Неметаллическая футеровка
Обзор футировки из резины и полимеров

Горная порода, строительный лом, гравий, песок вызывают сильный абразивный износ контактирующих с ними частей машин и механизмов, а ударные нагрузки, возникающие при перегрузке материала, ведут к деформациям, образованию трещин и последующему разрушению конструкций. Для защиты основных конструкций от износа и разрушения служат специальные износные детали, или футеровка.

Наиболее распространена футеровка из железоуглеродистых сплавов – аустенитной марганцевой стали, мартенситной стали, белого чугуна. Но не единой диаграммой состояния железо-цементит живы, есть и альтернативные варианты, уступающие «железу» по стоимости, но при выполнении основных функций футеровки – защиты от износа, деформаций и разрушения, предлагают такую дополнительную функциональность, как уменьшение шумо- и пылеобразования. Альтернативные варианты представляют собой резиновую футеровку, полимерную и керамическую. В определенных условиях они могут оказаться интереснее стальных изделий. Кроме того, неметаллическая футеровка не подвержена коррозии.

При выборе футеровки важны такие параметры материала, с которыми футеровка будет работать, как плотность, форма и твердость. Зная максимальный размер кусков и плотность материала, можно подобрать верную толщину футеровки, что предотвратит ее растрескивание. При проектировании важной характеристикой является высота падения материала. В лотках и бункерах высота падения не должна превышать 3–4 м. Для компенсации слишком большой высоты падения необходимо соответственно увеличить толщину футеровки. Лабораторные и производственные испытания показали, что скорость потока выше 7 м/с должна гаситься, чтобы футеровка имела время на прогибание и поглощение энергии, тем самым минимизируя износ. Для минимизации износа материал должен ударяться о поверхность футеровки под минимальным углом 0–5° или под углом, близким к 90°. Резина или полимер лучше всего противостоит удару и менее всего изнашивается, если материал падает на него под прямым углом.

При весомых достоинствах резиновая и полимерная футеровки обладают и ограничениями. Во-первых, не допускается присутствие масла, во-вторых, допустимый температурный диапазон их применения от –25 до 80 °С.

Резиновые износостойкие плиты

Достоинство резиновой футеровки в том, что она поглощает удары и вибрацию, которые бы вызвали деформацию и трещины в несущей конструкции. Важно правильно подобрать толщину плиты. Плита недостаточной толщины не сможет полностью поглотить нагрузку, ударная волна дойдет до несущего металла и окажет на него разрушающее воздействие. Кроме того, устройство, футерованное резиной, создает значительно меньше шума и пыли. Резиновая футеровка понижает уровень шума вдвое по сравнению со стальной.

Твердые резиновые плиты обладают хорошей износостойкостью и сопротивлением к разрывам (твердость по Шору 60 и 70А). Плиты выпускают с ровной и гофрированной поверхностью. Плоскими плитами устилают самосвальные кузова, бункеры, желоба, питатели, скипы, точки перегрузки, промежуточные бункеры, силосы, лотки, бетономешалки, скрубберы, загрузочные короба и разгрузочные кромки грохотов. В общем, их можно использовать везде. Плиты изготавливают на стальной подложке либо без подложки, плиты без подложки хорошо режутся обыкновенной ножовкой, и, таким образом, их легко подгонять по месту. Замена плит проста благодаря механическому способу крепления. Стальная подложка обеспечивает жесткость и надежный монтаж с помощью болтов или приварных штифтов. Отверстия закрываются пробками специальной формы из такой же резины. Благодаря своей форме пробка удерживается на месте. Плиты с алюминиевым профилем легче по массе, работать с ними проще и безопаснее, крепление Т-образными болтами обеспечивает быстрый монтаж и делает его легким и безопасным.

В точках перегрузки, где материал падает на покатую поверхность под углом 10–50°, эффективнее гофрированные плиты. Идеальные углы падения – близкие к 0 и 90°, то есть углы, при которых трение материала о поверхность конструкции минимально или его нет вообще. При угле, близком к 0°, материал скользит с минимальным контактом, при угле, близком к 90°, частицы материала отскакивают от пружинистой поверхности. Углы от 10 до 50° нежелательны из-за повышенного трения и соответственно износа поверхности. Резиновая плита с гофрированным профилем решает эту проблему. Материал падает на выступы плиты под углом, близким к прямому, и отскакивает, таким образом, устраняется сопряженное с износом скольжение материала по футеровке. Гофрированные плиты можно устанавливать в перевернутом положении, создавая эффект каменной самофутеровки.

Компания Sandvik Const­ruction предлагает резиновые плиты в ассортименте. Плоские плиты WT6000 из резины плотностью по Шору 60А выполняются со стальной подложкой и алюминиевым профилем. Толщина плит с 3-миллиметровой стальной подложкой от 10 до 30 мм с шагом в 5 мм, с 5-миллиметровой подложкой – 30, 40, 50, 75, 100, 125 и 150 мм. Ширина и тех и других плит – 500, 600 и 750 мм, длина – 1000 и 1500 мм. Широкий размерный ряд позволяет подобрать правильное решение как для легких, так и для самых тяжелых условий эксплуатации. Особо большие плиты WT6000-XL выпускают шириной 1400 мм и длиной 3000 мм. Они предназначены для легких и средних условий эксплуатации. Их преимущество в том, что при монтаже они образуют меньше стыков. Из таких больших плит удобно вырезать фигурные детали для подгонки по месту.

Резиновые плиты с алюминиевым профилем легче плит на стальной подложке, их проще и безопаснее монтировать. Для монтажа плита снабжена двумя направляющими для крепления с помощью Т-образных болтов. Плоские плиты WT6000 с алюминиевым профилем выпускают толщиной 50–150 мм с шагом 25 мм, шириной 500, 600 и 750 мм и длиной 1000 и 1500 мм.

Из твердой резины, с твердостью по Шору 60А, также изготавливают износостойкие балки WT6000 с запрессованным алюминиевым профилем. Компания Sandvik выпускает износостойкие балки шириной и высотой от 50 до 150 мм и длиной 1000 и 1500 мм. Их используют для защиты металлоконструкций в зонах повышенного износа и ударных нагрузок. Их также можно использовать для организации каменной самофутеровки.

Модульные резиновые износостойкие плиты двойной твердости Sandvik WT7000 применяются в широком диапазоне условий эксплуатации – от легких до тяжелых. Их легко монтировать с помощью механического крепления – болта с квадратным подголовником или приварного штифта, они долго служат, а использованную футеровку можно вторично перерабатывать. Плита отливается из износостойкой резины с твердостью по Шору 70А поверх армирования из резины с твердостью по Шору 90А. Специальный скос предотвращает проникновение в стык мелочи. Резиновые модули выпускают толщиной 30, 40 и 50 мм, шириной 300 мм и длиной 1200 мм (4х300 мм). Масса одного «квадрата» – 12, 16 или 20 кг в зависимости от толщины. Модули легко подгонять по месту с помощью ножовки и ножа.

Важной частью защиты конструкций и улучшения условий труда является футеровка сложных поверхностей, устройство завес и ограждений. Компания Sandvik предлагает для этих целей черную листовую резину WG4000 и WG6000 с твердостью по Шору 40А и 60А из натурального и бутадиен-стирольного каучука. Изготавливают резиновый лист толщиной от 3 до 50 мм шириной 1400 и 1500 мм и длиной от 3000 до 10 000 мм в зависимости от толщины. Листы выполняют с клейким слоем или с отрывной подложкой.

Другое решение от компании Sandvik – это красная листовая резина WG3500 с твердостью 35А из натурального каучука. Листы толщиной от 3 до 30 мм, шириной 1400 мм и длиной 10 000 и 5000 мм поставляют с гладкой поверхностью с одной стороны и с тканевым тиснением или с клейким слоем с обратной стороны. Листовую резину легко резать ножом для подгонки по месту, а благодаря эластичности резину можно подогнать к сложной поверхности. Резину используют для общей защиты от износа, для завес, уплотнений, пылезащиты.

Компания Metso Minerals уже более трех десятков лет обеспечивает защиту от износа горного оборудования. Семейство защитных элементов Trellex включает резиновые, полимерные и керамические футеровки. Износостойкие элементы Trellex просты в монтаже. Их изготавливают по заказу и поставляют вместе с крепежом и чертежами. Элементы футеровки удобны для транспортировки и работы, крепежный узел защищается резиновой пробкой специальной конструкции.

Резиновые футеровки Metso Trellex типа РР и VM изготавливают на металлической подложке, которая удерживает резину на месте при порезах частицами с особо острыми или зазубренными краями. Металлическая подложка также предотвращает проникновение в стыки и полости мелких частиц, что может привести к ослаблению крепления резины.

Metso считает, что резиновую футеровку следует применять везде, где можно. Плоскую резиновую плиту Trellex PP с металлической подложкой используют для облицовки самосвальных кузовов, питателей, лотков, бункеров, коробов и другого оборудования, подверженного износу и являющегося источником повышенного шума. Плиты монтируются на приварных шпильках или сквозных болтах. На стальной подложке также изготавливают гофрированные плиты.

С алюминиевым профилем поставляют футеровочные плиты и брусья – плиты с парой направляющих для Т-образных болтов, брусья квадратного и прямоугольного сечения с одной запрессованной направляющей. Дополнительное достоинство крепления на Т-образных болтах в том, что крепежный узел полностью защищен.

Для широкого применения в зонах повышенного износа Metso предлагает плиты Trellex Flexback из износостойкой резины и из полиуретана с армированием из легкой стали. Гибкие плиты устойчивы к износу и отлично амортизируют удары. Их монтируют с помощью саморезов, пистолетных гвоздей или болтов. Плиты Flexback снижают уровень шума, поглощают вибрации и обеспечивают лучшие рабочие условия. Поставляют стандартные элементы Flexback размером 1270х3000 мм.

Metso также поставляет листовую резину Trellex 60 для зон со значительным износом, например, с ударным воздействием крупного и среднего по размеру материала, и Trellex 40 для защиты от мелкого материала. Листовая резина поставляется с гладкой или рифленой поверхностью, с клейким слоем, отрывной подложкой или чистой поверхностью под механическое крепление. Вместе с резиной может быть поставлен двухкомпонентный клей Trellbond, обеспечивающий прочное приклеивание резины к металлу и бетону. Резина режется ножом или мощными ножницами.

Полимерная футеровка

В качестве футеровочного материала используют полиуретан, полиэтилен и другие износостойкие пластики. Полимерную футеровку применяют в довольно широком диапазоне условий эксплуатации – от легких до средних, но главным образом для эксплуатации во влажных условиях. Типовое применение полимерной футеровки – это бетономешалки (промышленные), бункеры, желоба, скипы, промежуточные бункеры, силосы, лотки, грохоты, питатели. Полимерные футеровки легче стальных и вдвое снижают уровень шума, так же как и резиновая футеровка, не допускаются к применению в присутствии масла. Температурный диапазон эксплуатации – от –25 до 80 °С.

Компания Sandvik поставляет полиуретановые износостойкие плиты WT7000, WT8000 и WT9000 с твердостью по Шору 70А, 80А и 90А с армированием 3-миллиметровой стальной плитой. Крепление плит – болтами, приварными штифтами и саморезами. Толщина плит – от 10 до 30 мм, ширина 1000 мм, длина 2000 мм.

Гибкие полиуретановые износостойкие плиты WT8000 толщиной от 10 до 30 мм используют для облицовки сложных поверхностей. Перфорированная стальная подложка толщиной 0,7 мм позволяет гнуть плиту.

Компания Sandvik поставляет также листовой полиуретан и полиэтилен. Полиуретан WG7000, WG8000 и WG9000 толщиной от 5 до 30 мм обладает высокой стойкостью к истиранию во влажной среде в присутствии мелкого и среднего по размеру материала. Листовой сверхмолекулярный полиэтилен с низким коэффициентом трения способствует легкому продвижению мелкого сыпучего материала. Полиэтилен выпускают в листах толщиной от 6 до 30 мм.

Ударогасящие балки Sandvik можно отнести к комбинированной футеровке. Сердцевина балки выполнена из мягкой резины, а поверхность из полимера с низким коэффициентом трения – сверхвысокомолекулярного полиэтилена марки 1000 толщиной 10 мм. Монтажный элемент балки – алюминиевый профиль. Ударогасящие балки применяют для защиты конвейерных лент в местах перегрузки материала. Мягкая резина поглощает энергию удара падающего материала, предотвращая таким образом повреждение и разрыв ленты и образование трещин в металлоконструкции конвейера.

Компания Metso выпускает модульные полиуретановые плиты серии Trellex SQ, которые легко комбинировать с резиновыми и керамическими плитами этой же серии. Футеровочные плиты SQ защищают от истирающего воздействия мелких и средних частиц абразивных материалов. В зависимости от приложения модульная система может защищать от воздействия частиц размером до 200 мм или от кусков материала весом до 35 кг. Футеровочные плиты SQ значительно снижают шум. Человеческое ухо воспринимает снижение уровня звукового давления на 10 дБ (А) как уменьшение шума вдвое. По сравнению с традиционными стальными бронями футеровочные модули SQ позволяют снизить шум на 40–75%. Футеровочные плиты SQ были разработаны с учетом требования облегчения установки и сокращения времени на монтаж за счет применения запатентованной системы крепления. Все модули имеют стандартный размер 300х300 мм. Резиновые и полиуретановые модули легко обрезаются в размер ножом или машинкой Alu-Cut. Небольшой вес модулей облегчает их переноску и снижает риск производственного травматизма при работе с ними.

Серия плит Trellex Flexback представлена полиуретановыми плитами с легкостальным армированием аналогично резиновым плитам Flexback. У них также аналогичное назначение и способы крепления.

Metso также выпускает листовую полимерную футеровку. Листовая полиуретановая обшивка Trellex для удобства выполнена с цветовой дифференциацией по твердости: голубая с твердостью 70А по Шору, желтая – 80А, зеленая – 90А. Обшивка крепится различными способами: болтами, винтами, заклепками, гвоздями или зажимами.

Таким образом, выбор неметаллической футеровки велик и всеобъемлющ. Можно подобрать вариант для любых условий эксплуатации, конечно, с учетом ограничений, а именно отсутствия масла и в диапазоне температуры от –25 до 80 °С. И надо сказать, что условия эти весьма существенны и значительно ограничивают сферы применения этих интересных материалов.