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Scegliere una catena

Punti fondamentali per la scelta della catena

  1. Determinazione del tipo di trasportatore da utilizzare
  2. Calcolo del tiro totale (in condizioni statiche)
  3. Calcolo del carico effettivo di lavoro (in condizioni dinamiche)
  4. Scelta di massima della catena
  5. Calcolo di verifica delle pressioni specifiche
  6. Calcolo di verifica del carico effettivo di lavoro e della scelta della catena

 

1. DETERMINAZIONE DEL TIPO DI TRASPORTATORE DA UTILIZZARE

Si possono distinguere 6 categorie di trasportatori; ciascuna categoria viene contraddistinta dal tipo d’attrito della catena sulle vie di corsa (radente o volvente) e da come si effettua il trasporto del materiale (sopportato o strisciante in un canale contenitore).

Categorie Catena Materiale
1 Strisciante Sopportato
2 Rotolante sui rulli Sopportato
3 Sopportata da rulli aggiunti Sopportato
4 Strisciante con pale raschianti Strisciante
5 Strisciante senza pale raschianti Strisciante
6 Rotolante sui rulli Strisciante

Tabella 1 - Categorie di trasportatori

 

2. CALCOLO DEL TIRO TOTALE T (IN CONDIZIONI STATICHE)

Per ciascuna delle categorie di trasportatore, usare le seguenti formule:

  • Categoria di trasportatori 1,2,3.

  • Categoria di trasportatori 4,5,6.

dove:

  • k1= Coefficiente d’attrito (radente o volvente) della catena sulle via di corsa (tabella 2)
  • k2= Coefficiente d’attrito fra materiale trasportato e canale di contenimento (tabella 3)
  • p= Peso proprio della catena in kg. per metro, compreso attacchi, tapparelle, piastre ecc.

Nel caso in cui non si conosca il peso effettivo della catena, calcolarlo approssimativamente con le seguenti formule:

  • α = Angolo di inclinazione
  • M = Peso in kg. del materiale trasportato per metro di trasportatore
  • A = Lunghezza in metri del trasportatore
  • h = Altezza in metri del materiale che striscia contro le sponde del canale convogliatore
  • c = Costante d’attrito del materiale contro le sponde del canale (tabella 3)
La catena striscia su vie di corsa in:
K1
acciaio senza lubrificazione
acciaio con lubrificazione
legno duro
polietilene
nylon
laminato plastico
0,33
0,20
0,50
0,15
0,20
0,20 0,40
La catena scorre sui rulli
K1=kr*(db/dr)
kr=0,50 per rullo acciaio con foro grezzo, a secco
kr=0,44 per rullo acciaio con foro grezzo, lubrificato
kr=0,40 per rullo in acciaio con for lavorato, a secco
kr=0,30 per rullo acciaio con foro lavorato, lubrificato
kr=0,25 per rullo in delrin
In sede di progetto si fissa k1=0,20
Per un efficace rotolamento, si consiglia: dr>2,5 db
db=diametro bussola
dr=diametro rullo
Tabella 2 - Coefficiente di attrito (k1)

 

 

La catena trasportata:
K2
C
Granaglie
Ceneri
Cemento
Trucioli di legno
Ghiaccio
Sabbia, creta, calcare(asciutta)
Sabbia, creta, calcare(bagnata)
Carbone fossile
Carbone coke
0,50
0,70
0,65
0,40
0,15
0,60
0,85
0,60
0,65
10
16
5
21
15
3
3
9
16
Tabella 3 - Coefficiente di attrito dei materiali (k2,c)

 

3. CALCOLO DEL CARICO EFFETTIVO DI LAVORO (IN CONDIZIONI DINAMICHE)

Il tiro totale calcolato in base alle formule precedenti, è riferito a condizioni di carico statico e non tiene conto delle seguenti possibili cause di sollecitazioni dinamiche.

CL=T * FS * FV * FC/n * 1/FA

dove:

CL= Carico effettivo di lavoro (kg)
T= Tiro catena (kg)
FS= Fattore di servizio
Tiene conto delle frequenze degli avviamenti ed arresti, nonché all’entità dei possibili sovraccarichi (tabella 4).

FV= Fattore velocità
Tiene conto della velocità di traslazione della catena in rapporto al n° di denti delle ruote di comando e rinvio (tabella 5).

FC= Fattore di carico
É il coefficiente che tiene conto, nel caso di trasportatori con 2 o più catene in parallelo azionate dallo stesso gruppo di comando, dell’eventuale impari distribuzione del carico su ciascuna catena (tabella 6).

FA= Fattore ambientale
Tiene conto delle condizioni ambientali in cui lavora la catena, e precisamente temperatura, presenza di sostanze abrasive o chimiche aggressive, umidità, ecc.
Limitatamente all’effetto temperatura segnaliamo i fattori di correzione del carico di lavoro effettivo (tabella 7).

n= Numero file di catene
Tiene conto del n° di catene che vengono montate sul trasportatore

Caratteristiche del trasportatore
FS
Carico uniforme - velocità costante
Carico con modeste variazioni - funzionamento discontinuo
Carico con forti variazioni - funzionamento discontinuo e a strappi
1
1,3
1,7
Tabella 4 - Fattore di servizio (FS)

 

n° denti ruota
Velocità  ( m / minuto )
 
15
30
45
60
90
120
6
7
8
9
10
11
12
14
16
18
20
24
1,4
1,1
1
1
0,9
0,9
0,9
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
2
1,4
1,3
1,2
1,1
1
1
0,9
0,9
0,9
0,9
0,8
2,9
1,8
1,5
1,4
1,2
1,2
1,1
1
1
0,9
0,9
0,9
4,4
2,3
1,8
1,6
1,4
1,3
1,2
1,1
1
1
1
0,9
/
4
2,5
2
1,7
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
1,1
1
/
/
3,6
2,6
2
1,8
1,6
1,4
1,3
1,3
1,2
1,2
Tabella 5 - Fattore velocità (FV)

 

Tipo di trasportatore

FC

Trasportatore con una sola catena
Trasportatore con 2 o più catene
1
1,2
Tabella 6 - Fattore di carico (FC)

 

Temperatura di esercizio
FA
-40°C , -20°C
-20°C , -10°C
-10°C , +160°C
+160°C , +200°C
+200°C , +300°C
0.25
0,30
1
0,75
0,50
Tabella 7 - Fattore ambientale (FA)

 

4. SCELTA DI MASSIMA DELLA CATENA

Determinato il carico effettivo di lavoro della catena, il corretto dimensionamento dovrà tenere conto delle sollecitazioni ammissibili per i materiali di costruzione.

Di massima, già con un valore di carico di lavoro di 2/3 del carico di rottura della catena, i materiali sono sollecitati oltre il limite di "deformazione permanente".

Per questa ragione, suggeriamo che il carico di rottura della catena sia almeno 8 volte il carico effettivo di lavoro ed indichiamo questo rapporto come "Coefficiente di sicurezza".

Condizioni di esercizio particolarmente gravose, con sforzi di trazione difficilmente quantificabili nelle loro variazioni, richiedono coefficienti di sicurezza adeguati, per la determinazione dei quali il nostro Ufficio Tecnico è a Vostra disposizione.

Il calcolo del carico effettivo di lavoro non è sempre sufficiente per individuare un tipo di catena da utilizzare. Per carichi concentrati su ridotte superfici del trasportatore, si suggerisce di verificare anche i valori di pressione specifica tra rulli-bussole e bussole-perni.

5. CALCOLO DI VERIFICA DELLE PRESSIONI SPECIFICHE

Un ulteriore fattore da tenere presente nel dimensionamento della catena, é il calcolo delle pressioni specifiche, tra rulli-bussole e bussole-perni

a) Calcolo pressione specifica rullo-bussola

 

 

 

b) Calcolo pressione specifica bussola-perno

 

 

 

dove:

P= carico sopportato da ciascun rullo (kg)
CL= carico effettivo di lavoro (kg)
Lr= lunghezza rullo (mm)
Dfr= diametro foro rullo (mm)
Lb= lunghezza bussola (mm)
Dp= diametro perno (mm)

Qualora i valori di pressione specifica riscontrati dovessero superare i valori limite ammissibili, evidenziati nelle tabelle 8, é necessario optare per una catena che abbia maggiori superfici di contatto tra rulli-bussole e bussole-perni, in modo da avere minor carico per unità di superficie.

Materiale a contatto rulli-bussole
Pressione specif. (kg/mm²)
acciaio cementato - acciaio cementato
acciaio cementato - acciaio bonificato
bronzo - acciaio cementato
ghisa - acciaio cementato
acciaio inox - acciaio inox
nylon - acciaio inox
0,98
0,85
0.60
0,71
0,40
0,10
Materiale a contatto bussola-perno
Pressione specif. (kg/mm²)
acciaio cementato - acciaio cementato
acciaio cementato - acciaio bonificato
acciaio non trattato - acciaio non trattato
acciaio inox - acciaio inox
nylon - acciaio inox

2,50
2,10
1,50
1,20
0,90

Tabella 8 - Pressione specifica ammissibile

 

N.B. I dati riportati in tabella sono validi qualora le condizioni di lavoro siano ideali, ossia: velocità bassa, assenza di materiali estranei fra superfici coniugate; lubrificazione adeguata. Qualora non sia possibile rispettare le condizioni sopra indicate, le pressioni specifiche dovranno essere ridotte adeguatamente.

 

6. CALCOLO DI VERIFICA DEL CARICO EFFETTIVO DI LAVORO E DELLA SCELTA DELLA CATENA

Conosciuto il "carico effettivo di lavoro" (CL) e le "pressioni specifiche" (PSR-PSP), si procede alla scelta della catena per confronto col carico di rottura ammesso per ciascun tipo di catena.

Questo dato e di norma indicato dai costruttori. Scelta la catena, e conosciutone il peso esatto, si procede al calcolo di verifica del carico effettivo di lavoro e conseguentemente alla scelta della catena. Si fa questo usando le medesime formule indicate per il calcolo di progetto, però introducendo i valori esatti.