Vòng đệm chống mài mòn làm từ NBR và CR cho băng tải, vít tải và gạt tải

Các hệ thống băng tải tạo thành mạng lưới động mạch của ngành khai khoáng, sản xuất vật liệu xây dựng, nông nghiệp và xử lý vật liệu rời. Chúng vận chuyển hàng triệu tấn vật liệu mỗi năm, và độ tin cậy của chúng là nền tảng đảm bảo năng lực xử lý của nhà máy. Một thành phần then chốt—nhưng thường bị xem nhẹ—đóng vai trò quan trọng trong độ tin cậy này chính là các phớt kín trên con lăn đỡ, trục dẫn động và các điểm chuyển tải. Những phớt kín này thực hiện hai nhiệm vụ song song: giữ mỡ bôi trơn bên trong ổ bi và ngăn chặn các tạp chất mài mòn (bụi, cát, độ ẩm) xâm nhập vào buồng ổ bi. Khi phớt kín thất bại, sẽ dẫn đến mài mòn nhanh chóng của ổ bi, con lăn bị kẹt, băng tải bị rách và thời gian ngừng hoạt động đột xuất tốn kém.

Môi trường vận hành quyết định vật liệu làm phớt kín. Kẻ thù chính là hiện tượng mài mòn ba thân, trong đó các hạt cứng bị kẹt giữa mép phớt và trục, hoạt động như một bánh mài. Cao su nitrile (NBR) và cao su chloroprene (CR hay Neoprene) là hai loại elastomer phổ biến nhất được lựa chọn để đối phó với thách thức này, mỗi loại đều có những ưu điểm riêng biệt.

Nitrile (NBR): Tiêu chuẩn công nghiệp cho các ứng dụng làm kín thông dụng. Những ưu điểm nổi bật của vật liệu này bao gồm khả năng chống chịu xuất sắc đối với các loại mỡ và dầu gốc khoáng, tính chất cơ học tốt (độ bền kéo, độ kháng rách) và chi phí hợp lý. Đối với hầu hết các ứng dụng băng tải sử dụng mỡ lithium hoặc mỡ phức hợp canxi tiêu chuẩn, NBR hoàn toàn đáp ứng yêu cầu. Khả năng chống mài mòn của NBR ở mức tốt, tuy nhiên có thể bị suy giảm nếu thường xuyên tiếp xúc với ôzôn và tác động thời tiết trong các lắp đặt ngoài trời.

Cao su cloropren (CR): Vật liệu này mang đến một lựa chọn thay thế hấp dẫn. CR có các đặc tính cơ học tương tự như cao su nitrile (NBR), nhưng vượt trội hơn hẳn NBR về khả năng chống ozon, chịu thời tiết và chống cháy ở mức độ vừa phải. CR cũng có khả năng chống lão hóa và nứt gãy do uốn cong tốt hơn khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và các yếu tố khí quyển. Ngoài ra, vật liệu này chịu được một dải rộng hơn các loại hóa chất, thể hiện khả năng chống chịu tốt hơn đối với các axit và kiềm nhẹ – những chất đôi khi xuất hiện trong các vật liệu đã qua chế biến (ví dụ: quặng photphat, một số loại quặng khác). Nhược điểm của CR là khả năng chống chịu kém hơn so với NBR đối với các loại dầu và nhiên liệu gốc dầu mỏ; tuy nhiên, CR lại hoạt động rất tốt với nhiều loại chất bôi trơn tổng hợp cũng như các loại dầu thủy lực chống cháy (HFC, HFD).

Lựa chọn theo loại băng tải:

1. Con lăn đỡ băng tải: Đây là các điểm làm kín nhiều nhất. Các phớt phải chịu liên tục các đám mây bụi. Thực tiễn tiêu chuẩn là sử dụng phớt tiếp xúc kiểu mê cung hoặc phớt nhiều môi (multi-lip) làm từ cao su NBR hoặc CR. Trong các môi trường cực kỳ ẩm ướt hoặc ăn mòn (ví dụ: hơi muối do gió biển ở Philippines, bụi axit tại một số mỏ ở Ấn Độ), CR được ưu tiên hơn nhờ khả năng chống chịu tốt với các yếu tố môi trường. Hiện nay, nhiều con lăn đỡ được trang bị phớt mê cung không tiếp xúc dựa trên polymer nhằm đạt tuổi thọ tối đa, kết hợp với một phớt tiếp xúc bằng NBR bên trong để làm rào cản cuối cùng.

2. Phớt trục băng tải xoắn ốc: Các phớt này giữ vật liệu vận chuyển bên trong máng. Mức độ mài mòn cao và có thể tồn tại độ ẩm. CR thường là lựa chọn tốt hơn nhờ khả năng chống chịu tổng hợp xuất sắc với các yếu tố môi trường. Đối với ứng dụng thực phẩm, người ta sử dụng các hợp chất NBR đặc biệt đã được FDA phê duyệt.

3. Các khớp và bánh răng dẫn động của băng tải gầu cào/băng tải xích: Chịu tác động va đập, lệch trục và tải trọng lớn. Thông thường, người ta chọn loại cao su NBR có độ bền cơ học cao hơn, được pha chế đặc biệt với độ cứng cao hơn (90 độ Shore A) hoặc loại có mép làm bằng vật liệu gia cố bằng vải để chống cắt và rách.

Một chiến lược bảo trì thành công không chỉ dừng lại ở việc lựa chọn vật liệu. Các hoạt động tại Hoa Kỳ (than đá), Ấn Độ (quặng sắt) và Philippines (niken) đã triển khai các thực hành tốt nhất:

· Bôi trơn tập trung có chức năng xả: Các hệ thống mỡ tự động không chỉ bôi trơn mà còn tạo ra rào cản áp suất dương, đẩy mỡ cũ chứa tạp chất ra ngoài qua mép phớt.

· Bộ phớt và bạc đạn tiêu chuẩn: Chuẩn hóa tổ hợp phớt/bạc đạn cho từng loại con lăn giúp đơn giản hóa việc thay thế trong các đợt bảo trì định kỳ.

· Giám sát tình trạng thiết bị: Sử dụng phân tích rung động hoặc chụp ảnh nhiệt để phát hiện sớm các con lăn có bạc đạn sắp hỏng (thường do phớt bị hư) trước khi chúng gây ra sự cố hư hại dây đai thứ cấp.

Dữ liệu từ một nhà sản xuất vật liệu tổng hợp lớn tại Hoa Kỳ cho thấy việc chuyển từ gioăng NBR đơn môi cơ bản sang gioăng CR hai môi có rãnh xả mỡ trên băng tải chính chạy trên mặt đất đã làm tăng thời gian trung bình giữa các lần hỏng (MTBF) của các con lăn đỡ từ 8 tháng lên hơn 24 tháng, mang lại lợi ích rõ rệt về mặt hoàn vốn đầu tư thông qua việc giảm chi phí nhân công và chi phí sửa chữa băng tải.