Estudo de Caso de Rolo Impactante: Protegendo um Transportador de Calcário de Alta Queda

Um ponto de carregamento é uma das seções mais trabalhadas de um transportador de correia. Grandes peças de material caem em uma pequena área da correia. Como resultado, a correia, os rolos, os rolamentos e o quadro de suporte devem absorver choques repetidos.

Este estudo de caso explica como uma operação de processamento de calcário na África do Sul atualizou um ponto de transferência de alta queda com uma solução de rolos de impacto de grande resistência.

O transportador existente tinha danos frequentes na correia, rolos com defeito, derramamento de material e deformação do quadro. Rolos de aço padrão podiam suportar a correia durante o transporte normal. No entanto, eles não podiam absorver o forte impacto criado por grandes peças de calcário que caíam de uma altura de 3,2 metros.

Para resolver o problema, a zona de carregamento foi equipada com rolos de impacto com anéis de borracha, eixos reforçados, rolamentos protegidos e quadros de suporte mais fortes. O espaçamento entre os conjuntos de rolos também foi reduzido.

Após 14 meses de operação, o sistema atualizado mostrou melhorias claras na proteção da correia, na confiabilidade dos rolos e na estabilidade da zona de carregamento.

Visão Geral do Projeto de Rolos de Impacto

O projeto envolveu uma instalação de britagem de calcário e manuseio de materiais em massa na região do Free State, na África do Sul. O transportador movia calcário britado de uma garganta de transferência para a próxima etapa de processamento.

As principais condições do projeto incluíram:

• Indústria: mineração de rochas duras e processamento de pedreiras
• Material: calcário britado
• Densidade do material: aproximadamente 1,6 t/m³
• Tamanho máximo do pedaço: 250 mm
• Largura da correia do transportador: 1.600 mm
• Velocidade da correia: 3,2 m/s
• Altura de queda do material: 3,2 metros
• Ambiente: poeira intensa e vibração contínua
• Componentes principais: rolos de impacto com anéis de borracha e conjuntos de rolos de impacto reforçados
• Referência de design: requisitos de carregamento CEMA E e ISO 5048

O nome da empresa do cliente permanece confidencial. No entanto, as condições de trabalho e os dados do projeto são mantidos para mostrar como a solução foi desenvolvida.

Desafio dos Rolos de Impacto no Ponto de Transferência

A garganta de transferência criou uma força de carregamento concentrada. O calcário britado caiu diretamente no centro da correia do transportador.

Como algumas peças atingiam 250 mm de tamanho, cada queda criou um forte impacto local. A força passou pela correia e para os rolos abaixo.

A seção original do transportador usava rolos de canalização de aço padrão. Esses rolos forneciam suporte básico à correia, mas tinham pouca capacidade de amortecimento.

Com o tempo, a zona de carregamento desenvolveu vários problemas relacionados.

Furos na correia e danos na cobertura

As bordas afiadas do calcário atingiam repetidamente a mesma seção da correia. A cobertura superior desenvolveu cortes profundos e furos. Em áreas mais graves, o impacto também afetou as camadas internas da correia.

Eixos dobrados e rolos travados

As cascas de rolos de aço rígido transferiam grande parte do choque diretamente para os eixos e rolamentos. O impacto repetido causou movimento do eixo, danos aos rolamentos e travamento dos rolos.

Afundamento da correia entre os conjuntos de rolos

O espaçamento original dos rolos deixava áreas sem suporte abaixo da garganta. Quando material pesado pousava na correia, a correia se movia para baixo entre os rolos.

Vazamento de material ao redor da saia

O afundamento da correia criou lacunas entre a correia e a borracha da saia. O calcário fino escapava por essas lacunas e se acumulava ao redor da estrutura do transportador.

Fadiga do quadro

Os quadros de suporte receberam cargas de choque repetidas. Com o tempo, isso aumentou o risco de suportes dobrados, soldas danificadas e alinhamento inadequado dos rolos.

O cliente precisava de mais do que um rolo mais forte. O sistema completo de suporte da zona de carregamento teve que ser revisado.

Análise de Falha do Transportador de Correia com Rolos de Impacto

Antes de selecionar uma nova disposição de transportador de correia com rolos de impacto, as condições de carregamento foram estudadas como um sistema completo.

Os principais fatores incluíram massa do material, tamanho do pedaço, altura de queda, largura da correia, velocidade da correia, espaçamento dos rolos e a resistência do quadro existente.

A revisão identificou três principais causas das falhas.

Primeiro, os rolos padrão não podiam absorver energia de impacto suficiente. Suas superfícies de aço forneciam resistência, mas muito pouco movimento elástico.

Segundo, o espaço entre os conjuntos de rolos permitia que a correia afundasse. Portanto, mesmo que um rolo permanecesse em boas condições, a zona de carregamento completa não fornecia suporte contínuo.

Terceiro, os rolamentos e eixos receberam muito choque direto. Uma vez que um rolamento se danificou, o rolo parou de girar. A correia em movimento então passava sobre uma superfície de aço fixa, o que criava calor e desgaste adicional.

A solução precisava:

• Absorver impactos repetidos do material
• Suportar a correia em toda a zona de carregamento
• Proteger os rolamentos de choque e poeira
• Reduzir o movimento da correia abaixo da saia
• Ajustar-se à estrutura existente do transportador
• Resistir à operação industrial contínua
• Simplificar a substituição futura dos rolos

Design da Solução de Rolos de Impacto para Transportador

A solução final de rolos de impacto para transportador combinou amortecimento de borracha, reforço estrutural e espaçamento de suporte mais próximo.

Em vez de depender de uma característica de design, o sistema usou várias partes que funcionavam juntas:

• Anéis de impacto de borracha de alta elasticidade
• Tubos de rolo de aço espesso
• Eixos sólidos reforçados
• Rolamentos de grande resistência
• Carcasas de rolamento fortes
• Selos labirínticos de múltiplos estágios
• Graxa resistente à água
• Quadros de rolos de impacto reforçados
• Espaçamento reduzido abaixo da garganta de transferência

Este design combinado permitiu que os anéis de impacto absorvessem o primeiro choque. Enquanto isso, a casca do rolo, o eixo e o quadro suportavam a carga restante.

O espaçamento mais próximo também criou uma superfície de suporte mais contínua abaixo da correia do transportador.

Construção do Anel de Borracha dos Rolos de Impacto

Os rolos atualizados usavam anéis de borracha separados montados em torno de um tubo de aço espesso.

Quando o calcário atingia a correia, os anéis de borracha se comprimiam. Esse movimento ajudou a absorver e espalhar o impacto antes que ele atingisse as partes internas do rolo.

Anéis separados foram selecionados em vez de uma superfície de contato de aço rígida porque ofereciam vários benefícios:

• Melhor absorção de impacto
• Menor força de pico na correia
• Menos vibração
• Menor choque direto nos rolamentos
• Compressão local sob grandes peças de material
• Proteção adicional para a casca de aço
• Contato mais silencioso no ponto de carregamento

A qualidade da borracha era importante. O material precisava de flexibilidade suficiente para amortecer o impacto. No entanto, também precisava de dureza suficiente para manter sua forma sob a correia carregada.

Se os anéis fossem muito macios, poderiam se deformar sob pressão contínua. Se fossem muito duros, transfeririam mais força para o rolo e o quadro.

Portanto, o material do anel foi selecionado de acordo com o tamanho do material, a altura de queda e a carga de trabalho.

Design do Eixo e Rolamento dos Rolos de Impacto

O conjunto de eixo e rolamento tinha que suportar tanto a carga normal da correia quanto o impacto dinâmico repetido.

Para este projeto, o rolo de impacto usou um eixo de aço sólido de 40 mm. O eixo maior ajudou a controlar a flexão sob altas forças de carregamento.

Rolamentos de esfera de ranhura profunda de grande resistência com folga interna C3 também foram selecionados. Este design de rolamento proporcionou espaço para movimento térmico normal durante a operação contínua.

As carcasas dos rolamentos foram reforçadas e conectadas seguraamente ao tubo do rolo. Isso ajudou a manter o alinhamento do rolamento quando o rolo recebia cargas súbitas.

A estrutura completa foi projetada para reduzir:

• Deflexão do eixo
• Danos na pista do rolamento
• Movimento da carcaça
• Rotação irregular do rolo
• Travamento precoce do rolamento
• Calor causado por alinhamento inadequado

Uma casca externa forte sozinha não teria resolvido o problema original. As partes internas também precisavam corresponder à função de impacto.

Selagem dos Rolos de Impacto para uma Usina de Calcário Poedeira

Poeira fina de calcário estava presente em toda a área de transferência. Portanto, a proteção dos rolamentos foi outra parte importante do design.

A poeira pode entrar em um rolo mal selado e se misturar com a graxa do rolamento. A mistura então se torna abrasiva. Como resultado, o atrito do rolamento aumenta e o rolo pode eventualmente parar de girar.

Os rolos do projeto usavam uma estrutura de selagem labiríntica de múltiplos estágios. O selo criou um caminho mais longo e difícil entre o ambiente externo e a câmara do rolamento.

Além disso, graxa sintética resistente à água foi usada dentro da área do rolamento.

O sistema de selagem e lubrificação ajudou:

• Limitar a entrada de poeira
• Reduzir a exposição à umidade
• Retener a graxa
• Proteger as superfícies do rolamento
• Manter rotação mais suave
• Reduzir o risco de travamento precoce

Um selo deve proteger o rolamento sem criar muita resistência. Portanto, o controle dimensional durante a produção e montagem permaneceu importante.

Reforço do Quadro dos Rolos de Impacto

O quadro dos rolos de impacto carregava os rolos e transferia a carga de trabalho para a estrutura do transportador.

No sistema original, o choque repetido contribuiu para a fadiga e deformação do quadro. Portanto, substituir apenas os rolos não teria fornecido uma solução completa.

Os quadros atualizados foram projetados para:

• Manter os rolos no ângulo de canalização requerido
• Manter posições estáveis do eixo
• Resistir a cargas verticais repetidas
• Reduzir movimento indesejado
• Ajustar-se aos pontos de montagem existentes do transportador
• Suportar espaçamento mais próximo dos rolos
• Permitir substituição mais fácil dos rolos

A geometria do quadro também foi importante. Se os rolos laterais e centrais não estivessem posicionados corretamente, a correia não receberia suporte uniforme.

Antes da fabricação, as dimensões críticas incluíram largura do quadro, posição do orifício de montagem, comprimento do rolo, design da extremidade do eixo, ângulo de canalização e altura de instalação.

Ao coordenar as dimensões do rolo e do quadro, o projeto evitou modificações no campo durante a instalação.