Sollte man eine belegte Trommel bombieren?
Die Wölbung der Trommel ist ein wichtiges Konstruktionselement für die Steuerung der Bandführung von Transportbändern und Antriebsriemen. Eine Reibschicht bzw. ein „Gummibelag“ unterstützt die Kraftübertragung zwischen Transportband und Antriebstrommel. Für sich alleine, optimieren diese Beschichtungen die Bandleistung. Werden sie jedoch mit einer zylindrisch-konischen (bombierten) Trommel kombiniert, kann es zu unerwünschten Auswirkungen auf die Leistung kommen, wie z.B. einer Verschlechterung der Endverbindung und vorzeitigem Bandverschleiß. Daher rät Habasit normalerweise von dieser Kombination ab.
Um zu erklären, warum Probleme auftreten, muss man einen Blick auf die Interaktion zw. dem Transportband und einer sowohl belegten als auch zylindrisch-konischen Trommel werfen. Zunächst ist es wichtig zu verstehen, wie ein Band durch die Bombierung zentriert auf der Trommel gehalten wird.
Zylindrisch-konische Trommel
Um zentrierend auf das Band zu wirken, wird eine zylindrisch-konische Trommel so konstruiert, dass ihr Durchmesser an den Enden kleiner ist als in der Mitte. Durch die konische Form werden die Ränder des laufenden Bands zur Mitte der Trommel geschoben. Die unterschiedlichen Durchmesser erzeugen auch unterschiedliche Umfangslängen um die Trommel.
Unter Spannung passt sich das Band dem Bombierungsprofil an, wobei die Zugkraft im mittleren Bandbereich am größten ist. Dort ist auch der Durchmesser/Umfang der Trommel am größten. Während des Betriebs bewegen sich Band und Trommel gemeinsam in diesem Bereich der größten Anpresskraft. Da der Durchmesser/Umfang der Trommel zu den Enden hin allmählich abnimmt, nehmen die Länge des Bandweges auf der Trommel und die Anpresskraft proportional ab. Auch wenn sich der Bandweg an den konischen Enden der Trommel ändert, müssen sich die Ränder weiterhin mit der Bandmitte bewegen. Als Ergebnis rutschen die Ränder des Bands gegen die konischen Enden der Trommel. Das geschieht insbesondere dort, wo die Differenz der Länge des Bandweges am größten ist. Die abnehmende Anpresskraft in diesen Bereichen unterstützt den Schlupf. Gemeint ist der Schlupf zwischen dem Band und den konischen Enden der Trommel, der die Reibreaktion und die daraus resultierenden Kräfte erzeugt, durch welche die Ränder des Bands in die Mitte geschoben werden.
Nun betrachten wir, was passieren kann, wenn eine Trommel sowohl zylindrisch-konisch als auch beschichtet ist.
Stauchung
Wenn eine belegte Trommel bombiert ist, erhöhen sich die Reibkräfte. Das birgt Problempotential. Ist die Reibkraft durch die Beschichtung groß genug, kann der erhöhte Zentriereffekt dazu führen, dass sich das Band in der Mitte wölbt und von der Trommeloberfläche abhebt. Schließlich kann sich das Band vollständig wölben und überschlagen.
Der Stick-Slip-Effekt
Bei erhöhter Reibung zwischen Band und zylindrisch-konischer Trommel erhöht sich auch die Rutschfestigkeit der äußeren Bandränder proportional. Wenn sich zum Beispiel die Bandreibung auf der Oberfläche einer Stahltrommel durch die Beschichtung von 0,15 auf 0,35 erhöht, so erhöht sich die Rutschfestigkeit um ~133 %. Das bedeutet, da die Rutschfestigkeit der äußeren Bandränder steigt, neigen diese dazu, sich langsamer als die Bandmitte zu bewegen, was zu einer seitlichen Ablenkung (Deformation) des Bands führt.
Rattern
Zudem kann die Beschichtung aufgrund des Stick-Slip-Effekts beschädigt werden, wodurch es zum „Rattern“ kommt. Das tritt auf, wenn die äußeren Bandränder aufgrund der Haftreibung dem Schlupf widerstehen, dann aber plötzlich nach vorn springen, weil sie vom mittleren Bereich des Bands gezogen wurden. Wenn das Band rutscht, reibt es stark gegen die Oberfläche des Beschichtungsmaterials, was zu Abnutzung in Form von Abplattungen auf der Beschichtung führt. In extremeren Fällen mit hoher Belastung kann sich die Endverbindung des Bands bis hin zum Defekt deformieren. Das vulkanisierte Beschichtungsmaterial kann zudem umschlagen, wodurch es weich und klebrig wird, sodass Gummireste an Transportband, Gleittisch und/oder an den Rollen verbleiben.
Bandaufbau und Spannung spielen bei diesem Effekt eine wichtige Rolle, da sie zur Bestimmung der Größe, Schwere und Anzahl der Abnutzungen dienen. Z.B. verformt sich ein Band mit hoher Quersteifigkeit nicht so sehr wie ein flexibles Band. Es wird häufiger über kürzere Distanz zurückspringen, wobei kleinere, jedoch zahlreichere „Ratterspuren“ entstehen. Ein Band unter hoher Spannung erzeugt hingegen eine größere Reibkraft auf der Beschichtung, wodurch es länger festgehalten wird und schließlich unter größerem Abrieb rutscht. Dadurch entstehen weniger, aber größere Ratterspuren.
Eine Lösung finden
Wie geht man am besten mit diesen Problemen um, wenn eine Situation eine sowohl bombierte als auch belegte Trommel erfordert? Wir empfehlen, den Bandaufbau sorgfältig zu betrachten und sich für einen sehr strapazierfähigen Gummi zu entscheiden, wie z.B. carboxylierten Nitril-Butadien-Kautschuk (XNBR) oder ein vernetztes Polyurethan mit gebürsteter oder geschliffener Oberfläche in einer Härte von 80-90 Shore A. Dadurch wird für eine geringere Reibung als bei der herkömmlich verwendeten Härte von 70 Shore A gesorgt und der Abrieb minimiert.
Das Verständnis der Funktionsprinzipien der zylindrisch-konischen Trommel und der Dynamik zwischen dieser und dem Band kann Ihnen helfen, die Leistung Ihres Bands und der Transportanlage zu optimieren, was wiederum die Wartungsintervalle vergrößert und die Bandlebensdauer verlängert.
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