Износостойкие уплотнения из NBR и CR для ленточных, винтовых и скребковых конвейеров

Конвейерные системы образуют артериальную сеть горнодобывающей, карьерной, сельскохозяйственной и других отраслей, связанных с транспортировкой насыпных материалов. Ежегодно они перемещают миллионы тонн грузов, и их надёжность является основополагающим фактором производительности предприятий. Критически важным, но зачастую упускаемым из виду элементом этой надёжности являются скромные уплотнения опорных роликов, приводных валов и точек перегрузки. Эти уплотнения выполняют двойную функцию: удержание смазочного grease внутри подшипников и предотвращение проникновения абразивных загрязнителей (пыли, мелкого песка, влаги) в полость подшипника. Их выход из строя приводит к быстрому износу подшипников, заклиниванию роликов, разрывам конвейерных лент и дорогостоящим незапланированным простоем.

Эксплуатационные условия определяют выбор материала уплотнений. Основным врагом является трёхтелесный абразивный износ, при котором твёрдые частицы попадают в зазор между уплотнительной кромкой и валом и действуют как шлифовальный круг. Нитрил (NBR) и хлоропрен (CR или неопрен) — два наиболее распространённых эластомера, применяемых для решения этой задачи; каждый из них обладает своими характерными преимуществами.

Нитрил (NBR): отраслевой стандарт для уплотнений общего назначения. Его основные преимущества — превосходная стойкость к смазкам и маслам на основе нефтепродуктов, хорошие механические свойства (прочность на разрыв, сопротивление раздиру) и экономичность. Для большинства конвейерных применений с использованием стандартных литиевых или кальциевых комплексных смазок NBR является полностью достаточным. Его стойкость к абразивному износу хорошая, однако она может снижаться при постоянном воздействии озона и атмосферных факторов в наружных установках.

Хлоропрен (CR): Этот материал представляет собой привлекательную альтернативу. Его механические свойства схожи с таковыми у NBR, однако он значительно превосходит NBR по стойкости к озону, атмосферным воздействиям и умеренному пламени. CR также обладает повышенной стойкостью к старению и образованию трещин при изгибе под действием солнечного света и атмосферных факторов. Кроме того, он устойчив к более широкому спектру химических веществ, обеспечивая лучшую стойкость к слабым кислотам и щелочам, которые иногда присутствуют в перерабатываемых материалах (например, фосфоритная руда, некоторые руды). Его слабым местом является меньшая по сравнению с NBR стойкость к нефтепродуктам и топливам, хотя он хорошо зарекомендовал себя при работе со многими синтетическими смазочными материалами и огнестойкими гидравлическими жидкостями (HFC, HFD).

Выбор по типу конвейера:

1. Опорные ролики ленточного конвейера: это самые многочисленные уплотнительные точки. Уплотнения подвергаются постоянному воздействию пылевых облаков. Стандартной практикой является использование лабиринтных контактных уплотнений или многослойных уплотнений из NBR или CR. В чрезвычайно влажных или агрессивных средах (например, прибрежный солевой туман на Филиппинах, кислая пыль на некоторых индийских шахтах) предпочтение отдается CR благодаря его высокой стойкости к внешним воздействиям. Во многих опорных роликах сейчас применяются полимерные бесконтактные лабиринтные уплотнения для обеспечения максимального срока службы, а внутреннее контактное уплотнение из NBR служит окончательным барьером.

2. Уплотнения вала шнекового конвейера: эти уплотнения предотвращают высыпание транспортируемого материала из желоба. Степень абразивного износа высока, возможна влага. CR зачастую является более предпочтительным материалом благодаря своей универсальной стойкости к внешним воздействиям. Для пищевых применений используются специальные марки NBR, одобренные FDA.

3. Шарниры скребкового/ленточного конвейера и ведущие звездочки: подвержены ударным нагрузкам, несоосности и большим нагрузкам. Обычно применяются более прочные марки маслобензостойкой резины (NBR) с повышенной твёрдостью по Шору (90 единиц по шкале А) или уплотнения с упрочняющим тканевым слоем для повышения стойкости к порезам и разрывам.

Успешная стратегия технического обслуживания выходит за рамки выбора материала. На предприятиях в США (уголь), Индии (железная руда) и Филиппинах (никель) внедрены передовые методы эксплуатации:

· Центральная система смазки с функцией продувки: автоматизированные системы подачи смазки не только обеспечивают смазывание, но и создают барьер из избыточного давления, вытесняя загрязнённую старую смазку через уплотнительные кромки.

· Комплекты уплотнений и подшипников: стандартизация комбинаций уплотнений/подшипников для каждого типа направляющего ролика упрощает замену в ходе планового технического обслуживания.

· Контроль состояния: применение вибрационного анализа или тепловизионного контроля для выявления направляющих роликов с неисправными подшипниками (часто вызванными выходом из строя уплотнений) до того, как они приведут к повреждению конвейерной ленты вторичного характера.

Данные крупного американского производителя агрегатов показали, что замена простого уплотнения с одной кромкой из NBR на уплотнение с двумя кромками из CR с канавкой для смазки на основных конвейерах для транспортировки по суше увеличила среднее время наработки на отказ (MTBF) для опорных роликов с 8 до более чем 24 месяцев, обеспечив очевидную отдачу от инвестиций за счёт снижения затрат на труд и ремонт ленты.