Progettazione ottimale dei dispositivi antiritorno

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Il Dr. Torsten Kretschmer, Responsabile tecnico in Stieber GmbH, spiega cosa implichi la progettazione di un dispositivo antiritorno, citando aspetti fondamentali legati alle normative di sicurezza

Motori & Azionamenti

Torsten Kretschmer, Responsabile tecnico in Stieber GmbH
Torsten Kretschmer, Responsabile tecnico in Stieber GmbH
Progettazione ottimale dei dispositivi antiritorno
Progettazione ottimale dei dispositivi antiritorno
Progettazione ottimale dei dispositivi antiritorno
Progettazione ottimale dei dispositivi antiritorno

I dispositivi antiritorno sono componenti fondamentali per prevenire improvvisi e incontrollati cambiamenti di direzione e velocità causati dalla gravità. Un nastro trasportatore bloccato a pieno carico può imporre coppie enormi sulla trazione. Tuttavia, un know-how adeguato e una conoscenza approfondita delle condizioni di utilizzo prevalenti consentono di progettare un dispositivo antiritorno compatto e conveniente, che sia comunque in grado di proteggere la catena cinematica dai sovraccarichi, con affidabilità. I dispositivi antiritorno meritano maggiore attenzione anche dal punto di vista degli aspetti tecnici relativi alla sicurezza sul lavoro e la prevenzione degli incidenti.

Principi di progettazione

Per progettare correttamente un dispositivo antiritorno, il progettista ha bisogno di dati precisi sulle coppie che entrano in gioco sulla linea di convogliamento. In caso di dubbi, molti clienti o progettisti lavorano con fattori di sicurezza elevati, nonostante sia ovviamente preferibile evitare sovradimensionamenti e costi non necessari.

Gli operatori degli impianti devono quindi assegnare l'incarico di determinare le coppie presenti a progettisti esperti, che siano in grado di calcolarle con grande precisione. Queste informazioni aiutano a sua volta anche il produttore ruote libere, che lavorando in tandem col cliente è in grado di coordinare con precisione i dati prestazionali del dispositivo antiritorno con le coppie previste.

Idealmente, il dispositivo antiritorno viene progettato parallelamente all'unità di trazione, poiché il motore e il riduttore hanno un ruolo fondamentale per il suo dimensionamento e per i relativi parametri prestazionali.

I dispositivi antiritorno possono essere direttamente flangiati sull'involucro della trasmissione dell'albero motore ad alta velocità, oppure montati esternamente sull'estremità dell'albero motore a bassa velocità. Data la maggiore facilità di manutenzione - la trasmissione può essere smontata senza dover smontare il nastro - alcuni utenti preferiscono montare la trasmissione separatamente rispetto alla linea di convogliamento. In questo caso, un dispositivo antiritorno esterno tra la linea di convogliamento e la trasmissione rappresenta la soluzione migliore.

Il componente deve però avere una capacità di coppia adeguata, il che si riflette nelle dimensioni costruttive e nel costo di acquisto. Se i suddetti vantaggi in termini di manutenzione sono sacrificabili, è genericamente consigliabile utilizzare un dispositivo antiritorno montato sulla trasmissione. Poiché in questo caso il carico di coppia è inferiore rispetto al montaggio esterno, le dimensioni possono essere solitamente inferiori, così come il prezzo di acquisto.

Bilanciamento del carico e limitazione di coppia

Il numero e la configurazione dei dispositivi antiritorno dipende principalmente dall'applicazione. Nel caso di nastri trasportatori con più azionamenti e un numero corrispondente di dispositivi antiritorno, si presume che il bilanciamento del carico abbia luogo solo a valori bassi. Questo succede a causa dell'innesto ritardato dei diversi dispositivi antiritorno (RS) in conseguenza delle loro tolleranze nelle fermate, dei diversi allungamenti del nastro in caso in caso di fermata, di differenti attriti (stato di efficienza) nei nastri, ecc.

È possibile specificare dispositivi antiritorno con limitazione di coppia che siano in grado di gestire senza problemi la coppia inversa di ritorno (fattore di sicurezza 1,3), con ingombri assai inferiori rispetto a un dispositivo antiritorno convenzionale ma senza comunque patire danni in caso di avviamento interrotto. Stieber consiglia un fattore di sicurezza di 1,3 sulla coppia inversa di ritorno, se ammissibile.

La progettazione dipende, oltre che dalla coppia inversa di ritorno, dal fattore di efficienza del sistema di convogliamento e dalla coppia di slittamento dinamica impostata per l'antiritorno.

Ovviamente, ogni applicazione ha esigenze specifiche; i calcoli di progettazione di un dispositivo antiritorno devono quindi essere sempre attentamente verificati da esperti che conoscano bene queste soluzioni. In presenza della competenza tecnica richiesta, è possibile selezionare soluzioni affidabili e sicure che siano anche convenienti.

Rilascio controllato

I motori elettrici non vengono solitamente progettati per avviare nastri trasportatori sottoposti al carico pieno. In tal caso, dovrebbero essere molto sovradimensionati, risultando inefficienti durante il funzionamento normale. Il passo successivo alla reazione di un dispositivo antiritorno è quindi il rilascio controllato del nastro trasportatore. Il tempo richiesto per questo dipende in gran parte dal tipo di dispositivo antiritorno installato. Idealmente, un dispositivo antiritorno da rilasciare meccanicamente o idraulicamente consente il rilascio controllato del nastro. Nei sistemi dotati di più dispositivi antiritorno, risulta particolarmente efficiente e pratico il rilascio simultaneo e graduale effettuato da un impianto idraulico centrale. Questo consente di azionare in marcia inversa e in maniera controllata il nastro trasportatore, per scaricarlo rapidamente.

Fino ad ora, la gran parte dei dispositivi antiritorno consentiva eventualmente la marcia inversa solo limitatamente, e certamente non ad alta velocità. Tuttavia, Stieber offre ora prodotti che non presentano più questo svantaggio. Gli operatori dei sistemi di convogliamento possono quindi ridurre al minimo i tempi di fermo macchina dovuti alle operazioni di scarico dopo un arresto della trasmissione.

I dispositivi antiritorno convenzionali sono dotati di cuscinetti convenzionali, mentre i dispositivi antiritorno RDBK e RDBR di Stieber si avvalgono di gruppi di cuscinetti a rulli brevettati. Possono quindi operare in marcia inversa per periodi prolungati, e ad alta velocità.

Prove funzionali e disposizioni legislative

Non è attualmente obbligatorio testare i dispositivi antiritorno mentre sono in funzione, in parte perché ciò implicherebbe costi e arresti di produzione. D'altro canto, i dispositivi antiritorno hanno una funzione di sicurezza fondamentale e l'applicazione di un programma di manutenzione e prova in grado di garantirne il funzionamento affidabile in caso di emergenza appare più che giustificato.

Data la grande diffusione dell'attività mineraria in Australia, il paese è all'avanguardia per quanto riguarda gli standard di sicurezza nei sistemi di convogliamento di grandi dimensioni. Ad esempio, lo standard di sicurezza macchinari australiano AS/NZS 4024.3611:2015 per i nastri trasportatori per materiali sfusi descrive i requisiti delle apparecchiature ampiamente utilizzate in ambito minerario. La Sezione 2.2.3.2 descrive in dettaglio la progettazione ridondante e il guasto dei componenti.

Tenuto conto della crescente attenzione prestata alla salute e alla sicurezza sul lavoro, non è possibile escludere che le normative di sicurezza in alcuni settori o regioni possano richiedere in futuro l'esecuzione di controlli regolari sui meccanismi di sicurezza ad impianto in esercizio. Ad esempio, potrebbe essere richiesto che un operatore causi una situazione di arresto di emergenza su un convogliatore a pieno carico per verificare che i dispositivi antiritorno e i componenti analoghi funzionino correttamente.

Anche se gli operatori possono essere soddisfatti da un risultato di prova positivo, si trovano comunque ad affrontare successivamente il problema di dover scaricare il sistema di convogliamento bloccato, prima di poter riprendere la produzione. Chiunque utilizzi dispositivi antiritorno che consentano la marcia inversa controllata può, in una tale situazione, liberare l'impianto in pochi minuti. Tenuto conto del costo dei tempi di fermo macchina in produzione, sempre più operatori scelgono componenti di questo tipo.

Pubblicato il 6 Aprile 2018 - (14637 views)
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