Цілісність ущільнення гумових (поліуретанових) бортових планок конвеєрів

Що визначає цілісність ущільнення гумових (поліуретанових) бортових планок конвеєрів?

Три основоположні принципи: постійний контактний тиск, відсутність захоплення матеріалу та стабільність динамічного контакту з конвеєрною стрічкою

Досягнення високої герметичності з використанням уретанових бортів конвеєрної стрічки залежить від трьох основних факторів, що працюють у взаємодії. По-перше, необхідно забезпечити рівномірний тиск по поверхні ущільнення. Зазвичай ми прагнемо до тиску приблизно 15–20 psi, оскільки саме такий діапазон запобігає проникненню пилу, а також зменшує тертя, що призводить до швидкого зносу ущільнень. По-друге — це мікрозазори між деталями. Якщо їх утримувати на рівні менше ніж приблизно 1 мм, це запобігає застряванню дрібних частинок. І повірте, коли тонкодисперсні матеріали потрапляють у такі зазори, вони розривають уретанові краї ущільнень і стають причиною більшості ранніх відмов. І, нарешті, система має спроможність компенсувати рух конвеєрної стрічки та вібрації, не втрачаючи надійного контакту. Поліуретан має чудову властивість еластичної відновлюваності: після стискання він відновлює понад 90 % своєї початкової форми навіть після багаторазових циклів навантаження. Об’єднавши всі ці фактори, чого ми досягаємо? Викиди пилу зменшуються на 60–75 %, а термін служби таких ущільнень у середньому вдвічі–втричі перевищує термін служби звичайних гумових аналогів у застосуваннях для транспортування насипних матеріалів.

Чому механічні властивості уретану — межа міцності при розтягуванні, подовження та пружність — безпосередньо визначають термін служби ущільнень (стандартні показники ASTM D412/D2240)

Унікальна структура уретану забезпечує кращі результати щодо ущільнення спідниць порівняно зі звичайними гумовими матеріалами. Щодо міцності, уретан відповідає стандартам ASTM D412 і має межу міцності при розтягуванні понад 4000 psi, тому він здатний витримувати ударні навантаження від більших матеріалів без деформації. Щодо гнучкості, його показник за тестом ASTM D2240 становить від 400 до 600 %, тобто матеріал легко згиняється при зміні форми жолоба стрічки, не утворюючи тріщин. Однак найбільш вражаючою є його здатність відновлювати початкову форму після стискання. Згідно з тестами ASTM D2632, уретан має коефіцієнт пружного відскоку понад 40 %. Це має важливе значення, оскільки матеріали з коефіцієнтом нижче 35 % зношуються вдвічі швидше в точках високошвидкісного переміщення, де стрічки постійно вібрують. Усі ці характеристики на практиці діють узгоджено: вища еластичність забезпечує сталу прижимну силу до поверхонь, що сприяє запобіганню проникненню пилу та забруднень, а також зменшує знос, спричинений абразивним впливом з часом.

Експлуатаційні та механічні чинники, що порушують цілісність уретанового ущільнення бортової дошки

Прогин стрічки, невідповідність положення та кут жолобоподібності: як вони спотворюють тиск контакту й прискорюють локальне зношування

Коли ремені провисають, це порушує рівномірність розподілу тиску по уретановому ущільненню, спричиняючи перенесення більшої частини навантаження на краї замість підтримки надійного контакту в середній частині. Що відбувається далі? Цей дисбаланс може значно прискорити знос у зонах із високим навантаженням — іноді втричі порівняно з нормальними умовами. Крім того, несуміжність ще більше погіршує ситуацію, викликаючи бічне зміщення уретанової кромки й утворення нерівномірних зон зносу, які технічний персонал часто виявляє під час оглядів. Те саме стосується й випадків, коли кут заглиблення (трогінгу) перевищує приблизно 35 градусів. За таких кутів утворюються зазори вздовж країв ременя, через які матеріал висипається. Кожні додаткові 5 градусів кута збільшують кількість пилу, що вивільняється з системи, приблизно на 18 відсотків, а також прискорюють знос країв ременя. Усі ці проблеми разом призводять до виходу обладнання з ладу, оскільки тиск більше не розподіляється рівномірно, починають утворюватися витоки, а полімерні матеріали швидше руйнуються в тих місцях, де протягом тривалого часу накопичується механічне напруження.

Утворення зони стиснення та захоплення дрібних частинок: основні причини розриву уретанових ущільнювальних кромок та передчасного виходу з ладу ущільнень

Матеріал має тенденцію застрявати між конвеєрними стрічками та бортовими дошками, утворюючи небезпечні зони защемлення, де він заклинюється проти уретанового краю під час роботи системи. У такому разі виникаючі сили зсуву, як правило, перевищують межу міцності полімеру, що зазвичай становить приблизно від 1500 до 4000 psi. Це призводить до утворення мікротріщин у матеріалі. Тонкі частинки, що входять до складу суміші — зокрема особливо тверді, наприклад, кремній або залізна руда — поступово проникають у поверхню матеріалу. З кожним рухом стрічки ці частинки подряпують край, поступово спричиняючи додаткові пошкодження, поки врешті-решт весь край не вийде з ладу повністю. Навіть невелика щілина, що виникає внаслідок звичайного зносу, призводить до того, що більше матеріалу потрапляє всередину, і проблема з часом посилюється. Якщо цей процес утримання матеріалу та абразивного зносу залишити без уваги, термін служби ущільнювальних елементів може значно скоротитися — іноді до третини порівняно з обладнанням, що експлуатується відповідно до норм технічного обслуговування. Щоб запобігти усім цим проблемам, виробники розробили кілька підходів. Деякі використовують бортові дошки спеціальної форми, які направляють матеріал убік, а не допускають його накопичення. Інші створюють уретанові матеріали з підвищеними показниками відновлення форми (зазвичай понад 50 %), спеціально розроблені для того, щоб запобігти заглибленню цих неприємних частинок у матеріал з самого початку.

Справжня стійкість уретану в умовах важких умов масового оброблення

Стійкість до абразивного зношування в зонах передачі вугілля та абразивних заповнювачів з високою швидкістю

Коли йдеться про конвеєрні системи, що обробляють агресивні матеріали, такі як вугілля та будівельні заповнювачі, уретанові бортові дошки перевершують звичайні гумові варіанти за стійкістю до зносу приблизно втричі–п’ятирічі. Спеціальна полімерна конструкція витримує незначні розриви навіть тоді, коли на неї потрапляють матеріали зі швидкістю близько 15 метрів за секунду. У підприємств, що обробляють матеріали, багаті кремнієм, уретанові компоненти зазвичай демонструють знос менше ніж 2 міліметри після безперервної роботи протягом приблизно 10 000 годин. Це принципова різниця порівняно з гумовими деталями, які набагато швидше руйнуються в аналогічних умовах. Така міцність забезпечується оптимальним співвідношенням твердості в діапазоні від 80 до 95 за шкалою Шора A, а також вражаючими показниками межі міцності на розтяг — понад 5000 фунтів на квадратний дюйм згідно зі стандартами ASTM. Як наслідок, експлуатуючі підприємства повідомляють про зменшення витоку матеріалів приблизно на 40 відсотків на завантажувальних причалах з інтенсивним рухом, де найбільше значення має обсяг робіт.

Хімічна та термічна стійкість: межі експлуатаційних характеристик у діапазоні значень pH, вологості та температури навколишнього середовища

Поліуретан добре поєднується з лужним вугільним пилом, pH якого зазвичай становить від 8 до 10, і може витримувати випадковий контакт із вологою без набухання, на відміну від деяких інших матеріалів. Однак слід уникати тривалого контакту з надкислими суспензіями (pH нижче 3) або вуглеводневими оліями — вони поступово руйнують ущільнення, зменшуючи їх ефективність приблизно на 15–20 % щороку. Щодо температурної стійкості, поліуретан залишається досить стабільним у діапазоні від мінус 40 °C до +80 °C. При перевищенні цих температурних меж матеріал починає твердіти швидше за звичай. Оператори цементних заводів спостерігали, що поліуретанові юбки зберігають працездатність протягом приблизно 18–24 місяців навіть у складних умовах циклів замерзання-відтаювання. Це, фактично, більш ніж удвічі довше, ніж зазвичай триває термін служби гумових компонентів, які в аналогічних умовах зазвичай потрібно замінювати кожні 6–9 місяців.

Оптимізація систем ущільнення підбіркових дошок для максимальної ефективності поліуретану

Лінери типу «каное» та зносостійкі лінери: функціональна синергія з поліуретановими підбірковими дошками для зниження розсіювання пилу на 60–75 % (приклади з практики)

Максимальне використання уретанових ущільнювальних планок для конвеєрів означає їх спільну роботу з іншими компонентами, такими як каное-вкладиші та зносостійкі вкладиші. Ці міцні деталі приймають на себе основний удар матеріалу, що падає на них безпосередньо, тому уретанова планка може зосередитися лише на забезпеченні надійного контакту з рухомим конвеєрним стрічкою. Ми маємо справу з системою, в якій шари взаємодіють між собою, щоб запобігти виходу дрібних частинок, розподілити точки напруження подалі від місця контакту ущільнення зі стрічкою та запобігти деформації вкладишів, що впливає на щільність ущільнення. Наприклад, на одному великому портовому об’єкті після впровадження цього рішення кількість пилу в повітрі зменшилася приблизно на 60–75 %. Коли сили удару передаються замінним вкладишам, уретанові ущільнення значно довше зберігають свою початкову форму. У вугільних транспортних операціях з обробкою великих обсягів ми спостерігали подвоєння або навіть учетверення терміну служби таких ущільнень. Усе це означає, що природна міцність уретану та його здатність до відновлення форми насправді перетворюються на практичні результати щодо контролю пилу без порушення правильного слідування стрічки по своєму маршруту.

ЧаП

Які основні переваги уретану порівняно з гумою у використанні для ущільнення бортових дощок?

Уретан краще витримує агресивні умови експлуатації, має вищу межу міцності на розтяг і кращу стійкість до абразивного зносу, що забезпечує йому довший термін служби порівняно з гумою при ущільненні бортових дощок.

Як уретан реагує на коливання температури?

Уретан стабільний у діапазоні від −40 °C до 80 °C, що робить його ефективним у різних температурних умовах, хоча екстремальні умови можуть вплинути на його довговічність.

Які поширені експлуатаційні проблеми впливають на цілісність уретанових бортових дощок?

Поширені проблеми включають провисання стрічки, невідповідне її центрування та неправильні кути жолоблення, що може призводити до нерівномірного розподілу навантаження й прискореного зносу.