Как выбрать полиуретановый ролик: нагрузка, слой и твёрдость

Полиуретановый ролик состоит из трёх частей: сердечника, слоя полиуретана и посадки под ось или подшипник. Каждая часть отказывает по-своему. Слой продавливается или стирается, сердечник гнётся или ржавеет под покрытием, посадка разбивается, и ролик начинает бить. Заявка на ролик поэтому описывает все три части, и наружный диаметр среди них только одна строка. Те же данные нужны, когда изношенные ролики отдают на обрезинивание и перезаливку по старому сердечнику.

Конструкцию ролика выбирают по нагрузке и посадке

Среди изделий из полиуретана ролики встречаются в пяти основных исполнениях. Они различаются тем, как передаётся нагрузка от полиуретана на ось.

Самое надёжное исполнение для нагруженных и приводных роликов связано с адгезионной обливкой: слой держится на металле химически и не проворачивается. Бандаж ставят быстрее, но под большим моментом и нагревом он сползает по ободу, и такой ролик начинает шуметь задолго до износа слоя.

Нагрузку на ролик рольганга считают по опорам

Ошибка в расчёте нагрузки встречается чаще ошибки в марке. Длинный груз стоит над многими роликами, и кажется, что вес делится на все. На деле днище поддона, ящика или листа неровное, ролики стоят с разбросом по высоте, и груз ложится на несколько из них.

Пример: деревянный поддон 1 200 мм с грузом 1 000 кг на рольганге с шагом роликов 125 мм. Под поддоном оказывается 9 роликов, деление на все даёт около 110 кг на ролик. Если принять, что из-за прогиба досок и разновысотности опираются 3–4 ролика, нагрузка выходит 250–330 кг на ролик, втрое больше. Для стальных листов и жёстких ящиков допущение мягче, для мешков и мягкой тары нагрузка распределяется лучше.

Вторая поправка касается удара. Груз, который сбрасывают на рольганг с вилок погрузчика или с соседнего конвейера, нагружает первые ролики в момент касания сильнее статики. Такие ролики делают с более толстым слоем или ставят чаще, а остальные на линии могут остаться прежними. Та же логика опор работает для полиуретановых колёс тележек, где к ней добавляется снижение допустимой нагрузки со скоростью.

Матрица исполнения связывает задачу ролика с твёрдостью и слоем

Классификация Сивиза ниже собирает пять типовых задач роликов. Значения твёрдости и толщины слоя служат ориентиром для марок общего назначения; марка и размеры фиксируются в КП.

Шаг в пять единиц твёрдости заметно меняет поведение ролика: при одной нагрузке ролик 85 Shore A сминается под грузом больше ролика 95 Shore A и сильнее греется на скорости. Жёсткость при этом растёт быстрее цифры на дюрометре, и неправильную твёрдость полиуретана на ролике узнают по характеру износа.

Какая толщина полиуретана на ролике?

Толщина полиуретана на ролике обычно лежит в пределах 3–30 мм и подбирается по нагрузке, удару и скорости. Тонкий слой 3–8 мм держит большую нагрузку и мало греется, поэтому его ставят на быстрые прижимные и подающие ролики. Слой 10–15 мм нужен рольгангам под тяжёлый груз, 15–25 мм роликам, принимающим удар. На скоростных роликах толстый мягкий слой перегревается изнутри.

Сердечник и подшипник решают, будет ли ролик бить

Полиуретан повторяет геометрию сердечника, поэтому биение сердечника и перекос посадочных мест переходят в готовый ролик. Шлифовка наружного диаметра после литья выравнивает поверхность, но не исправляет перекос расточек под подшипники: ролик будет ровным в центрах станка и бьющим на своей оси. Для серийных роликов проверяют соосность расточек до обливки: после неё перекос уже не исправить.

Материал сердечника выбирают по среде и массе. Углеродистая сталь дешевле и жёстче, но в мокрой зоне ржавчина ползёт под полиуретан с торцов и отрывает слой. Нержавеющая сталь в моечных линиях решает эту проблему. Алюминий снижает массу и инерцию быстрых роликов, но к нему подбирают отдельную подготовку под адгезив. Пластиковые сердечники держат слой хуже, и на них делают механическое зацепление: канавки, отверстия, рифление обода.

Торцы ролика остаются самым слабым местом. Если полиуретан заканчивается заподлицо с торцом сердечника, вода и моющий раствор попадают на границу адгезии. Для мокрых узлов полиуретаном закрывают торец или делают на сердечнике буртик, который прячет край слоя.

Приводной ролик передаёт момент через слой и посадку

Приводной ролик тянет ленту, плёнку или заготовку трением, поэтому к нему два требования: слой не должен проворачиваться на сердечнике, а сердечник на валу. Первое закрывает адгезионная обливка, второе шпонка, лыска или посадка с натягом. Бандаж на приводной ролик ставят только при малом моменте.

Поверхность приводного ролика делают с рифлением, накаткой или продольными канавками, если материал мокрый, пыльный или с налипанием. Гладкий твёрдый ролик на мокрой плёнке начинает проскальзывать раньше, чем мягкий рифлёный. Для приводных барабанов конвейеров с большим диаметром полиуретан уступает рифлёной резине, и для них покрытие вала выбирают по сцеплению с лентой.

Мокрая и пищевая зона требуют отдельной строки в заявке

Полиуретан на сложных эфирах в тёплой воде гидролизуется: ролик становится липким, мягким и крошится, иногда за несколько месяцев. Для мойки, мокрых конвейеров и уличных рольгангов берут простоэфирную марку, а воду и её температуру указывают в заявке отдельным пунктом, а не словом «влажно». Новую марку для мокрого узла полезно проверить выдержкой в воде, а липкость и мягкость старого ролика почти всегда указывают на гидролиз полиуретана.

На пищевых линиях к ролику добавляются документы на контакт с продуктом и требование к цвету, чтобы отколовшийся кусок было видно. Это сужает выбор систем из линейки литьевых полиуретанов, поэтому пищевое назначение называют до расчёта. Для горячих зон выше примерно +80 °C полиуретан общего назначения не подходит, и такой ролик делают из другого материала.

Какую твёрдость выбрать для полиуретанового ролика конвейера?

Полиуретановый ролик конвейера под тяжёлую тару и поддоны обычно берут твёрдостью 90–95 Shore A: он мало продавливается и держит нагрузку при небольшой ширине. Для лёгких коробок и деликатного груза хватает 80–85 Shore A, ролик идёт тише и бережнее к упаковке. На приёмных роликах, куда груз падает, твёрдость оставляют высокой, а удар гасят толщиной слоя.

Перезаливка выгодна сериями одинаковых роликов

Изношенный ролик со здоровым сердечником восстанавливают: старый слой снимают, сердечник проверяют на биение и коррозию, готовят под адгезив и обливают заново. Выгода растёт с числом одинаковых роликов, потому что форма и подготовка делятся на партию. Для одного маленького ролика с дешёвым сердечником новый сердечник иногда обходится не дороже снятия старого слоя.

Перед перезаливкой сердечники сортируют: годные, требующие ремонта посадок и негодные. Ролики с разбитыми расточками под подшипник и трещинами на трубе в обливку не отправляют, иначе новый слой будет работать на дефектной основе. Технологию заливки, подогрев формы и постотверждение выполняет участок литья полиуретана.

Можно ли перезалить полиуретановый ролик?

Полиуретановый ролик можно перезалить, если сердечник цел: нет трещин, расточки под подшипники не разбиты, биение в допуске, коррозия не съела металл под слоем. Старый полиуретан снимают, сердечник очищают и обрабатывают абразивом, наносят адгезив и отливают новый слой с последующей шлифовкой. Твёрдость и марку при этом можно поменять, если старый ролик продавливался или гидролизовался.

Данные для расчёта ролика с первого раза

Чтобы не тратить дни на переписку, расчёт ролика собирают одним списком. Каждая строка снимает отдельный вопрос технолога.

1. Что за узел и что делает ролик: несёт груз, прижимает, тянет, принимает удар.
2. Чертёж, эскиз с размерами или образец; для образца отметьте, какие размеры посадочные.
3. Количество сейчас и примерный расход за год, есть ли сердечники для перезаливки.
4. Нагрузка на ролик или масса груза, шаг роликов и тип тары.
5. Скорость ленты или обороты ролика, режим работы в сменах.
6. Среда: сухо, вода и её температура, масло, мойка, пищевой контакт, улица.
7. Твёрдость старого ролика, если известна, и что с ним случилось: стёрся, продавился, отслоился, раскрошился.
8. Посадка: подшипник, втулка, шпонка, допуск на диаметр и биение.
9. Срок и стоит ли линия без роликов.

Седьмой пункт часто полезнее всех остальных. Ролик, который продавился, и ролик, который раскрошился, требуют противоположных изменений, и фото отказа с замером твёрдости экономит целый круг подбора.

Цена ролика складывается из сердечника, слоя и формы

Ориентир на обливку ролика начинается от 4 500 ₽ за штуку (ориентировочно, с НДС, точная цена в КП). Минимальный заказ 9 000 ₽ с НДС, поэтому один небольшой ролик выгоднее заказывать вместе с запасом. Наибольший вклад дают масса полиуретана, изготовление или ремонт сердечника и форма: для нестандартного диаметра или профиля её делают отдельно, и в серии её стоимость делится на все ролики.

Литые ролики из готовой формы обходятся дешевле точёных из заготовки, но у точения есть плюс для единичных роликов: форма не нужна. Решение между литьём и точением зависит от числа роликов в партии и от того, будут ли повторы. При регулярном расходе форма окупается со второй-третьей партии, и тогда её стоимость в КП указывают отдельной строкой.