Уплотнительные кольца из маслобензостойкой резины NBR и полиуретана (PU) для гидравлических экскаваторов и карьерных самосвалов сверхкласса

Огромная мощность гидравлических экскаваторов и сверхклассных карьерных самосвалов (самосвалов для перевозки породы) обеспечивается гидравлическими системами, работающими при давлении, обычно составляющем от 300 до 500 бар. Эти системы являются «кровеносной системой» машины и приводят в действие всё — от движения стрелы и ковша до рулевого управления и торможения. Уплотнения в таких условиях подвергаются постоянному воздействию высокого давления, скачков давления (ударных нагрузок), высоких температур (как окружающей среды, так и вызванных сжатием рабочей жидкости) и непрерывного динамического перемещения. Отказ уплотнений может привести к потере мощности, загрязнению окружающей среды и катастрофическому повреждению системы.

Нитрилкаучук (NBR) остается наиболее распространенным материалом для уплотнений в гидравлических системах, использующих стандартные минеральные гидравлические жидкости (типа HLP). Он обеспечивает превосходное соотношение стоимости и эксплуатационных характеристик: хорошую стойкость к жидкости, достаточный температурный диапазон для большинства применений и удовлетворительные механические свойства. Для многих статических уплотнений (уплотнительных колец типа O-образного сечения в присоединительных отверстиях, прокладок фланцевых соединений) и менее требовательных динамических применений NBR является полностью подходящим материалом. Стандартные составы, например, с твёрдостью по Шору А 70 или 90, выбираются в зависимости от конструкции уплотнительной канавки и давления.

Однако в наиболее ответственных динамических применениях цилиндров —в частности, уплотнений поршня и штока в массивных цилиндрах подъёма и наклона —Часто предпочтение отдаётся полиуретану (PU или AU). Полиуретановые эластомеры не являются резинами, а представляют собой полимеры с принципиально иной структурой, что обеспечивает им исключительные эксплуатационные свойства:

· Чрезвычайная стойкость к абразивному износу и выдавливанию: по сути, это наиболее износостойкие полимерные уплотнения, доступные на рынке; они способны выдерживать боковую нагрузку и возможный контакт металл-металл в крупных цилиндрах с большим ходом поршня.

· Высокая прочность на разрыв и несущая способность: они способны выдерживать очень высокие давления без деформации или выдавливания (экструзии) в зазоры.

· Отличная стойкость к разрыву.

  Их недостатком является более узкий диапазон рабочих температур (обычно от −40 °°C до +100 °°C) и низкая стойкость к горячей воде, пару и некоторым химическим веществам. В основном они применяются с гидравлическими маслами.

Производители оригинального оборудования (OEM), такие как Caterpillar, Komatsu и Hitachi, предоставляют подробные сервисные руководства, в которых указаны точные комплекты уплотнений для каждой модели цилиндра. Эти комплекты часто включают комбинацию материалов: PU — для основных уплотнений, воспринимающих давление; NBR — для вторичных уплотнений и очистителей (скребков); а также иногда ПТФЭ-уплотнительные кольца-подпорки для применений с экстремально высоким давлением.

Появление автономного и дистанционно управляемого горнодобывающего оборудования в регионе Пилбара (Австралия) и на некоторых рудниках США добавляет ещё один уровень сложности. Надёжность уплотнений становится ещё более критичной, поскольку утечка на беспилотном транспортном средстве может остаться незамеченной до тех пор, пока не приведёт к отказу, что повлечёт за собой дорогостоящую удалённую диагностику и выезд бригады для ремонта. Стратегии прогнозирующего технического обслуживания, использующие датчики для мониторинга чистоты гидравлической жидкости, температурных и давленческих тенденций, интегрируются с данными о сроке службы уплотнений для планирования их замены в рамках запланированных окон технического обслуживания, что обеспечивает максимальную готовность машин в этих капиталоёмких круглосуточных операциях.