أفضل دليل لشرح وظيفة بكرة الذيل في الناقلات الحزامية

قد يبدو الناقل الحزامي وكأنه مجرد قطعة بسيطة من الآلات الصناعية، لكن هيكله الميكانيكي يعتمد على عدة مكونات متخصصة للغاية تعمل بشكل متزامن. وعند النظر إلى ناقل في مصنع أو منجم، قد يكون من الصعب تحديد أسماء كل جزء من أجزائه الهيكلية بدقة.

فيما يلي شرح تقني واضح ومفصل خطوة بخطوة للمكونات الأساسية التي يتألف منها نظام النقل بالحزام الصناعي.

1. مواد أحزمة النقل وبيئة العمل

الـ حزام ناقل وهو السطح الرئيسي الذي يتحمل الحمل. ويعتمد اختيار مصفوفة الحزام المناسبة بشكل مباشر على درجات حرارة التشغيل وخصائص المواد والإجهاد الميكانيكي.

• أحزمة النقل المطاطية: تُظهر الأحزمة المطاطية القياسية أفضل أداء في درجات حرارة العمل المحيطة التي تتراوح بين -15 درجة مئوية و40 درجة مئوية. وتتميز هذه الأحزمة بمقاومتها للتآكل والزيوت والأحماض والطقس البارد. أما بالنسبة للمواد التي تتجاوز درجة حرارتها 50 درجة مئوية، فيجب تحديد استخدام أحزمة مقاومة للحرارة العالية.
• أحزمة النقل ذات الحبال الفولاذية: صُممت هذه الأحزمة باستخدام كابلات فولاذية طولية، مما يمنحها قوة شد عالية ومعدل تمدد ضئيل. وهي قادرة على التعامل مع المسافات الطويلة وعمليات النقل بالجملة الثقيلة، مع آلية تشغيل سلسة.
• أحزمة من النايلون والقماش: تتميز هذه الأحزمة، المصنوعة من طبقات هيكلية اصطناعية، بمرونة فائقة وقدرة عالية على تشكيل الأخاديد. وهي مغطاة بطبقة خارجية مقاومة للمواد الكيميائية، وتستخدم على نطاق واسع في مصانع الأسمدة والورق والمعالجة الكيميائية.

2. مجموعات العجلات التباطئة وبكرات الدعم

تقوم العجلات الدوارة بدعم الحزام والحمولة السائبة على طول هيكل الناقل، مما يحافظ على الشكل الصحيح للحزام ومساره.

• عجلات التوجيه المقعرة: يتكون من مجموعة من ثلاث بكرات تعمل على تشكيل الحزام على شكل حوض لزيادة حجم المواد السائبة إلى أقصى حد.
• عجلات التوجيه ذاتية المحاذاة: تصحيح الانحراف الجانبي للحزام (الخروج عن المسار) تلقائيًا لمنع تآكل الحواف.
• عجلات التوجيه ذات التأثير: يتم تركيبه مباشرةً أسفل قناة التحميل، ويتميز بحلقات مطاطية ممتصة للصدمات لتخفيف تأثير ارتطام المواد.
• عجلات العودة المسطحة: قم بدعم الحزام الفارغ أثناء عودته على طول الجانب السفلي لإطار الناقل.

3. مجموعات بكرة المحرك وبكرة الذيل

تنقل البكرات العزم الميكانيكي وتغير اتجاه الحزام.

• بكرة المحرك: يتم توصيله مباشرةً بالمحرك الكهربائي ومجموعة علبة التروس لتوفير قوة الجر. وتشمل المعايير الشائعة لقطر الأنابيب المستخدمة في المهام الخفيفة 38.1 ملم و50.8 ملم و60 ملم، بينما تستخدم الأنظمة المخصصة للمهام الثقيلة أسطوانات فولاذية مصنعة ذات أقطار أكبر.
• البكرة الخلفية (المنحنية): يتم تركيبها عند طرف التحميل أو الطرف الخلفي للناقل لتغيير اتجاه الحزام. وتُصنع الوحدات الصغيرة من الحديد الزهر، بينما تُصنع الأنظمة الصناعية الأكبر حجمًا من ألواح فولاذية ملحومة.

4. أجهزة الشد

تعمل أجهزة الشد على إبقاء الحزام مشدودًا لمنع انزلاقه على سطح بكرة الدفع والحد من الترهل بين مجموعات البكرات الوسيطة.

• أجهزة شد البراغي: يُستخدم الضبط اليدوي باللولب بشكل أساسي في الناقلات القصيرة والمخصصة للأحمال الخفيفة.
• وحدات سحب الجاذبية: يستخدم صندوق ثقل موازن مثبتًا على إطار رأسي لتوفير شد مستمر على مسافات طويلة.
• الرافعة وعربة السحب: تقوم الرافعات الميكانيكية بسحب عربة الشد على طول مسار مخصص للأنظمة ذات المسافات الطويلة والسعة العالية.

5. أجهزة تنظيف الأحزمة والمكشطات

تعمل أدوات التنظيف على إزالة المواد المتبقية العالقة على الحزام العائد والبكرات، مما يمنع تراكم المواد المتناثرة.

• الكاشطات الأولية: شفرات من مادة البولي يوريثان (PUR) مُثبَّتة على البكرة الأمامية مباشرةً أسفل مسار التفريغ.
• الكاشطات الثانوية: شفرات ذات أطراف معدنية موضوعة على طول مسار العودة المستوي للتنظيف الدقيق.
• منظفات V-Plow: يتم تركيبه داخل حلقة حزام العودة أمام بكرة الذيل لإزالة المواد المتناثرة.

6. قوة المحرك والحسابات الهندسية

يعمل محرك الدفع باعتباره نظام الدفع الأساسي. ويتطلب تحديد أبعاده إجراء حسابات هندسية دقيقة تستند إلى عرض الحزام وطوله وزاوية انحداره وسعة الإنتاج واحتكاك المواد.

وفقًا لـ ISO 5048 / DIN 22101 وفقًا لمعايير معدات المناولة الميكانيكية المستمرة، تُحسب قوة الدفع المطلوبة ($P$) عند عمود المحرك باستخدام قوة السحب الفعالة الإجمالية ($F_U$) وسرعة الحزام ($v$):

$$P = \frac{F_U \cdot v}{1000 \cdot \eta}$$

المكان:

• $P$ = القدرة المطلوبة للمحرك ($\text{kW}$)
• $F_U$ = إجمالي قوة الدفع الطرفية الفعالة ($\text{N}$)
• $v$ = سرعة الحزام ($\text{م/ث}$)
• $\eta$ = كفاءة المحرك الميكانيكي (تتراوح عادةً بين $0.85 و 0.92$)

تشمل القوة الطرفية الفعالة $F_U$ المقاومة الرئيسية ($F_M$) والمقاومة الثانوية ($F_S$) ومقاومة الرفع ($F_{St}$):

$$F_U = f \cdot L \cdot g \cdot \left[ q_B + q_R + (2 \cdot q_G + q_B) \cdot \cos(\delta) \right] + (q_G \cdot g \cdot H)$$

المكان:

• $f$ = معامل الاحتكاك الاصطناعي (يتراوح عادةً بين $0.020 و 0.030$)
• $L$ = الطول من مركز إلى مركز الناقل ($\text{م}$)
• $g$ = التسارع الناتج عن الجاذبية ($9.81\ \text{م/ث}^2$)
• $q_B$ = كتلة الحزام لكل متر ($\text{كجم/م}$)
• $q_R$ = الكتلة الدوارة للعجلات الوسيطة لكل متر ($\text{كجم/م}$)
• $q_G$ = الحمولة المادية لكل متر ($\text{كجم/م}$)
• $\delta$ = زاوية الميل ($\text{درجة}$)
• $H$ = ارتفاع الرفع الرأسي ($\text{م}$)

المراجع الهندسية

1. DIN 22101:2011-12 — الناقلات المستمرة – الناقلات الحزامية للمواد السائبة – أساسيات الحساب وتحديد الأبعاد. المعهد الألماني للتقييس.
2. ISO 5048:1989 — معدات المناولة الميكانيكية المستمرة — الناقلات الحزامية المزودة بعجلات حاملة — حساب الطاقة التشغيلية وقوى الشد. المنظمة الدولية للتوحيد القياسي.
3. CEMA (رابطة مصنعي معدات النقل) — الناقلات الحزامية للمواد السائبة, ، الطبعة السابعة.