1. Introduzione
La deviazione del nastro trasportatore dall'asse centrale è uno dei guasti più comuni e critici nei sistemi di trasporto industriali. Questo problema provoca perdite operative significative, tra cui fuoriuscite di materiale, maggiore usura del nastro e dei componenti del trasportatore, interruzioni della produzione non pianificate e potenziali minacce alla sicurezza del personale. Un approccio sistematico all’analisi delle cause profonde è obbligatorio per eliminare e prevenire efficacemente tali malfunzionamenti.
2. Panoramica del componente e del sistema
Il nastro trasportatore è un elemento vitale per il trasporto di materiali sfusi nella maggior parte dei settori. È costituito da un tamburo motore, un tamburo tenditore, supporti a rulli (a forma di tubo, diritti, centratori), il nastro stesso e un telaio. Ciascuno di questi elementi svolge un ruolo chiave nel mantenere il nastro in movimento in linea retta.
- Tamburo motore: trasmette il movimento al nastro. La sua superficie presenta spesso un rigonfiamento (corona) per centrare il nastro.
- Supporti a rulli (rulli): sostengono il nastro e il carico sulla gamba di lavoro e il nastro vuoto sulla gamba di ritorno. L'allineamento dei rulli è fondamentale per un movimento stabile.
- Nastro trasportatore: L'elemento principale per il trasporto di materiale. Le sue condizioni, la tensione e la qualità delle articolazioni influiscono sulla centratura.
Nei moderni sistemi di trasporto, soprattutto quelli di grandi dimensioni o ad alta velocità, possono essere utilizzati sistemi automatizzati di centraggio del nastro. Questi sistemi spesso includono attuatori idraulici controllati da valvole proporzionali come REXROTH LC40A10D7X. Progettata per un controllo preciso del flusso, questa valvola idraulica può essere integrata in un sistema di tensionamento idraulico o di allineamento attivo dei rulli. Il suo malfunzionamento, dovuto ad esempio a contaminazione, usura delle guarnizioni o calibrazione errata, può portare a un posizionamento impreciso degli attuatori, che influisce direttamente sulla centratura del nastro e porta alla sua deviazione. La pressione di esercizio per tali valvole è solitamente fino a 350 bar e la precisione di posizionamento può essere entro ± 0,1 mm quando funzionano correttamente.
3. Prova di malfunzionamento
I malfunzionamenti del centraggio del nastro trasportatore si manifestano con una serie di segnali visivi, acustici e di misurazione:
- Segnali visivi:
- Il nastro si sposta costantemente su un lato, toccando gli elementi del telaio del trasportatore.
- Tracce visibili di abrasione (5-10 mm di profondità) sui bordi del nastro o sugli elementi laterali della struttura.
- Fuoriuscita di materiale all'esterno del nastro, soprattutto nelle zone di carico e scarico.
- Usura irregolare della superficie del nastro.
- Deformazione o danneggiamento dei bordi del nastro.
- Dati di misurazione:
- Allineamento dei rulli: Utilizzando un livellatore laser, è stata rilevata una deviazione di oltre 3 mm in verticale o in orizzontale su un'area di 1 metro. Secondo EN 14973, la deviazione massima consentita per i rulli non deve superare i 2 mm per metro di lunghezza.
- La temperatura dei cuscinetti a rulli: l'analisi termografica (ad esempio, utilizzando un termometro IR) mostra un aumento locale della temperatura dei cuscinetti a rulli fino a 80-100°C, ovvero 40-60°C superiore alla temperatura ambiente (20-30°C). Ciò indica un aumento dell'attrito o un inceppamento.
- Vibrazioni: L'analisi delle vibrazioni (secondo ISO 10816-3) sugli alloggiamenti dei cuscinetti a rulli mostra una velocità RMS di oltre 4,5 mm/s, mentre i valori di riferimento per rulli sani sono inferiori a 2,8 mm/s. I valori di picco possono raggiungere 10-15 mm/s.
- Tensione della cinghia: La misurazione della tensione della cinghia (con un dinamometro o estensimetri) mostra deviazioni dai valori consigliati dal produttore (ad esempio, una deviazione del 10-15% dalla tensione ottimale di 100 N/mm per un tipo specifico di cinghia).
- Indicatori operativi: Frequenti fermate non pianificate, ridotta produttività, aumento del consumo di elettricità (fino al 5-10% a causa dell'aumento dell'attrito).
4. Indagine sulle cause profonde
Per l'identificazione sistematica delle cause profonde, viene applicato il metodo "Fishbone" (diagramma di Ishikawa), focalizzato sulle categorie chiave che influenzano il lavoro del trasportatore.
4.1. Attrezzatura (macchina)
- Corona del tamburo di azionamento/tensione non corretta: La corona del tamburo, che dovrebbe essere pari a 1/200 della larghezza del tamburo, potrebbe essere mancante, non sufficientemente definita o usurata. Ciò porta alla perdita della centratura naturale del nastro.
- Supporti dei rulli disallineati: I rulli possono essere installati in un angolo, inclinati o non perpendicolari all'asse di movimento del nastro. L'inclinazione consentita dei rulli secondo DSTU EN 14973:2018 non deve superare lo 0,5% della larghezza del nastro. Anche i rulli bloccati o inceppati creano una maggiore resistenza e strappano il nastro.
- Usura dei cuscinetti a rulli: I cuscinetti con gioco maggiore o quelli grippati impediscono ai rulli di ruotare liberamente, causando attrito e spostamento della cinghia. Un tipico MTBF per cuscinetti di qualità è di 50.000 - 100.000 ore, ma può essere significativamente ridotto a causa di contaminazione o sovraccarico.
- Deformazione del telaio del trasportatore: Il telaio di supporto può piegarsi o inclinarsi a causa di impatti meccanici, installazione non corretta o cedimento della fondazione.
- Malfunzionamento del sistema di centraggio automatico: Nei sistemi con elementi attivi come i rulli dello sterzo idraulici, un malfunzionamento della valvola proporzionale (ad es. REXROTH LC40A10D7X) dovuto a sporco, usura o guasto elettronico può portare a regolazioni imprecise o mancanti.
4.2. Materiale (nastro e carico)
- Carico non uniforme: il materiale alimentato al nastro in modo decentrato o distribuito in modo non uniforme sulla larghezza crea una pressione asimmetrica, causando lo spostamento del nastro. Il carico ottimale prevede la distribuzione del carico su oltre l'80% della larghezza del nastro.
- Danni o usura dei bordi del nastro: I bordi danneggiati del nastro (ad esempio tagli, sfilacciamenti) possono causare deformazioni e deviazioni del nastro.
- Difetti dei giunti sulla punta: I giunti del nastro realizzati in modo improprio, danneggiati o usurati possono variare in spessore, rigidità o non essere perpendicolari all'asse del nastro, creando punti di deflessione.
- Tensione errata della cinghia: Una tensione insufficiente porta al cedimento della cinghia e al suo movimento instabile. Una tensione eccessiva aumenta il carico sui cuscinetti e può deformare la cinghia.
4.3. Metodo (manutenzione e funzionamento)
- Manutenzione insufficiente: Mancanza di controlli regolari dell'allineamento dei rulli, delle condizioni dei cuscinetti, della tensione della cinghia e della corona del tamburo.
- Installazione errata: Errori durante il montaggio iniziale del trasportatore o la sostituzione dei componenti, che portano all'inclinazione iniziale del telaio o dei rulli.
- Formazione inadeguata del personale: gli operatori e il personale di manutenzione non hanno una conoscenza sufficiente della corretta configurazione, funzionamento e diagnosi dei problemi di centraggio.
4.4. Personale
- Mancanza di qualifica: il personale tecnico non è sufficientemente qualificato per eseguire un allineamento e una diagnostica accurati.
- Violazione della tecnologia: ignorare le procedure stabilite durante la configurazione o la riparazione.
5. Cause principali identificate
- Rulli disallineati o inceppati (probabilità: alta). Confermato dalle misurazioni dell'allineamento laser (>3 mm per metro) e dalla temperatura elevata dei cuscinetti (>80°C). Questo è il motivo più frequente che richiede un controllo regolare.
- Caricamento irregolare del nastro (probabilità: alta). Si osserva visivamente uno spostamento del materiale su un bordo del nastro nell'area di caricamento. Ciò crea un carico asimmetrico che si traduce in uno spostamento permanente.
- Tensione della cinghia errata (probabilità: media). Le misurazioni mostrano deviazioni dai valori consigliati del 10-15%. Una tensione insufficiente consente al nastro
