Надёжные уплотнения из HNBR и PU для подъёмных машин на шахтах, погрузчиков LHD и буровых установок-джамбо

Подземная добыча — это суровая отрасль, в которой оборудование работает в стеснённых, загрязнённых, влажных и механически напряжённых условиях. Надёжность — это не просто экономический фактор, а ключевой элемент безопасности. Три наиболее критичных машины —подъёмные установки для шахт, самоходные погрузчики-доставщики-самосвалы (LHD), а также буровые каретки —зависят от гидравлических и механических систем, где отказ уплотнений может привести к катастрофическим последствиям: отказ тормозной системы подъёмной установки, потеря управления LHD или разрыв гидравлического шланга вблизи оператора буровой установки.

Подъёмные установки для шахт:

Это лифты для перевозки людей, материалов и руды, перемещающие массивные грузы с высокой скоростью по вертикальным стволам. Их тормозные системы, как правило, гидравлические или гидропневматические, работают под высоким давлением и требуют безусловной надёжности. Уплотнения в тормозных суппортах и аккумуляторах подвергаются воздействию:

· Высокого статического и динамического давления.

· Возможного загрязнения пылью из ствола шахты, присутствующей в воздухе.

· Функций, критичных для обеспечения безопасности.

  Гидрированный нитрилкаучук (HNBR) является предпочтительным материалом для этих уплотнений. Он обеспечивает превосходную стойкость к маслам, характерную для стандартного NBR, но с существенно улучшенными характеристиками:

· Термостойкостью (до 150 °°C в непрерывном режиме), что критически важно для тормозных систем.

· Механической прочностью и износостойкостью.

· Стойкостью к озону и старению.

  Эти свойства обеспечивают сохранение целостности и эластичности уплотнения в течение длительного времени — требование, обязательное для любой системы безопасности.

LHD (машины для погрузки, транспортировки и разгрузки):

Эти шарнирно-сочленённые самосвалы являются основными рабочими машинами в добыче полезных ископаемых. Их многочисленные гидроцилиндры (для рулевого управления, подъёмной стрелы, наклона ковша) постоянно работают в условиях высоконагруженного динамического цикла. Основными проблемами для уплотнений гидроцилиндров являются выдавливание и абразивный износ.

· Полиуретан (PU) является доминирующим материалом для уплотнений поршня и штока в цилиндрах ЛГМ. Его беспрецедентная стойкость к абразивному износу и высокий модуль упругости (твердость) предотвращают деформацию уплотнения и его выдавливание в узкий зазор между поршнем и цилиндрической расточкой при давлениях, превышающих 300 бар.

· Гидрогенизированный нитрил-бутадиеновый каучук (HNBR) часто применяется для вторичных уплотнений, очистителей (скребков) и неподвижных уплотнений внутри сборки цилиндра. Он обеспечивает превосходное вспомогательное уплотнение и устойчив к воздействию горячего гидравлического масла.

Буровые каретки:

Эти машины используют гидравлические горные перфораторы для создания скважин под взрывные заряды. Цилиндр подачи бура и механизм удара/вращения подвергаются интенсивным импульсам высокого давления и вибрации высокой частоты, которые могут быстро разрушить менее надёжные уплотнения.

· Комбинация PU и HNBR является стандартной: PU обеспечивает герметизацию при высоком давлении в цилиндрах подачи, тогда как HNBR используется в сложных уплотнениях буровой головки, где он устойчив к абразивной горной пыли и маслу при повышенных температурах.

Совместная работа с производителями оригинального оборудования (OEM) и прогнозирующее техническое обслуживание:

Поставщики, такие как Atlas Copco, Sandvik и Caterpillar, проектируют своё оборудование с учётом конкретных профилей уплотнений и рекомендованных материалов. Использование неоригинальных уплотнений или уплотнений из неподходящих материалов может привести к аннулированию гарантии и снижению эксплуатационных характеристик.

В глубоких жарких шахтах Западной Австралии и США (штат Невада) температура породы в окружающей среде может превышать 50 °°C, что дополнительно нагружает гидравлические системы. В этих условиях стратегии технического обслуживания носят передовой характер:

1. Анализ масла: регулярный отбор проб гидравлической жидкости позволяет отслеживать её вязкость, количество твёрдых частиц, а также, что особенно важно, наличие кремния (свидетельствует о проникновении абразивной пыли вследствие отказа уплотнения или дыхательного клапана) или меди/железа (свидетельствует об износе).

2. Замена по состоянию: вместо замены через фиксированные интервалы по наработке уплотнения в критически важных системах заменяются на основе результатов анализа масла и осмотра при плановых разборках.

3. Программы модернизации уплотнений: горнодобывающие предприятия часто сотрудничают с производителями уплотнений для разработки специальных компаундов. —например, гибридный ПУ с улучшенной стойкостью к гидролизу для эксплуатации во влажных условиях или специально усиленный HNBR для буровых установок, работающих при повышенных температурах.

Экономическая целесообразность очевидна: незапланированный отказ LHD или проходческого комбайна в удалённом подземном очистном забое может обойтись в десятки тысяч долларов США в час из-за потери производственных мощностей. Инвестиции в правильные высокопроизводительные уплотнения из HNBR и ПУ, а также внедрение технически обоснованной программы технического обслуживания — один из наиболее эффективных способов обеспечить готовность оборудования и защитить подземный персонал.