается с выбора несущего сечения и того, что вращается. Диаметр замены берётся с образца или с чертежа конвейера. Схему задают пролёт и место, где стоит подшипник качения.
Труба стальная сокращает массу обечайки при заданном наружном диаметре: для ленты и рольганга это обычный путь. Круг берут на длинном тяжёлом пролёте и там, где наружный диаметр протачивают без сварного шва. Ось ролика ограничивает прогиб, когда именно она работает балкой между опорами. На длинном ложементе эту балку часто забирает обечайка.
Три схемы ролика конвейерного ниже отличаются тем, что крутится и какое сечение идёт в расчёт прогиба.
Нагрузка на один ролик: лента, рольганг, ложемент
Силу на один ролик конвейерный считают до выбора стенки и диаметра оси. В расчёт прогиба уходят сила и пролёт.
Порядок расчёта для ленты, рольганга и ложемента один.
- Берут вес изделия G или погонные массы груза и ленты.
- Переводят массу в силу умножением на g = 9,81 м/с².
- Считают силу на опору и долю одного ролика.
- Записывают P и L: их подставляют в формулу прогиба.
Для рольганга и ложемента штучный груз или длинномер лежит на n роликах.
F = k · G / n
G — вес изделия в ньютонах. Если задана масса m в килограммах, G = m · g. Число n — ролики, которые одновременно держат этот груз. Ролики пустого участка в n не входят. Коэффициент k учитывает динамику укладки: удар заготовки о рольганг и раскачку длинномера на ложементе. Значение k назначает чертёж или техзадание.
Пример подстановки. Заготовка 300 кг лежит на трёх роликах рольганга, в техзадании k = 1,5. G = 300 · 9,81 = 2943 Н. F = 1,5 · 2943 / 3 = 1471,5 Н.
Для ленты сначала считают погонную нагрузку q = (mг + mл) · g. Массы mг и mл берут в килограммах на метр. На роликоопору с шагом l приходится Q = q · l.
Дальше Q делят по схеме опоры. У прямой роликоопоры почти вся Q приходится на один ролик конвейерный. У трёхроликовой желобчатой середина загружена сильнее боковых, доли задаёт чертёж опоры. Обечайка принимает свою долю, ось — ту же силу на пролёте между кронштейнами.
В заявку на замену записывают силу на ролик и пролёт L. Эскиз с этими двумя числами отправляют на расчёт по чертежу.
Прогиб оси и обечайки с учётом пролёта
Прогиб — стрела прогиба балки в середине пролёта. Ось ролика ограничивает прогиб там, где она сама является балкой между кронштейнами. Прогиб растёт с увеличением пролёта оси ролика: в формуле пролёт стоит в третьей степени, и прибавка длины бьёт по жёсткости сильнее прибавки силы.
Для шарнирной балки опоры считают незащемлёнными.
- Сила P по центру пролёта: f = P · L³ / (48 · E · I).
- Равномерная нагрузка Q на пролёт: f = 5 · Q · L³ / (384 · E · I).
- Момент инерции круга: I = π · d⁴ / 64.
- Момент инерции трубы: I = π · (D⁴ − d⁴) / 64.
- Модуль упругости стали: E = 2,1 · 10⁵ МПа.
Подстановка в СИ: L в метрах, E = 2,1·10¹¹ Па, f получается в метрах.
Иллюстрация подстановки. Ось d = 30 мм, L = 500 мм, P = 1500 Н. I = π · 0,03⁴ / 64 ≈ 3,98 · 10⁻⁸ м⁴. Та же формула даёт f ≈ 0,47 мм. Труба 108×4 при тех же P и L (наружный 108 мм, стенка 4 мм, внутренний 100 мм) имеет момент инерции примерно в 45 раз больше и даёт f ≈ 0,01 мм. На коротком ленточном ролике обечайка на своём пролёте почти не прогибается, проседает ось.
У ленточного ролика пролёт оси между кронштейнами больше пролёта обечайки: лыски и вылет до кронштейна входят в L оси и остаются вне L трубы.
Ориентир прогиба L/1000…L/500 — фильтр жёсткого вала, не допуск ГОСТа. Для L = 500 мм это 0,5…1,0 мм. Пример f ≈ 0,47 мм жёстче границы L/1000. Допустимый прогиб оставляют чертежу и подшипнику: перекос колец сажает дорожку.
Какую конструкцию закладывать в чертёж замены
Конструкцию ролика конвейерного для замены собирают из пролёта и места подшипника. Для изготовления конвейерных роликов диаметр трубы и номер подшипника снимают с образца или с чертежа конвейера, матрица их не задаёт.
| Тип ролика | Несущий элемент | Ось или вал | Где подшипник качения | Что лимитирует прогиб | В чертеже замены |
|---|---|---|---|---|---|
| Ленточный ролик | Труба | Неподвижная ось с лысками | В стакане обечайки | Ось между кронштейнами | Пролёт по кронштейнам, лыски, посадка стакана |
| Рольганг штучного груза | Труба или круг | Ось или вал по схеме рамы | В стакане или в раме | Сечение с большим пролётом | Число роликов под грузом, схема опор |
| Ложемент длинномера | Труба, на длинном пролёте круг | Ось по концам или вал | По концам обечайки или в раме | Обечайка между опорами | Длина обечайки и пролёт между подшипниками |
В каждой строке одна и та же логика: что крутится, где опора, какой пролёт подставлять в формулу. Ленточный ролик почти всегда схема А. Рольганг бывает и А, и Б — решает, стоит ли подшипник качения внутри ролика. Ложемент длинномера с большим пролётом между опорами считают по обечайке, схема В.
Размеры, посадка и биение для изготовления замены
Для изготовления конвейерных роликов размеры снимают с образца или с чертежа конвейера. Биение без замера индикатором числом не ставят. Пока замера нет, в заявке пишут «по образцу».
Радиальное биение замеряется от шеек оси ролика: шейки служат базой, индикатор ведут по образующей обечайки. Торцевое биение снимают от тех же шеек, ножка индикатора стоит у торца стакана.
Подшипник качения требует посадку подшипника. Неподвижная ось: шейка g6 или h6, стакан M7 или N7. Вращающийся вал: шейка k6 или m6, корпус H7. Плотнее сажают кольцо, которое вращается относительно нагрузки. Поле с чертежа заказчика главнее каталожной практики.
| Размер | База замера | Инструмент | Что писать в чертеже |
|---|---|---|---|
| Наружный диаметр обечайки | Середина и торцы обечайки | Штангенциркуль | D и отметка эллипса |
| Длина обечайки | Торцы трубы | Штангенциркуль | Длина цилиндра |
| Пролёт по кронштейнам | Плоскости кронштейнов | Рулетка | L оси в формулу прогиба |
| Диаметр и длина шеек | Шейка оси | Микрометр | Диаметр, длина, квалитет |
| Лыски | Грань лыски | Штангенциркуль | Размер под кронштейн и длина |
| Обозначение подшипника | Маркировка кольца | Чтение маркировки | Полный номер с уплотнением |
| Посадка стакана или корпуса | Отверстие стакана | Нутромер | g6/h6 и M7/N7 или k6/m6 и H7 |
| Радиальное биение | Шейки оси | Индикатор | По образцу |
| Торцевое биение | Шейки оси | Индикатор | По образцу |
Материал трубы и оси: что меняет жёсткость
Жёсткость на прогиб задаёт сечение обечайки и оси. Модуль упругости у Ст3сп, стали 20 и стали 45 общий: E = 2,1·10⁵ МПа. Смена марки оставляет стрелу прогиба прежней. Стрелу уменьшает момент инерции: диаметр оси, наружный диаметр и стенка трубы.
Пары материал–деталь, которые держатся в замене:
- Обечайка ленты и рольганга — электросварная прямошовная труба по сортаменту ГОСТ 10704-91 из Ст3сп или стали 20. Труба стальная сокращает массу обечайки при заданном наружном диаметре.
- Ось ролика — сталь 45 по ГОСТ 1050. Сталь 45 идёт на изготовление оси ролика: из неё точат шейки под подшипник и лыски под кронштейн.
- Круг вместо трубы берут на длинном тяжёлом пролёте, где труба уже не проходит фильтр жёсткости, и там, где наружный диаметр протачивают без сварного шва.
Твёрдость шеек, термообработку и футеровку обечайки назначает чертёж заказчика. В заявку на замену эти пункты переносят как записано у заказчика. Если наружный диаметр протачивают, электросварной шов оказывается на рабочей поверхности, и обечайку делают из круга.
Круг с наружным диаметром трубы 108×4 тяжелее примерно в семь раз: площади относятся как D² к (D² − d²), 11664 к 1664. На длинном ложементе вес круга добавляется к прогибу обечайки, поэтому круг оставляют пролёту, где жёсткость важнее массы.
Изготовление конвейерных роликов: маршрут и контроль
Изготовление конвейерных роликов ведём по чертежу или по обмеру образца. Деталь делаем в Чебоксарах, поставка по РФ.
Маршрут замены:
- Заготовка трубы или круга на обечайку и круга стали 45 на ось.
- Токарная обработка формирует посадочные шейки оси ролика, стаканы и при необходимости наружный диаметр обечайки.
- Фрезеровка лысок неподвижной оси под паз кронштейна.
- Сварка дисков с трубой или запрессовка стакана. Рабочую дорожку под проточку швом не закрывают: тогда обечайка из круга.
- Шлифовка посадочных шеек и отверстия стакана в поле посадки.
- Замер радиального биения обечайки и торцевого биения стакана индикатором от шеек оси. Число сверяют с чертежом или с пометкой «по образцу».
Подшипник качения в маршрут входит посадкой. Номер читают с маркировки образца. Кольца сажают по полям неподвижной оси g6 или h6 и M7 или N7 либо вращающегося вала k6 или m6 и H7. В чертёж пишут обозначение подшипника целиком.
Биение проверяют после точения, после сварки и после шлифовки. Сварка дисков с трубой уводит обечайку, шлифовка шеек заново задаёт базу индикатору.
На запуск передают чертёж конвейера или образец: диаметр и длина обечайки, пролёт, шейки, лыски, номер подшипника, посадка, биение. Ось и вал ролика оформляют отдельной позицией, обечайку и стакан — своей. Токарно-фрезерные работы закрывают шейки, лыски и стаканы, изготовление деталей по чертежам собирает ролик целиком.