Несмотря на несколько большую стоимость, полиуретаны все чаще вытесняют резины благодаря своим технологическим и эксплуатационным качествам, таким как, простота формообразования и легкость механической обработки. Полиуретаны находят широкое применение в современных технологиях быстрого изготовления и прототипирования, ориентированных на обеспечение пилотных и индивидуальных образцов. Оправдано применение полиуретанов в ремонтной практике, в частности, при восстановлении импортного и уникального оборудования с изношенными эластомерными частями. По доминирующим признакам можно выделить четыре группы изделий, в которых полиуретаны используются в качестве конструкционного материала:
- прочные и жесткие, где полиуретан заменяет цветные металлы;
- упругие, когда реализуется высокая эластичность полиуретана (способность изменять форму под действием внешней нагрузки) или его упругость (способность
- восстанавливать форму после прекращения действия нагрузки);
- стойкие к воздействию агрессивной среды, если требуется высокая абразивная или химическая стойкость полиуретана;
- поглощающие механическую энергию, когда реализуется высокое внутреннее трение полиуретана.
Однако на практике в большинстве изделий используется комплекс указанных качеств полиуретана одновременно. По этой причине ранжирование изделий, перечисленных для примера ниже, произведено не только по реализованным свойствам полиуретана, но и по функциональному применению. Направляющие и поддерживающие ролики, тянущие барабаны. Износ и коррозия стальных роликов, используемых в ленточных транспортерах и конвейерах, приводят к повреждению и опасности схода полотна. Долговечность металлических роликов почти в пять раз меньше, чем покрытых полиуретаном (рис. 1). Другие виды неметаллических покрытий роликов также уступают полиуретану. Тянущие барабаны облицовывают фрикционным слоем полностью, или в виде съемных вставок. Коэффициент трения скольжения полиуретана близок к резине, но в отличие от нее полиуретан меньше набухает в воде и не склонен к обледенению при низких температурах. Для подземных работ особенно важно, что полиуретан не поддерживает горения. Упругое покрытие ролика предохраняет полотно конвейера от повреждений при загрузке конвейера из бункера.
Колеса кабель-кранов, колеса подъемников на трубчатых рельсах. Желобчатый скат в связи с начальным точечным контактом колеса с тросом или круглым рельсом работает в более тяжелых условиях, чем скат цилиндрического колеса. Применение высокопрочных полиуретанов для ободьев колес является наиболее предпочтительным. Тянущие, натяжные и направляющие шкивы и ролики. Полиуретановый обод шкивов и роликов особенно эффективен для открытых передач с гибкой связью, эксплуатируемых в запыленной среде горнорудных разработок.
Шкивы ленточных абразивных инструментов. Плоские и фасонные ленты или шнуры, покрытые абразивом, быстро изнашивают не только металлические, но и резиновые шкивы. Использование полиуретанового обода обеспечивает повышение производительности резки горных пород, позволяет сократить время простоев оборудования.
Валы роторных мельниц. Для измельчения сравнительно мягких материалов используют стальные или чугунные валы с полиуретановым покрытием, повышающим абразивную стойкость. При влажных процессах конструкция покрытия позволяет предотвратить развитие щелевой коррозии между валом и упругим слоем полиуретана.
Зубчатые ремни, гусеницы и траки. Полиуретановые зубчатые ремни и гусеницы, включая траки, прочнее и более износостойки, чем таковые на резиновой основе. Ремни изготавливают в виде кольца стандартных типоразмеров или склеивают из плоской ленты произвольной длины. Упругое полотно обычно усиливают металлическим или неметаллическим кордом.
Звездочки и ленивцы. Звездочки цепных и зубчато-ременных передач, а также звездочки (рис. 2); и ленивцы гусеничного движителя строительно-дорожных машин с успехом изготавливают из полиуретана, поскольку металлические элементы подвержены сильному износу. Кроме того, существенно снижается уровень шума и вибраций механического привода с упругой связью или гусеничного движителя.
Упругие износостойкие элементы оборудования
Подшипники и пяты скольжения. Упругие опоры уменьшают отрицательные последствия перекоса вала относительно корпуса. Резиновые подшипники и подпятники гидравлических насосов и т.п. устройств смазываются перекачиваемой жидкостью. Замена резины на полиуретан оправдана при повышенных нагрузках и загрязнении жидкости.
Статор эксцентрико-винтового насоса. Упругий статор гидравлического насоса обеспечивает надежное уплотнение в контакте со стальным ротором при минимальном износе.
Концентраторы и классификаторы руды. Спиральные концентраторы с резиновой футеровкой традиционно используются в горном деле. Вращающиеся барабаны с профильной внутренней облицовкой из полиуретана положили начало новым принципам обогащения руд ценных и редких металлов. Важные достоинства полиуретанов – гидролизная стойкость при влажных процессах обогащения, сохранение работоспособности при пониженных температурах для работ, производимых в северных районах, высокая абразивная стойкость и, наконец, обеспечение требуемой упругости профильной футеровки, а также несущих конструкций и уплотнений.
Торцовые, манжетные, шевронные уплотнения валов. Резину, традиционно применяемую для изготовления разнообразных уплотнений валов, в ряде случаев оказывается целесообразно заменить на полиуретан, благодаря его более высокой механической прочности и износостойкости при сохранении требуемой упругости. Диафрагмы и грязевики. Упругие и прочные полиуретановые диафрагмы разнообразной конфигурации эффективны в качестве упругих разделителей внутренних объемов гидропневматических амортизаторов и др. исполнительных механизмов. Внешние ограждения – сильфонные грязевики подвижных внешних частей, эксплуатируемых в условиях абразивной или агрессивной среды, рационально изготавливать из полиуретана, а не из резины.
Демпфирующие и виброизолирующие устройства
Элементы упругих трансмиссионных муфт. Упругие элементы трансмиссионных муфт, изготовленные из полиуретана, позволяют передавать большие вращающие моменты при меньших габаритах, чем из резины. Упругие амортизаторы. Возможны однослойные и многослойные конструкции, ориентированные на восприятие различной нагрузки — вертикальной, поперечной и осевой, сил вращающего и опрокидывающего моментов. По своей конфигурации амортизаторы могут быть плоскими, шевронными и круглыми. Применение полиуретанов взамен резины в амортизаторах для стационарных машин и подвижного состава обеспечивает необходимые жесткостные свойства при увеличенной долговечности.
Упругие шарниры. Осевые, поперечные, и угловые смещения элементов машин с малыми механическими потерями и одновременно с вибродемпфированием все чаще обеспечивают с помощью упругих шарниров. К шарнирам примыкают сайлент-блоки, к которым дополнительно предъявляется требование виброизоляции за счет разъединения сочленяемых металлических частей. Полиуретан – высокотехнологичный материал, который позволяет изготавливать упругие слои сложной пространственной конфигурации. Высокая износостойкость полиуретана не только обеспечивает собственно долговечность шарнира, но и исключает увеличение зазоров, неизбежное при использовании механических шарниров.
Упругие упоры, демпферы, бамперы. Концевые ограничители перемещения подвижных подъемных кранов и др. оборудования вместо стальных пружин изготавливают из полиуретана для снижения массы. На буровых платформах применяют плавучие полиуретановые кранцы.
Защитные покрытия
Бассейны, каналы и лотки. Бетонные накопительные бассейны, отстойники, могильники агрессивных отходов, также как металлические танки и цистерны или бункеры и лотки обогатительных фабрик покрывают гидрозащитными и химстойкими слоями полиуретана. При больших покрываемых площадях используют напыление или обмазку полиуретановыми слоями. Корпуса ротативных насосов. Внутреннюю поверхность-«улитку» центробежных и шиберных насосов, предназначенных для перекачки агрессивных или содержащих абразив жидкостей, защищают с помощью тонкостенных полиуретановых вкладышей и вставок. Лопасти, скребки, задвижки. От абразивного изнашивания и коррозии вращающиеся лопасти мешалок и оттирочных машин (рис. 5, a), а также скребки лотковых транспортеров или шиберы затворов эффективно защищают с помощью полиуретановых покрытий. Долговечность стальных деталей по износу уступает на порядок (рис. 5, б).
Трубопроводы
Защита. Многослойные покрытия из полиуретанов используют для различной защиты трубопроводов сточных вод, нефтепродуктов и др. снаружи — для механической, абразивной и коррозийной; изнутри – тепловой, абразивной и химической. Уплотнение муфт. Уплотнительные кольцевые прокладки размещают в соединительных муфтах секций гидравлических и пневматических металлических, а также дренажных керамических труб. Здесь уместно отметить фунгицидные и бактерицидные свойства полиуретана.
Пыжи. Цилиндрические пыжи, проталкиваемые под давлением прокачки вдоль нефтегазотрубопровода, снабжают кольцевыми гребнями для очистки отложений на стенках трубы. В стенках пыжа также размещают диагностическую аппаратуру для профилактических осмотров трубопровода.
Широкое внедрение полиуретанов в горнодобывающей промышленности, предлагаемых ООО «Производство «Эластопласт», позволит повысить эффективность и качество работы Вашего оборудования.
