CC BY
76
УДК 622.647.22
Г.К. Герасимов, Е.Н. Ушаков
НЦ ВостНИИ
О прочности вулканизированных стыковых соединений резинотканевых конвейерных лент
Рассматриваются причины, влияющие на прочность вулканизированных стыков резинотканевых конвейерных лент.
На уменьшение прочности вулканизированных стыков влияют: удаление верхней прокладки, подрезы прокладок, повреждение прокладок при шероховке, применение бензина для очистки прокладок
В последние годы на шахтах стали больше применять высокопрочные резинотканевые ленты вместо резинотросовых, так как их стоимость меньше. Ленты поставляются отрезками длиной не более 300 м, поэтому бесконечный грузоноситель конвейера изготавливают при помощи стыковых соединений (стыков). Стыки могут изготавливаться при помощи механических соединителей или вулканизации.
Прочность механических стыков на высокопрочных лентах с прокладками 300 и 400 Н/мм не превышает 40% от номинальной прочности ленты. Прочность вулканизированных стыков при качественном изготовлении может достигать 80% от номинальной прочности ленты. Практика испытаний вулканизированных стыков в НЦ ВостНИИ показала, что 90% их изготавливается с браком и их прочность не отвечает требованиям РД 03-423-01 [1].
Причинами недостаточной прочности вулканизированных стыков являются:
- преднамеренное удаление верхней прокладки;
- подрез прокладок при подготовке конца ленты к стыковке;
- нарушение целостности прокладки при шероховке;
- изменение прочности прокладок при обработке их бензином.
В «Руководстве по эксплуатации подземных ленточных конвейеров в угольных и сланцевых шахтах» [2] вулканизированные стыки тканевых лент рекомендуется изготавливать с сохранением всех прокладок. С верхней прокладки снимается только обкладка. Так как прочность связи между прокладкой и обкладкой увеличилась, а прочность резины самой обкладки уменьшилась с 14,7 до 11 МПа, то при снятии обкладки в виде резиновых полос они не отделяются от прокладки, а разрушаются. Обкладки вместе с прокладкой снять проще и быстрее, что и делают на шахтах.
Если удалить верхнюю прокладку, то прочность стыка уменьшается примерно в два раза. Это связано с тем, что нагрузка с удаленной прокладки передается на вторую прокладку, которая получается перегруженной. При наличии подреза или повреждения прокладки в процессе шеро-
ховки такой стык может неожиданно разрушиться при номинальной загрузке ленты конвейера. Такие случаи на шахтах бывают часто.
В НЦ ВостНИИ испытывался на прочность вулканизированный стык из ленты ЕР1800/4-4+3-ТС. Цифра 1800 указывает, что прочность ленты равняется 1800 кН/м ширины ленты. Результаты испытаний приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристика стыка
Показатель Норма
Тип ленты ЕР1800/4-4+3-ТС
Длина стыка, мм 1480
Количество ступеней, шт. 3 (верхняя прокладка удалена)
Длина ступеней, мм 540-400-540
Ширина образца, мм 600
Прочность, кН 614
Удельная прочность, кН/м 1023
Относительная прочность, % 57
В соответствии с РД 03-423-01 прочность вулканизированного стыка должна быть не менее 75% от номинальной прочности ленты. Если прочность образца пересчитать на три прокладки (одну прокладку удалили при стыковке), то относительная прочность стыка получается 85%.
Испытания на прочность отдельных прокладок ленты и стыка приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Прочность прокладок ленты ЕР1800/4
Номер образца 1 2 3 4 5 6 Среднее Норма (не менее)
Прочность, Н/мм 520 565 518* 525* 526* 489 524 450
* Прочность прокладок стыка.
Как видно из таблицы 2, прочность прокладок при подготовке стыка не нарушена, и номинальная расчетная прочность ленты должна быть 2026 кН, а удельная прочность испытуемого образца с тремя прокладками должна быть 1572 кН. Фактически удельная прочность образца оказалась в 1,5 раза меньше. Причина - перегрузка второй прокладки из-за удаления первой.
Бывают случаи, когда прочность стыка с удаленной верхней прокладкой близка к норме. Это связано с тем, что фактическая прочность прокладок почти в 1,5 раза выше паспортной. Так, в ленте ЕР400/4 прочность прокладок оказалась равной 150 Н/мм при норме 100 Н/мм. Поэтому относительная прочность стыка с удаленной верхней прокладкой составила 74% от паспортной прочности ленты.
Наиболее частым браком при изготовлении вулканизированных стыков резинотканевых лент является подрез прокладок. Когда отрезают верхнюю прокладку обычным ножом, то вероятность подреза трудно исключить. В этом случае прочность стыка может составлять до 30% от номинальной прочности ленты. Такой стык может разрушиться при номинальной загрузке ленты кон-
вейера. И тем более разрушение стыка неминуемо, если нагрузка на конвейер будет больше номинальной.
Даже при незначительном повреждении прокладки ножом, которое трудно заметить, прочность прокладки резко снижается. В таблице 3 приведены результаты испытаний прокладок из стыка ленты с прокладками из ткани ТК200.
Таблица 3 - Прочность прокладок из стыка
Номер образца 1 2 3 4 5 6 7 8
Прочность, Н/мм 259 165* 245 184* 234 235 120* 234
* Прокладки с подрезом.
Подрез можно предупредить, если использовать нож с регулируемой высотой лезвия. Но такие ножи на шахте редко встречаются. Подреза не будет, если прокладку отрезать после ее отделения от ленты, располагая нож параллельно ленте, а не перпендикулярно.
В этом случае в ступени может оставаться незначительная часть отделенной прокладки. Под нее необходимо подложить полоску прослоечной резины.
Еще один вид брака, на который мало обращают внимание, - повреждение прокладок ленты в процессе шероховки. Достаточно незначительно повредить прокладку, и ее прочность резко снижается. Это приведено в таблице 4.
Таблица 4 - Прочность прокладок стыка ленты 2ШТС (ТГ) 1000-5-ЕР200, поврежденных при шероховке, Н/мм
Номер ступени 1 2 3 4 5
Лента - 227 225 230 253
Стык 155 187 68 15 94
Стык 142 150 128 132 145
Лента 229 229 226 240 -
При испытании на разрыв прочность этого стыка составила 50% от номинальной прочности
ленты.
Прочность стыка зависит от качества изготовления ленты. Когда ведут разделку конца ленты для стыка, то в качественно изготовленной ленте резина разрушается в середине своей толщины и равномерно распределяется по всей площади обеих прокладок. Достаточно сделать легкую зачистку резинового слоя мелкой теркой вручную, обработать бензином или этилацетатом и при наличии качественной прослоечной резины можно получить прочный и долговечный стык. Но так бывает редко.
Часто при расслоении прокладок резина остается то на одной прокладке, то на другой. Получить прочный стык в этом случае невозможно. Необходимо резину с прокладки удалить полностью при помощи плоскогубцев. Крошки и мусор смести щеткой. Бензин не использовать. Бензин, попадая внутрь прокладки, снижает ее прочность. Прокладки обоих концов обработать клеем. Наложить освеженную бензином или этилацетатом прослоечную резину толщиной до 1 мм. Если применяется прослоечная резина толщиной 0,5 мм, то положить два слоя. После этого закончить
сборку стыка и вулканизировать. Прочность стыка будет зависеть от качества клея и прослоечной резины. При изготовлении стыков бензин желательно не применять. Есть предположение, что, попадая внутрь прокладки, бензин под действием температуры и давления сжигает прокладку. Прочность ее уменьшается в 5 и более раз. Такой стык также может неожиданно разрушиться. Необходимо использовать этилацетат.
На прочность вулканизированных стыков резинотканевых лент отрицательно влияют: удаление верхней прокладки, подрезы, повреждение прокладки шероховкой и попадание бензина внутрь прокладки.
Персонал, занятый на изготовлении стыков конвейерных лент, должен быть обучен. А для его обучения необходимо разработать подробное методическое руководство.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 РД 03-423-01. Нормы безопасности на конвейерные ленты для опасных производственных объектов и методы испытаний.
2 Руководство по эксплуатации подземных ленточных конвейеров в угольных и сланцевых шахтах. - М., 1995. - (ИГД им. А.А. Скочинского).
