علت سایش خطی تسمه مدولار در تونل پاستوریزاتور چیست؟

۱۴۰۵/۰۶/۰۱ تحریریه بلاگ کارافن

بررسی یک تجربه واقعی کارگاهی از خرابی زودهنگام تسمه

در این مقاله، یک نمونه واقعی از سایش خط ممتد تسمه مدولار در تونل پاستوریزاتور بررسی می‌شود و نقش نوار سایش، تراز مسیر، شافت‌ها و انبساط حرارتی در خرابی تسمه توضیح داده خواهد شد.

مقدمه

تسمه‌های مدولار در تونل‌های پاستوریزاتور در شرایطی مانند دمای بالا، رطوبت، شست‌وشوی مداوم و کارکرد طولانی فعالیت می‌کنند. در چنین محیطی، وجود ایراد در هر بخش از مسیر انتقال می‌تواند باعث سایش، تغییر شکل، افزایش کشش و در نهایت شکستگی تسمه شود.

در یکی از بررسی‌های فنی تیم کارافن، تسمه‌ای که در یک تونل پاستوریزاتور مورد استفاده قرار گرفته بود، دچار خرابی زودهنگام شد. نکته مهم این بود که در سطح زیرین تسمه، یک خط سایش عمیق و ممتد در طول مسیر مشاهده می‌شد؛ یعنی آسیب فقط به محل پارگی محدود نبود، بلکه در اثر تماس تکراری تسمه با یک عامل ثابت در مسیر ایجاد شده بود.

این الگو نشان می‌دهد که تسمه پیش از شکست، در تمام طول مسیر با یک سطح، لبه یا نوار سایش غیرعادی درگیر بوده است.

شرح خرابی مشاهده‌شده

در بررسی تسمه آسیب‌دیده، توسط تیم فنی کارافن نشانه‌های زیر مشاهده شد:

سایش طولی و عمیق در سطح زیرین تسمه
ادامه داشتن خط سایش در بخش زیادی از طول تسمه
تمرکز آسیب در یک ناحیه مشخص از عرض تسمه
ریش‌ریش شدن و پلیسه‌دار شدن متریال پلیمری
کاهش ضخامت موضعی در نزدیکی چشمی‌ها و لولاها
شکستگی بخشی از اتصال‌های تسمه
تضعیف تدریجی ساختار تسمه و پارگی نهایی

این نوع خرابی معمولاً موضعی و تصادفی نیست. مشاهده یک خط ساییدگی ممتد نشان می‌دهد که تسمه در زمان حرکت، به‌صورت مکرر با یک بخش ثابت از مسیر تماس داشته است.

سایش خطی ممتد در تسمه چه مفهومی دارد؟

وقتی سایش به‌صورت یک خط پیوسته در طول تسمه دیده می‌شود، معمولاً یکی از عوامل زیر در مسیر وجود دارد:

نوار سایش در ارتفاع نامناسب نصب شده است.
بین دو نوار سایش، پله یا اختلاف سطح ایجاد شده است.
لبه تیز، پلیسه فلزی، جوش ناهموار یا پیچ بیرون‌زده در مسیر وجود دارد.
شاسی یا کف مسیر بر اثر فشار، گرما یا رطوبت تغییر شکل داده است.
شافت‌ها یا چرخ‌زنجیرها هم‌راستا نیستند.
انبساط حرارتی باعث بسته‌شدن فاصله‌های طراحی‌شده شده است.
تسمه به دلیل تنظیم نادرست یا انحراف مسیر، بار جانبی دریافت می‌کند.

بنابراین، سایش خطی ممتد معمولاً نشانه یک تماس ثابت و تکرارشونده است، نه یک آسیب لحظه‌ای.

چرا این خرابی در تونل پاستوریزاتور اهمیت بیشتری دارد؟

تونل پاستوریزاتور معمولاً دارای مسیر طولانی، دمای بالا، رطوبت و چرخه‌های مداوم شست‌وشو و تولید است. این شرایط می‌تواند ایرادهای کوچک در مسیر را به خرابی جدی تبدیل کند.

برای مثال، اگر نوارهای سایش فضای کافی برای انبساط حرارتی نداشته باشند، ممکن است در اثر افزایش دما:

بلند شوند؛
کمانش کنند؛
از تراز خارج شوند؛
به تسمه فشار موضعی وارد کنند؛
یا یک لبه برنده در مسیر حرکت تسمه ایجاد کنند.

در نتیجه، تسمه در هر دور حرکت با همان نقطه تماس پیدا کرده و به‌تدریج دچار سایش عمیق می‌شود.

هزینه توقف خط و هدررفت محصول

خرابی تسمه مدولار در تونل پاستوریزاتور فقط به آسیب خود تسمه محدود نمی‌شود. در این پرونده، پارگی تسمه باعث توقف کامل خط تولید شد و محصولاتی که داخل تونل قرار داشتند، به‌دلیل قرارگرفتن طولانی‌مدت در معرض حرارت، کاملاً غیرقابل استفاده شدند.

خط تولید تا زمان تخلیه تونل، بررسی علت خرابی، تعمیر یا تعویض تسمه و راه‌اندازی مجدد متوقف باقی ماند. بنابراین، خسارت واقعی شامل هزینه تسمه و تعمیرات، محصول ازبین‌رفته، زمان توقف تولید و تأخیر در ادامه فعالیت خط نیز می‌شود.

تحلیل فنی روند خرابی

1. ایجاد تماس غیرعادی در مسیر

یک ناحیه ثابت از مسیر، مانند نوار سایش، ریل، لبه فلزی یا بخش خارج از تراز، با سطح زیرین تسمه تماس پیدا می‌کند.

2. سایش تدریجی سطح زیرین

با حرکت مداوم تسمه، تماس اصطکاکی در هر دور تکرار می‌شود. در نتیجه، سطح زیرین به‌تدریج تراشیده شده و عمق سایش افزایش پیدا می‌کند.

3. کاهش مقاومت بخش‌های نزدیک به لولا

ادامه سایش می‌تواند ضخامت مؤثر قسمت‌های نزدیک به چشمی‌ها و لولاها را کاهش دهد. این نواحی وظیفه انتقال نیرو بین ماژول‌ها را بر عهده دارند و تضعیف آن‌ها مقاومت کششی تسمه را کم می‌کند.

4. تمرکز تنش و شکست نهایی

پس از کاهش ضخامت، نیروها به‌صورت یکنواخت در تسمه توزیع نمی‌شوند. در این مرحله، عواملی مانند افزایش کشش، گیر موضعی، بارگذاری ناگهانی یا شوک حرکتی می‌توانند باعث شکست اتصال‌ها شوند.

5. گسترش خرابی

پس از شکست چند اتصال، بار بیشتری به بخش‌های سالم تسمه منتقل می‌شود. این وضعیت خرابی را تشدید کرده و می‌تواند در نهایت به پارگی تسمه منجر شود.

بنابراین، در این نوع خرابی، پارگی معمولاً نتیجه نهایی یک فرآیند فرسایشی است؛ نه لزوماً علت اولیه ایجاد خط سایش.

علت‌های احتمالی سایش و پارگی تسمه

1. اختلاف سطح در نوارهای سایش

اگر نوارهای سایش هم‌سطح نباشند یا بین آن‌ها پله ایجاد شده باشد، تسمه در هر بار عبور با لبه نوار تماس پیدا می‌کند.

2. وجود لبه تیز یا برجستگی

جوش ناهموار، پلیسه، پیچ بیرون‌زده یا لبه آسیب‌دیده فلزی می‌تواند مانند تیغه عمل کرده و سطح زیرین تسمه را بساید.

3. تاب‌داشتن شاسی یا مسیر تونل

در مسیرهای طولانی، تاب‌داشتگی یا تغییر شکل شاسی می‌تواند باعث ایجاد فشار موضعی و تماس نامتقارن با تسمه شود.

4. ناهم‌راستایی شافت‌ها و چرخ‌زنجیرها

اگر شافت محرک و شافت برگشت هم‌راستا نباشند یا چرخ‌زنجیرها در یک صفحه قرار نگیرند، تسمه به یک سمت کشیده شده و تحت بار جانبی قرار می‌گیرد.

5. نبود فضای کافی برای انبساط حرارتی

نوارهای سایش، شاسی و سایر قطعات فلزی در اثر گرما منبسط می‌شوند. نبود فضای انبساط مناسب می‌تواند باعث فشار، کمانش یا جابه‌جایی قطعات مسیر شود.

6. کشش نامناسب تسمه

کشش بیش از حد، تنظیم نادرست یا راه‌اندازی ناگهانی می‌تواند بار واردشده به لولاها را افزایش داده و سایش موجود را سریع‌تر کند.

آیا ممکن است تسمه ابتدا پاره شده و بعد خط ساییدگی ایجاد شده باشد؟

از نظر فنی، این احتمال به‌طور کامل منتفی نیست؛ اما اگر تسمه پس از پارگی کاملاً متوقف شده باشد، دیگر حرکت نسبی و فشار لازم برای ایجاد یک خط سایش ممتد وجود نخواهد داشت.

بنابراین، مشاهده خط ساییدگی طولانی معمولاً نشان می‌دهد که:

1. تسمه پیش از پارگی در حال تماس مداوم با یک مانع بوده است؛

2. سایش به‌تدریج ضخامت و مقاومت تسمه را کاهش داده است؛

3. پارگی در ادامه همین فرآیند رخ داده است.

ادامه سایش پس از پارگی فقط در شرایطی ممکن است که تسمه برای مدتی همچنان نیمه‌درگیر باقی مانده باشد؛ برای مثال، بخشی از تسمه جدا شده اما قسمت دیگر آن هنوز با سیستم محرک یا مسیر درگیر بوده باشد. در این حالت معمولاً آثار دیگری مانند کشیدگی، پیچ‌خوردگی، له‌شدگی یا گیرکردن قطعات نیز مشاهده می‌شود.

پیش از تعویض تسمه چه مواردی باید بررسی شود؟

تعویض تسمه بدون برطرف‌کردن علت اصلی، احتمال تکرار خرابی را بسیار بالا می‌برد. پیش از نصب تسمه جدید، موارد زیر باید بررسی شوند.

بررسی مسیر تونل

آیا در طول مسیر پله یا اختلاف ارتفاع وجود دارد؟
آیا نوارهای سایش سالم و هم‌سطح هستند؟
آیا لبه تیز، پلیسه یا برجستگی مشاهده می‌شود؟
آیا شاسی یا کف مسیر تاب برداشته است؟
آیا قطعات مسیر در اثر گرما تغییر مکان می‌دهند؟

بررسی شافت‌ها و چرخ‌زنجیرها

آیا شافت‌های محرک و برگشت کاملاً هم‌راستا هستند؟
آیا چرخ‌زنجیرها در یک صفحه قرار دارند؟
آیا تسمه هنگام حرکت به یک سمت متمایل می‌شود؟
آیا نشانه‌ای از گیرکردن یا فشار جانبی در مسیر وجود دارد؟

بررسی شرایط حرارتی

آیا برای انبساط نوارهای سایش فضای کافی در نظر گرفته شده است؟
آیا فاصله‌های نصب در دمای کاری تونل همچنان مناسب باقی می‌مانند؟
آیا قطعات پس از گرم‌شدن به یکدیگر فشار وارد می‌کنند؟

بررسی راه‌اندازی

آیا تسمه با کشش مناسب تنظیم شده است؟
آیا راه‌اندازی با سرعت پایین انجام می‌شود؟
آیا استفاده از اینورتر برای شروع نرم امکان‌پذیر است؟
آیا تسمه پیش از بارگذاری کامل، بدون بار آزمایش شده است؟

اقدامات اصلاحی پیشنهادی

پیش از نصب تسمه جدید، اقدامات زیر توصیه می‌شود:

بازرسی کامل مسیر

تمام طول مسیر باید از نظر وجود لبه‌های تیز، برجستگی، اختلاف سطح، تغییر تراز و تغییر شکل سازه به‌طور کامل بازرسی شود.

اصلاح یا تعویض نوارهای سایش

نوارهای سایش بلندشده، تاب‌دار، شکسته یا خارج از تراز باید اصلاح یا تعویض شوند.

حذف لبه‌های مخرب

پلیسه‌ها، جوش‌های ناهموار، پیچ‌های بیرون‌زده و قطعات فلزی آسیب‌دیده باید کاملاً برطرف شوند.

کنترل هم‌راستایی شافت‌ها

تراز دقیق شافت‌ها و چرخ‌زنجیرها از ایجاد بار جانبی و انحراف تسمه جلوگیری می‌کند.

تأمین فضای انبساط حرارتی

در طراحی و نصب نوارهای سایش باید امکان انبساط قطعات در دمای کاری تونل در نظر گرفته شود.

راه‌اندازی مرحله‌ای

تسمه ابتدا بدون بار و با سرعت پایین آزمایش شود. پس از اطمینان از حرکت روان و نبود تماس غیرعادی، سرعت و بار به‌تدریج افزایش یابد.

جمع‌بندی

سایش خطی و ممتد در سطح زیرین تسمه مدولار، معمولاً نشانه تماس مداوم تسمه با یک مانع یا سطح خارج از تراز در مسیر عبور است. در چنین شرایطی، سایش به‌تدریج ضخامت و مقاومت بخش‌های حساس تسمه، به‌ویژه نواحی نزدیک به لولاها، را کاهش می‌دهد و در نهایت می‌تواند باعث شکست اتصال‌ها و پارگی تسمه شود.

اگرچه ممکن است تسمه پس از پارگی برای مدت کوتاهی همچنان نیمه‌درگیر حرکت کند، اما در حالت عادی، توقف تسمه پس از پارگی اجازه ایجاد یک خط سایش ممتد جدید را نمی‌دهد. بنابراین، وجود خط سایش طولانی معمولاً شاهدی به نفع این فرض است که سایش پیش از پارگی آغاز شده و پارگی نتیجه نهایی آن بوده است.

در صورت مشاهده سایش خطی، فقط خود تسمه را تعویض نکنید؛ کل مسیر عبور، نوارهای سایش، شافت‌ها، چرخ‌زنجیرها و شرایط انبساط حرارتی را بررسی کنید.