Optymalizacja geometrii połączeń taśm wieloprzekładkowych wykonywanych metodą klejenia na zimno*

Omówiono projekt badawczy „Złącza wieloprzekładkowych taśm przenośnikowych o zwiększonej trwałości eksploatacyjnej”, realizowany przez Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej w konsorcjum z firmą NILOS Polska sp. z o.o. Projekt był finansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w ramach Programu Badań Stoso- wanych, ścieżka A.

Taśmy przenośnikowe są powszechnie stosowane w transporcie urobku. Produkowane są w odcinkach, a następnie łączone na przenośnikach w pętle. Od wytrzymałość i trwałość połączeń taśm zależy wytrzymałość całej pętli, co bezpośrednio wpływa na niezawodność transportu i koszty eksploatacji przenośnika [2, 12].
Dzięki oryginalnym metodom badawczym [5, 8] zmierzo- no naprężenia w spoinie klejowej złączy, ich wytrzymałość i trwałość zmęczeniową. Zbadano również wpływ właści- wości wytrzymałościowych taśm, a także właściwości spoiny klejowej na wielkość naprężeń w spoinie i na trwałość zmęczeniową połączeń [4, 6]. Wyniki badań były podstawą do określenia nowych wymagań odnośnie do właściwości produkowanych taśm i materiałów do ich łączenia oraz opracowania modelu matematycznego, służącego do prognozowania trwałości zmęczeniowej złączy.

Cel praktyczny projektu

Projekt dotyczył złączy taśm przenośnikowych wielo- przekładkowych, które są wykonywane technologią „na zimno” przy pomocy klejów chemoutwardzalnych. Złącza te są stosowane w kopalniach podziemnych, w których z uwagi na zagrożenia pożarowe i wybuchowe [7] oraz warunki komunikacyjne utrudnione jest, a często wręcz niemożliwe, stosowanie technologii wulkanizacji „na gorąco”.
Przy stosowaniu połączeń tego typu pojawia się poważne zagrożenie w postaci zwiększonej ich awaryjności [9, 11]. Pętle taśm ulegają często awariom, co generuje straty finansowe. Dodatkowo w przypadku stosowania tych połączeń na trasach upadowych może stworzyć zagrożenie dla ludzi. Rozsypany urobek po zerwaniu
połączenia może na długo unieruchomić ciąg transpor- towy. Duże zagrożenie dla pracowników może się pojawić przy zerwaniu ciągłości pętli na przenośnikach przeznaczonych do transportu ludzi.
W ramach projektu podjęto się zracjonalizowania wymagań dotyczących właściwości taśm przenośnikowych i materiałów do ich łączenia oraz konstrukcji złączy klejonych, w celu znacznego zwiększenia ich trwałości eksploatacyjnej oraz obniżenia kosztów ich wykonania, co ma bezpośredni wpływ na koszty eksploatacji przenośnika. Taśmy przenośnikowe są produkowane według norm, w których nie są uwzględnione wymagania, jakim powin- ny się charakteryzować połączenia taśm. Nie wiadomo więc, jak uzyskać optymalną ich wytrzymałość i trwałość eksploatacyjną [1]. Jak pokazuje praktyka eksploatacyjna, firmy zewnętrzne, zajmujące się łączeniem taśm, nie mają wiedzy na temat zależności trwałości połączeń od właściwości łączonych taśm i właściwości kleju użytego do wykonania złącza. Konieczne było więc przeprowadzenie badań w tym zakresie.
Zasadniczym celem projektu było zmniejszenie awaryjności połączeń taśm wykonywanych metodą klejenia na zimno, zwiększenie ich trwałości eksploatacyjnej oraz obniżenie kosztu ich wykonania. Metodami badawczymi zidentyfikowano właściwości taśm przenośnikowych i materiałów do ich łączenia, które mają istotny wpływ na wielkość naprężeń w spoinie klejowej połączeń oraz na ich trwałość zmęczeniową. Analizy statystyczne pozwoliły określić stopień tego wpływu. Wykonane przez firmę Nilos Polska sp. z o.o. złącza pozwoliły określić właściwości taśm i klejów chemoutwardzalnych, mających istotny wpływ na wielkość i rozkład naprężeń w spoinie klejowej połączeń oraz na ich trwałość zmęczeniową. Złącza te zostały poddane badaniom laboratoryjnym, w celu określenia ich wytrzymałości na rozciąganie, wielkości naprężeń w spoinie klejowej oraz trwałości zmęczeniowej [3, 10].

Podsumowanie

Wyniki badań posłużyły do wykonania połączeń o zmodyfikowanej konstrukcji oraz opracowania modeli matematycznych zależności pomiędzy właściwościami taśm i klejów oraz właściwościami adhezyjnymi klejów a ich trwałością zmęczeniową. Na podstawie znajomości charakterystyk mechanicznych łączonych taśm i klejów chemoutwardzalnych opracowano program komputerowy do szybkiej oceny spodziewanej trwałości złączy jeszcze przed ich wykonaniem.