РОЛИК КОНВЕЙЕРНЫЙ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к конструкции ролика, который может быть использован на ленточных, роликовых и ленточно-цепных конвейерах в различных областях народного хозяйства, например, в горнодобывающей промышленности.
Известно множество роликов, содержащих корпус ролика в виде цилиндрической трубы, подшипниковые узлы, помещенные в корпус (стакан), закрепленные на оси (SU, №1348267, МПК B67G 39/09, 1987 г.и др.), или закрепленные на консольных цапфах (RU, №2149131, МПК B67G 39/09, 2000 г.и др.), все составляющие детали которых выполнены из металла. Основные технические решения в них направлены на повышение ресурса работы ролика за счет:
- повышения качества уплотнительного устройства подшипников с целью снижения миграции загрязнений из окружающей среды,
- уменьшения нагрузки на подшипники вследствие незначительного снижения металлоемкости (при замене оси на консольные цапфы).
Основные недостатки всех вышеописанных роликов заключается в том, что металлические детали, в том числе и в уплотнительном устройстве:
- не стойки к химически агрессивным и абразивным средам, к средам с повышенным содержанием влаги и пыли;
- создают значительные нагрузки на подшипники при возникновении момента страгивания ролика и требуют применение мощных приводов;
трудоемки при монтаже, наладке и ремонте, при изготовлении требуют квалифицированной токарной обработки.
Известно множество роликов, где в уплотнительном устройстве вместо металлических применяют пластмассовые детали (RU, №37706, МПК B65G 39/00, 2004 г.; RU, №2357911, МПК B65G 39/09, 2008 г.), также сам ролик помещен в пластмассовый стакан (WO 2001 AU 200100413 11.04.2001).
Применение пластмассовых деталей в уплотнительном устройстве роликов позволило:
- получить детали методом литья, что заменило точные токарные работы, уменьшить материалоемкость (нет отходов в виде стружки);
- минимально уменьшить недостатки роликов (см.выше) с применением металлических деталей в уплотнительном устройстве.
Однако вышеописанные недостатки, как и максимальное количество. деталей из металла, остаются.
Известен ролик конвейерный (RU, №2244670, МПК B65G 39/09, 2005 г.), корпус которого изготовлен из вторичного композиционного полимерного материала с древесным наполнителем в количестве 10-50% от общей массы смеси. На внутренней поверхности корпус имеет равномерно расположенные по всей окружности ребра жесткости, идентичные ребрам жесткости, выполненным на наружной поверхности буксы (стакана) ролика, армированной внутри металлической втулкой, в которую запрессовывается соответствующий подшипник. Стакан изготовлен из смеси вторичного композиционного полимерного материала типа полиамид с вторичным полиэтиленом.
Данный ролик по сравнению с аналогами обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик в химически абразивных средах, но имеет следующие недостатки:
- значительна трудоемкость изготовления: ребра жесткости на внутренней поверхности корпуса ролика и на внешней поверхности стакана;
стакан армируется внутри металлической втулкой;
- нет уменьшения массы ролика;
- ограниченное применение в тяжелых условиях эксплуатации, например, в шахтах.
Известен также ролик конвейера (US, №5064406, F16H 55/48, 1991 г.), имеющий керамическую обечайку. Ролик прост в изготовлении, обечайка обладает хорошими фрикционными параметрами, высокой износостойкостью, теплостойкостью и негорючестью, однако из-за хрупкости она имеет большую толщину, а, следовательно, и массу, при этом защищенный лишь одним уплотнением подшипник качения имеет ограниченный срок службы из-за попадания в него пыли и загрязнений.
Известно техническое решение (RU, №95650, МПК B65G 39/09, 2010 г.), где ролик содержит обечайку (трубу), выполненную из базальтопластика, установленную с возможностью вращения на оси, и расположенные на торцевых частях обечайки подшипники скольжения, корпус каждого из них соединен с внутренней поверхностью обечайки.
В результате значительно снижена масса ролика за счет выполнения обечайки из базальтопластика, а, следовательно, увеличен срок службы ролика, повышена надежность и безопасность, благодаря свойствам базальтопластика: низкая удельная масса, прочность, стойкость во влажных, запыленных и химически - агрессивных средах.
К недостаткам вышеописанного ролика можно отнести:
- недостаточна защита, как подшипника, так и всего ролика от окружающей среды;
- подшипники скольжения применимы только в конвейерах с небольшими скоростями движения.
Известны технические решения, защищенные патентами на изобретения, направленные на продление срока службы ролика, путем устранения проблемы "дыхания" ролика: так как коэффициент теплового расширения воздуха больше, чем материала, из которого изготовлен ролик, при работе конвейера ролик нагревается, часть воздуха выходит из него через подшипник, а когда конвейер останавливают, ролик охлаждается и засасывает воздух из окружающей среды через лабиринтное уплотнение из-за чего в подшипнике конденсируется влага, попадает пыль, что впоследствии вызывает заклинивание подшипника. Для устранения данного недостатка в ролике (RU, №2401952, МПК F16C 19/52, 2010 г) в подшипниковом узле вставлена термокомпенсационная мембрана, ограничившая "дыхание" узла, а в ролике (RU, №2410318, МПК B65G 39/02, 2011 г), проблема решена за счет установки на оси термокомпенсационного блока.
Таким образом, достигнутое некоторое увеличение срока службы подшипника не компенсируется увеличением материалоемкости и трудоемкости изготовления вышеописанных дополнительных узлов в ролике, к тому же данные устройства рассчитаны на определенный интервал температур и выход за его пределы выводит ролик из строя.
Наиболее близким изобретением к заявленному нами техническому решению по решаемой задаче выбран ролик (RU, №2410317, МПК B65G 39/02, 2011 г), в стакане подшипника которого просверлено несколько отверстий, между трубой и стаканом подшипникового узла расположено пористое кольцо, фильтрующее воздух, однако, идущие через отверстия с воздухом грязь и влага быстро забивает их и подсос "грязного" воздуха идет через уплотнения в подшипниковом узле.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства относится то, что:
- неэффективно решена проблема очистки воздуха из окружающей среды;
- не решена задача улучшения технологичности ролика.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Задачами, на решение которых направлена заявленная полезная модель, является:
- увеличение ресурса работы ролика, в т.ч. в химически агрессивных и тяжелых условиях труда;
- уменьшение массы ролика;
- улучшение технологичности конструкции ролика;
- сокращение трудоемкости его изготовления;
- уменьшение мощности приводов;
Технический результат заключается в следующем:
- решен вопрос «дыхания» ролика через полую ось ролика, что увеличивает ресурс работы подшипников, возможность применения закрытого подшипника и ликвидации всех уплотнительных деталей; основные размеры деталей обеспечены технологией изготовления заготовки, исключены сварные соединения, токарная обработка сведена к минимуму, снижен вес ролика в 2÷4 раза, все это повышает показатели технологичности конструкции и снижает трудоемкость изготовления деталей ролика и его сборки;
- снижена масса вращающихся частей ролика, что позволило увеличить ресурс работы подшипника, следовательно, и ролика, также уменьшить суммарную мощность приводов в конвейере.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном ролике конвейера, состоящем из оси, трубы, двух подшипниковых узлов, содержащих стаканы и подшипники качения, имеются следующие особенности:
- ось выполнена полой с отверстиями в стенках и заполнена фильтрующим материалом;
- труба выполнена из базальтопластика;
- корпуса подшипниковых узлов выполнены из базальтопластика;
- ось выполнена из базальтопластиковой трубы;
- ось выполнена из металлической трубы;
- ось выполнена из металлического круга с полостью по продольной оси.
Таким образом, выполнение центральной оси полой с отверстиями в стенках и заполнением ее фильтрующим компонентом позволило защитить ролик от миграции загрязнений из окружающей среды при смене температур ("дыхание" ролика), т.е. при высоких температурах (в процессе работы конвейера) воздух, расширяясь, выходит из ролика через отверстия в стенках оси, при понижении температуры (остановка конвейера) воздух из окружающей среды засасывается через полость в продольной оси, по пути наименьшего сопротивления, проходя при этом через фильтрующий компонент, поступает через отверстия в стенках в ролик очищенным. В этом случае "дыхание" ролика осуществляется не через подшипник, а через полость в оси, что значительно увеличивает срок службы подшипника, сама полость ролика не подвергается вредным воздействиям окружающей среды, следовательно, увеличен срок службы роликов. Кроме того убраны уплотнения и поставлен закрытый подшипник, что сократило номенклатуру деталей в ролике и его трудоемкость.
Выполнение корпусов подшипниковых узлов из базальтопластика позволило уменьшить как номенклатуру применяемых в ролике материалов, так и уменьшить вес подшипниковых узлов.
Выполнение центральной оси из базальтопластиковой трубы позволило сократить номенклатуру применяемых материалов при изготовлении роликов, получить повышенные характеристики, вытекающие из свойств базальтопластика: уменьшение веса, трудоемкости, так как труба, полученная методом полтрузии из базальтопластика не требует доработки, прочна и пожаростойка.
Выполнение центральной оси из металлической трубы или из металлического круга с выполненной по центру проточкой, хотя и уступает по некоторым качественным характеристикам, так например, вес и трудоемкость, однако, являясь альтернативой к базальтопластиковой оси, дает свободу при выборе материала оси в процессе производства конвейерных роликов.
На фиг.1 показан ролик конвейерный с осью из базальтопластика, на фиг.2 - ролик с осью из металла.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения ролика конвейерного с получением вышеуказанного результата, заключаются в следующем:
ролик конвейера содержит трубу 1, стаканы 2 с буртиками, подшипники качения с уплотнителем 3 (далее подшипники), ось 4 с полостью d внутри, заполненной фильтрующим материалом 5 (например, базальтовым волокном), с проточкой 6 и канавкой 7 с наружной стороны и сквозными отверстиями 8 в стенке оси 4, кольца стопорные 9.
Подготовка ролика к сборке осуществляется следующим образом:
Комплектующие детали из базальтопластика: трубу (корпус ролика) 1, стаканы 2, ось с полостью (труба) 4 получают по заказу с соответствующего предприятия; приобретают подшипники качения с уплотнением 3 (например, по ГОСТ 8882-75) и фильтрующий материал 5 (например, базальтовое волокно). Проводят доработку оси 4: в стенках оси 4 сверлят сквозные отверстия 8 (в случае применения труб базальтопластиковых и металлических), снаружи выполняют проточку 6 и канавку 7 или из металлического круга изготавливают ось 4, выполняют в ней полость d внутри, снаружи выполняют проточку 6 и канавку 7 для установки подшипника 3, затем сверлят сквозные отверстия 8. В полость оси 4 помещают фильтрующий материал 5.
Ролик конвейерный собирают следующим образом:
Внутреннюю поверхность трубы 1 смазывают соответствующим клеем от торцов на небольшое расстояние, стаканы 2 устанавливают с торцов в трубу 1 до упора во внешний буртик. Готовят подсборку, где один из подшипников 3 устанавливают до упора в буртик проточки 6 на оси 4 с фильтрующим материалом 5 и отверстиями в стенках 8 и фиксируют стопорным кольцом 9 в канавке 7. Подсборку вставляют с торца в трубу 1 до упора подшипника 3 во внутренний буртик стакана 2. С другого торца трубы 1 между осью 4 и вторым стаканом 2 вставляют подшипник 3 до упора в буртик проточки 6 оси 4 и внутренний буртик стакана 2 и закрепляют кольцом стопорным 9 в канавке 7.
Таким образом, при использовании предложенной конструкции ролика:
- значительно увеличен срок службы ролика за счет: решения вопроса "дыхания" ролика, нет подсоса "грязного воздуха" через подшипник; не коррозирует (не разрушается) ролик внутри, получая новые порции воздуха, проходящего фильтрацию; применения максимального количества деталей из базальтопластика, которые имеют малый вес, обладают стойкостью к химически - агрессивным, абразивным, с повышенным содержанием влаги и пыли средам, обладают низкой теплопроводностью, не накапливают статического электричества;
- значительно сокращена трудоемкость за счет: исключения трудоемкого в сборке уплотнительного устройства подшипников; применения максимального количества деталей из базальтопластика, которые не требуют дополнительной токарной доработки размеров, исключена полностью сварка;
- значительно снижена мощность приводов конвейеров за счет уменьшения нагрузки на подшипник, вследствие уменьшения момента страгивания ролика и массы вращающихся деталей.
Учитывая вышеизложенные положительные характеристики, а также возможность изготовления ролика из известного материала, на известном оборудовании, по известным технологиям, предложенный к защите патентом на полезную модель, ролик найдет широкое применение в промышленности.