ما هو عامل الأمان للحزام الناقل وكيفية اختياره؟

عند اختيار أو شراء أحزمة النقل، نواجه مؤشراً تقنياً يُسمى “عامل الأمان” (SF)، فما هو عامل الأمان وكيف ينبغي لنا اختياره؟

تم ذكر “عوامل الأمان” لأول مرة في المواصفة DIN 22101 عام 1982، وهي أرقام يقدمها مصنعو أحزمة النقل لأنماط أحزمتهم الخاصة. عامل الأمان هو نسبة قوة كسر المادة إلى الإجهاد المطبق أو الحد الأقصى للحمل المسموح به. يُطلق عليه عادةً “التوتر”. يرتبط هذا الرقم بنسيج الحزام وبالتالي بالقوة الإجمالية للحزام. لا يهم إذا كان الحزام مغطى بـ EPDM أو Nitrile أو SBR، فعامل الأمان مستقل عن هذه المواد. بعبارة أخرى، عامل الأمان هو معامل مهم لضمان عدم انقطاع حزام النقل أثناء التشغيل.

يرتبط عامل الأمان ارتباطاً مباشراً بسوقنا: من وجهة نظر السلامة والموثوقية والعمر الطويل، يجب أن يكون أكبر، ومن الناحية الاقتصادية، يجب أن يكون أصغر.

عامل أمان أحزمة النقل السابقة كان محافظاً نسبياً، بالنسبة للأحزمة المنسوجة، كان عامل أمان الحزام غالباً 10:1 اسمياً، وعوامل أمان الأحزمة ذات الحبال الفولاذية كانت 6.7:1 اسمياً. على سبيل المثال، إذا أراد مصنع تصنيع حزام نقل بقوة 220 رطلاً لكل بوصة وطبقتين، ويرغب في تحديد معيار عامل أمان 10:1 لمنتجه، فهذا يعني أن حزامه النهائي ينكسر على آلة الاختبار بقوة دنيا تبلغ 2200 رطل لكل بوصة، مما أدى إلى زيادة كبيرة في استثمار المستخدم.

ومع ذلك، أظهرت المزيد من الدراسات أن قوة الشد لحزام النقل لا علاقة لها بعامل الأمان الفعلي في تصميم حزام النقل، بل ترتبط بقدرة حزام النقل على تحمل الحمل والحمولة القصوى اللحظية تحت حالة التشغيل المستقرة للحزام وقوة إجهاد الوصل. أي أنه المضاعف المطبق على أقصى قوة محسوبة يتعرض لها وصلة حزام النقل (كوضع الحلقة الأضعف في حزام النقل). يأخذ عامل الأمان في الاعتبار العيوب في المواد، ونقاط الضعف في التجميع، وتدهور المواد، وغيرها من عوامل عدم اليقين.

عامل الأمان المقبول عموماً:

عادةً ما تتراوح عوامل الأمان التقليدية من 6.7 إلى 10 لظروف التشغيل المستقرة، وترتبط بقوة الوصلة.

على سبيل المثال، حزام نقل ذو حبال فولاذية من “SUNGDA” بقوة شد 7500 نيوتن/مم، بعد اختبار قوة إجهاد وصلة الحزام، وصلت كفاءة الوصلة التي اختبرتها آلة الإجهاد إلى 38%، وبالتالي كانت قوة إجهاد الوصلة 2850 نيوتن/مم (معدل التحمل = 0.38 * 7500 نيوتن/مم). حزام نقل آخر ذو حبال فولاذية من “SUNGDA”، قوة شدّه 6600 نيوتن/مم، لكن تم تحسين تقنية وقوة وصلة الحزام. بعد اختبار الحزام، كان مستوى تحمل وصله 50%، ومستوى التحمل الصافي 3300 نيوتن/مم، أي أعلى بنسبة 16% من قوة إجهاد وصلة الحزام الأول. على الرغم من أن قوة شدّه أقل بنسبة 14% من الأول، فإن عامل أمان تصميم الحزام الأول هو 6.5.

نظراً لقوة الوصلة العالية، يمكن تقليل عامل أمان الحزام الثاني إلى 4.7، وزاد التوتر المقابل للتحمل بنسبة 39%. تظهر مواد بناء أحزمة النقل والوصلات وطرق التحليل الحديثة أنه من الآمن والموثوق استخدام عامل أمان أقل من 5.0 بين قوة الشد ST-1000 نيوتن/مم و ST-6000 نيوتن/مم.

تشكل الأحزمة الناقلة، خاصةً عالية المتانة، ما يصل إلى 30-50% من الاستثمار في الناقلات الحزامية. لاختيار الأحزمة الناقلة بشكل معقول وتقليل تكلفتها، فإن إحدى الطرق المهمة هي تحسين تقنية وصل الحزام الناقل لتقليل عامل الأمان. على سبيل المثال، في ناقل بطول 20 كم في أستراليا، تم تخفيض عامل أمان حزام الحبال الفولاذية من 6.7 المعتاد إلى 5.0، مما أدى إلى تقليل وزن الحزام بنسبة 14%، وزيادة عمر الأسطوانات الحاملة بنسبة 7%، وعمر أسطوانات الإرجاع بنسبة 40%. أدى انخفاض شد الحزام الناقل إلى تقليل الاستثمار الهيكلي المرتبط، وانخفاض استهلاك الطاقة بنسبة 4%، مما يمكن أن يقلل التكاليف الاستثمارية والتشغيلية بنحو 10% خلال 20 عامًا من الخدمة.

يُعرِّف المعيار الصناعي الألماني DIN22101-1982 عامل أمان حزام الحبال الفولاذية بأنه نسبة قوة الشد للحزام إلى توتره أثناء التشغيل المستقر للناقل، بحد أدنى 6.7. في عام 2002، قامت ألمانيا بتعديل المعيار الأصلي لعام 1982، حيث اعتمدت النسخة الجديدة مفهومًا وطريقة حساب جديدة. والخلاصة هي أن عامل أمان حزام الحبال الفولاذية يمكن أن يكون أقل من 6.7، وقد يصل إلى 4.5 كحد أدنى.

خلال العقد الماضي، تخطت بعض الدول بالفعل لوائح عام 1982. حيث اعتمدت الناقلات الحزامية العاملة في ألمانيا وبريطانيا ونيو إنجلاند وأستراليا وغيرها عوامل أمان تتراوح بين 4.5-5.5. وفقًا لنتائج أبحاث مؤسسات أجنبية مثل شركة CDI الأمريكية، يمكن تخفيض عامل أمان حزام الحبال الفولاذية إلى أقل من 5.5، أي ما بين 4.5 إلى 5.0.

شركة سونغدا للأحزمة الناقلة

الموقع الرسمي لسونغدا: https://www.sungdagroup.com