Como determinar o factor de seguridade da cadea de rolos
Nos sistemas de transmisión industriais, o factor de seguridade da cadea de rolos determina directamente a estabilidade operativa, a vida útil e a seguridade do operador do equipo. Tanto se se trata de transmisións pesadas en maquinaria mineira como de transporte de precisión en liñas de produción automatizadas, os factores de seguridade configurados incorrectamente poden provocar a rotura prematura da cadea, o tempo de inactividade do equipo e mesmo accidentes. Este artigo explicará sistematicamente como determinar o factor de seguridade da cadea de rolos, desde conceptos básicos, pasos clave, factores de influencia ata recomendacións prácticas, para axudar aos enxeñeiros, compradores e mantedores de equipos a tomar decisións de selección precisas.
I. Comprensión básica do factor de seguridade: por que é a "línea de vida" da selección de cadeas de rolos
O factor de seguridade (SF) é a relación entre a capacidade de carga real dunha cadea de rolos e a súa carga de traballo real. Esencialmente, proporciona unha "marxe de seguridade" para o funcionamento da cadea. Non só compensa incertezas como as flutuacións de carga e as interferencias ambientais, senón que tamén cobre riscos potenciais como erros de fabricación da cadea e desviacións na instalación. É un indicador clave para equilibrar a seguridade e o custo.
1.1 Definición básica do factor de seguridade
A fórmula para calcular o factor de seguridade é: Factor de seguridade (SF) = Capacidade de carga nominal da cadea de rolos (Fₙ) / Carga de traballo real (F_w).
Capacidade de carga nominal (Fₙ): determinada polo fabricante da cadea en función do material, a estrutura (como o paso e o diámetro do rodillo) e o proceso de fabricación, normalmente inclúe a capacidade de carga dinámica (a carga correspondente á vida útil á fatiga) e a capacidade de carga estática (a carga correspondente á fractura instantánea). Pódese atopar nos catálogos de produtos ou en normas como GB/T 1243 e ISO 606.
Carga de traballo real (F_w): a carga máxima que unha cadea pode soportar no funcionamento real. Este factor ten en conta factores como o choque de arranque, a sobrecarga e as flutuacións das condicións de funcionamento, en lugar de simplemente unha carga calculada teoricamente.
1.2 Normas da industria para os factores de seguridade admisibles
Os requisitos do factor de seguridade varían significativamente segundo os diferentes escenarios de aplicación. Referirse directamente ao "factor de seguridade admisible" especificado polas normas da industria ou polas normas da industria é esencial para evitar erros de selección. A seguinte é unha referencia para os factores de seguridade admisibles para condicións de funcionamento comúns (baseados na norma GB/T 18150 e na práctica industrial):
II. Proceso básico de 4 pasos para determinar os factores de seguridade da cadea de rolos
Determinar o factor de seguridade non é unha simple aplicación de fórmulas; require unha análise paso a paso baseada nas condicións de funcionamento reais para garantir datos de carga precisos e fiables en cada paso. O seguinte proceso é aplicable á maioría das aplicacións de cadeas de rolos industriais.
Paso 1: Determine a capacidade de carga nominal da cadea de rolos (Fₙ).
Priorizar a obtención de datos do catálogo de produtos do fabricante. Preste atención á "capacidade de carga dinámica" (que normalmente corresponde a 1000 horas de vida útil á fatiga) e á "capacidade de carga estática" (que corresponde á fractura por tracción estática) marcadas no catálogo. Ambas deben usarse por separado (capacidade de carga dinámica para condicións de carga dinámica, capacidade de carga estática para carga estática ou condicións de baixa velocidade).
Se faltan datos de mostra, pódense facer cálculos baseándose nas normas nacionais. Tomando como exemplo a norma GB/T 1243, a capacidade de carga dinámica da cadea de rolos (F₁) pódese estimar usando a fórmula: F₁ = 270 × (d₁)¹.⁸ (d₁ é o diámetro do pasador, en mm). A capacidade de carga estática (F₂) é aproximadamente de 3 a 5 veces a capacidade de carga dinámica (dependendo do material; 3 veces para o aceiro ao carbono e 5 veces para o aceiro de aliaxe).
Corrección para condicións especiais de funcionamento: se a cadea funciona a unha temperatura ambiente superior a 120 °C, ou se hai corrosión (como nun ambiente químico), ou se hai abrasión por po, débese reducir a capacidade de carga nominal. En xeral, a capacidade de carga redúcese entre un 10 % e un 15 % por cada aumento de 100 °C na temperatura; en ambientes corrosivos, a redución é do 20 % ao 30 %.
Paso 2: Calcular a carga de traballo real (F_w)
A carga de traballo real é a variable principal no cálculo do factor de seguridade e debe calcularse de forma exhaustiva en función do tipo de equipo e das condicións de funcionamento. Evite usar unha "carga teórica" como substituto. Determine a carga base (F₀): calcule a carga teórica en función do uso previsto do equipo. Por exemplo, a carga base dunha cadea transportadora = peso do material + peso da cadea + peso da cinta transportadora (todo calculado por metro); a carga base dunha cadea de accionamento = potencia do motor × 9550 / (velocidade da roda dentada × eficiencia da transmisión).
Factor de carga superposta (K): este factor ten en conta as cargas adicionais durante o funcionamento real. A fórmula é F_w = F₀ × K, onde K é o factor de carga combinado e debe seleccionarse en función das condicións de funcionamento:
Factor de arranque de choque (K₁): 1,2-1,5 para equipos de arranque suave e 1,5-2,5 para equipos de arranque directo.
Factor de sobrecarga (K₂): 1,0-1,2 para un funcionamento estable continuo e 1,2-1,8 para sobrecarga intermitente (por exemplo, trituradora).
Factor de condicións de funcionamento (K₃): 1,0 para ambientes limpos e secos, 1,1-1,3 para ambientes húmidos e poeirentos e 1,3-1,5 para ambientes corrosivos.
Factor de carga combinado K = K₁ × K₂ × K₃. Por exemplo, para unha cinta transportadora de minería de arranque directo, K = 2,0 (K₁) × 1,5 (K₂) × 1,2 (K₃) = 3,6.
Data de publicación: 27 de outubro de 2025