2026-10-19
★ Аннотация: В настоящей статье решается отраслевая проблема длительного горячего вулканизационного соединения арамидных конвейерных лент и низкого коэффициента сохранения прочности обычных механических стыков. Разработан метод изготовления временного стыка с винтовой схемой расположения в аварийных условиях; исследованы различные расстояния между рядами и шаг винтов, а также различные длины стыка. Достигнуты цели: время выполнения стыка в пределах 2 часов и коэффициент сохранения прочности стыка выше 50 %, что отвечает практическим потребностям предприятий — потребителей арамидных конвейерных лент.
Арамидное волокно — новый высокотехнологичный материал, обладающий такими превосходными свойствами, как низкая плотность, высокая прочность, высокий модуль упругости, низкое удлинение и низкая ползучесть, термостойкость. Его плотность составляет около 1/5 плотности стальной проволоки; он также обладает хорошей химической стойкостью и усталостной стойкостью. Арамид сам по себе трудногорюч, начинает разлагаться и обугливаться примерно при 427 °C и отлично подходит для применения в условиях экстремально низких и высоких температур. При применении арамидного материала в качестве каркасного материала конвейерной ленты изготавливаемая лента обладает хорошей ударопрочностью и стойкостью к разрыву, стабильной работой, низким удлинением, малой толщиной и хорошей желобчатостью. Это в основном позволяет решить такие проблемы конвейерных лент со стальным тросом, как низкая стойкость к разрыву, низкая водо- и влагонепроницаемость, низкая стойкость к усталости при изгибе. По сравнению с конвейерными лентами со стальным тросом того же класса толщина уменьшается, собственный вес снижается, а энергопотребление конвейера сокращается. В последние годы по мере снижения цен на арамидное волокно и повышения осведомлённости клиентов — потребителей конвейерных лент об энергосбережении и охране окружающей среды некоторые крупные предприятия начали пробовать заменять конвейерные ленты со стальным тросом того же класса арамидными конвейерными лентами.
Каркасным материалом арамидной конвейерной ленты является однослойный бельтинг DPP (с прямой основой и прямым утком). Основа выполнена из арамидного материала; при ткачестве она не изгибается, благодаря чему прочность в направлении основы сохраняется в максимальной степени. Уток выполнен из нейлона 66 и служит главным образом для связывания основы в единое целое, играя вспомогательную роль в обеспечении прочности. Такая структура позволяет свести потери прочности в направлении основы к минимуму, однако её недостатком является слишком низкая прочность в направлении утка: коэффициент сохранения прочности традиционных механических стыков ниже 30 %. Такие конвейерные ленты чаще всего соединяются методом горячей вулканизации; на горячую вулканизацию одного стыка требуется около 8–12 часов, что представляет собой довольно длительный цикл.
При возникновении аварийных ситуаций, таких как обрыв или разрыв ленты, требуется срочный ремонт — изготовление временного стыка в короткие сроки без нарушения работы конвейерной системы. Традиционные механические стыки из-за низкой прочности в направлении утка не обеспечивают требуемого коэффициента сохранения прочности, а горячая вулканизация стыка требует длительного времени и не может быть выполнена в короткие сроки, что не отвечает фактическим потребностям на месте. При промышленном продвижении и применении арамидных конвейерных лент метод изготовления временного стыка в аварийных условиях всегда оставался сложной задачей, вызывающей озабоченность пользователей.
Метод временного стыка с временем выполнения в пределах 2 часов и коэффициентом сохранения прочности стыка выше 50 % является остро необходимым аварийным решением для предприятий — потребителей арамидных конвейерных лент. В настоящей статье на примере однослойной арамидной конвейерной ленты типа DPP2000 исследован метод быстрого соединения.
1. Конструкция метода быстрого соединения
Чтобы сократить время выполнения стыка, можно применять только механический метод соединения, увеличивая площадь стыка для повышения коэффициента сохранения его прочности. Традиционный метод механического стыка заключается в установке U-образных скоб на концах конвейерной ленты, что не позволяет существенно увеличить площадь стыка.
В настоящей работе разработана винтовая схема расположения: винты проходят сквозь оба конца конвейерной ленты и фиксируются болтами, обеспечивая быстрое соединение ленты. Винты соседних рядов располагаются в шахматном порядке; количество рядов винтов увеличивается или уменьшается по потребности, что позволяет гибко регулировать площадь стыка и обеспечивать требуемый коэффициент сохранения прочности. Схема метода быстрого соединения арамидной конвейерной ленты приведена на рис. 1.
2. Методика изготовления образцов стыка
● Подготовка к стыковке
Выбирают арамидную конвейерную ленту типа DPP2000, предназначенную для вулканизационного стыка, и канцелярским ножом вырезают два образца длиной 800 мм × шириной 150 мм; края должны быть ровными, а нити основы и утка образца — прямолинейными.
● Отслоение обкладочной резины
Вдоль направления основы с одного образца снимают верхнюю обкладочную резину на 400–600 мм, с другого образца вдоль направления основы снимают нижнюю обкладочную резину на 400–600 мм и выполняют скос под углом 45°. Канцелярским ножом делают надрез и разрезают обкладочную резину на полосы шириной около 30 мм, следя за тем, чтобы не повредить каркасный слой, после чего последовательно отслаивают её ореховыми клещами. Если адгезионная прочность слишком высока, образец можно предварительно нагреть в вулканизационном прессе при 100 °C × 10 мин, а затем отслаивать. Способ отслоения обкладочной резины при быстром соединении приведён на рис. 2.
● Очистка остатков резины
Канцелярским ножом срезают остатки резины с поверхности каркасного материала, угловой шлифовальной машиной придают шероховатость поверхности каркасного материала и резине вокруг скоса, очищают щёткой, сдувают мелкие частицы феном и высушивают поверхность каркасного материала.
● Винтовая схема расположения
По принципу взаимодополнения оба конца стыка сжимают вместе. В спроектированном положении устанавливают болт без резьбы, с другой стороны стыка — болт с внутренней резьбой; винт последовательно проходит через болт без резьбы, зону стыка и болт с внутренней резьбой, после чего излишнюю длину винта удаляют.
● Испытание образцов
После изготовления образцов проводят испытание на растяжение на испытательной машине на 20 т при скорости перемещения захватов (100 ± 10) мм/мин. Отношение разрывной прочности стыка к номинальной прочности на растяжение арамидной конвейерной ленты, выраженное в процентах, представляет собой коэффициент сохранения прочности стыка.
3. Результаты и обсуждение
С использованием описанной выше методики исследованы различные расстояния между рядами винтов (30, 40, 50, 60, 70 мм), различные шаги винтов (30, 50, 70 мм), а также различные длины стыка (400, 500, 600 мм).
● Влияние различного расстояния между рядами винтов на коэффициент сохранения статической прочности стыка
Сначала задают длину стыка 400 мм и шаг винтов 50 мм, затем проводят испытания при расстоянии между рядами винтов 30, 40, 50, 60 и 70 мм. Влияние различного расстояния между рядами винтов на коэффициент сохранения статической прочности стыка приведено в таблице 1.
Как видно из таблицы 1, при расстоянии между рядами винтов 50 мм коэффициент сохранения прочности стыка максимален. Анализ показывает, что вследствие очень высокой прочности отдельной арамидной нити основы при слишком малом расстоянии между рядами болтов винты наносят довольно серьёзные повреждения нитям основы арамидной ткани. Прирост прочности стыка за счёт добавления винтов меньше потери прочности в направлении основы. При слишком большом расстоянии между рядами винтов длина стыка используется недостаточно. Поэтому в настоящей работе окончательно принято расстояние между рядами винтов 50 мм.
● Влияние различного шага винтов на коэффициент сохранения статической прочности стыка
Задают длину стыка 400 мм и расстояние между рядами винтов 50 мм, затем проводят испытания при шаге винтов 30, 50 и 70 мм. Влияние различного шага винтов на коэффициент сохранения статической прочности стыка приведено в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, при шаге винтов 50 мм коэффициент сохранения прочности стыка максимален. Анализ показывает, что при слишком малом шаге винтов винты наносят довольно серьёзные повреждения нитям основы арамидной ткани. Прирост прочности стыка за счёт добавления винтов меньше потери прочности в направлении основы. При слишком большом шаге винтов ширина стыка используется недостаточно. Поэтому в настоящей работе окончательно принят шаг винтов 50 мм.
● Влияние различной длины стыка на коэффициент сохранения статической прочности стыка
Задают расстояние между рядами винтов 50 мм и шаг винтов 50 мм, затем проводят испытания при длине стыка 400, 500 и 600 мм. Влияние различной длины стыка на коэффициент сохранения статической прочности стыка приведено в таблице 3.
Как видно из таблицы 3, при заданных расстоянии между рядами и шаге винтов увеличение длины стыка позволяет значительно повысить коэффициент сохранения прочности стыка. При расстоянии между рядами винтов 50 мм, шаге винтов 50 мм и длине стыка 500 мм коэффициент сохранения прочности стыка достигает 68,4 %, что удовлетворяет потребность во временном стыке в аварийных условиях.
По результатам учёта времени изготовления испытательных образцов: время отслоения обкладочной резины составляет около 10 минут, время фиксации винтов — около 20 минут, общее время изготовления образца — около 30 минут. Если два человека выполняют быстрое соединение арамидной конвейерной ленты типа DPP2000 шириной 1000 мм со стыком длиной 500 мм, время отслоения обкладочной резины составляет около 30 минут, время фиксации винтов — около 90 минут, а общее время изготовления стыка по всей ширине — около 120 минут, что значительно короче традиционного горячего вулканизационного стыка и соответствует жёстким требованиям предприятий — потребителей арамидных конвейерных лент к времени аварийного стыка.
4. Выводы
В настоящей работе проведено базовое исследование быстрого соединения арамидной конвейерной ленты с прямой основой и прямым утком, что обеспечивает информационную поддержку промышленного применения арамидных конвейерных лент.
В процессе монтажа арамидной конвейерной ленты необходимо выполнить временный стык для её натяжения; при быстром соединении с расстоянием между рядами винтов 50 мм, шагом винтов 50 мм и длиной стыка 400 мм коэффициент сохранения прочности стыка удовлетворяет требованиям.
После обрыва или разрыва арамидной конвейерной ленты требуется срочный ремонт; при быстром соединении с расстоянием между рядами винтов 50 мм, шагом винтов 50 мм и длиной стыка 500 мм коэффициент сохранения прочности стыка удовлетворяет требованиям.
Таблица 1. Влияние различного расстояния между рядами винтов на коэффициент сохранения статической прочности стыка
| Показатель | Номер стыка | ||||
| 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | |
| Длина стыка / мм | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 |
| Ширина стыка / мм | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 |
| Расстояние между рядами винтов / мм | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
| Шаг винтов / мм | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Количество винтов / шт. | 35 | 28 | 23 | 18 | 15 |
| Прочность стыка / Н·мм⁻¹ | 881 | 925 | 942 | 870 | 810 |
| Коэффициент сохранения прочности стыка / % | 44.1 | 46.3 | 47.1 | 43.5 | 40.5 |
Таблица 2. Влияние различного шага винтов на коэффициент сохранения статической прочности стыка
| Показатель | Номер стыка | ||
| 6° | 7° | 8° | |
| Длина стыка / мм | 400 | 400 | 400 |
| Ширина стыка / мм | 150 | 150 | 150 |
| Расстояние между рядами винтов / мм | 50 | 50 | 50 |
| Шаг винтов / мм | 30 | 50 | 70 |
| Количество винтов / шт. | 50 | 23 | 18 |
| Прочность стыка / Н·мм⁻¹ | 902 | 942 | 652 |
| Коэффициент сохранения прочности стыка / % | 45.1 | 47.1 | 32.6 |
Таблица 3. Влияние различной длины стыка на коэффициент сохранения статической прочности стыка
| Показатель | Номер стыка | ||
| 9# | 10# | 11# | |
| Длина стыка / мм | 400 | 500 | 600 |
| Ширина стыка / мм | 150 | 150 | 150 |
| Расстояние между рядами винтов / мм | 50 | 50 | 50 |
| Шаг винтов / мм | 50 | 50 | 50 |
| Количество винтов / шт. | 20 | 25 | 30 |
| Прочность стыка / Н·мм⁻¹ | 942 | 1368 | 1522 |
| Коэффициент сохранения прочности стыка / % | 47.1 | 68.4 | 76.1 |
Мы используем данные, которые вы добровольно указываете в форме, только для ответа на запрос, подготовки технического предложения и дальнейшего делового общения.
Мы не просим передавать через форму конфиденциальные производственные данные. Отправляя запрос, вы подтверждаете согласие на обработку указанных контактных данных.
