Как за счет усиления ленты устранить основные проблемы монолитной конструкции

Как за счет усиления ленты устранить основные проблемы монолитной конструкции

Монолитные ленты, которые часто называют «сплошными» или «пищевыми», изготавливаются целиком из одного материала, как правило, из термопластичного полиуретана (TPU). Монолитная лента, в которой сочетаются «закрытость» поверхности традиционной текстильной ленты и удобство очистки пластиковой модульной ленты, превосходно поддается очистке и соответствует требованиям безопасности, действующим в пищевой промышленности. Благодаря этим свойствам такая лента находит широкое применение на линиях по переработке продуктов питания с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями.

Однако в конструкции ленты из единого материала есть определенные недостатки, присущие изделиям из резины: растяжимость.

Термопластический полиуретан (TPU) является эластомером — эластичным полимером. Под действием нагрузок эластомеры деформируются, но принимают прежнюю форму после снятия нагрузки. Это явление называется упругой деформацией.

Однако есть точка, после которой форма материала не восстанавливается. Это точка называется пределом текучести, в ней завершается упругая деформация и начинается неупругая деформация — необратимое изменение формы материала под действием напряжения.

Причина неупругой деформации заключается не только в воздействии значительных усилий, превышающих предел текучести. В системах с постоянно действующими механическими напряжениями, например в конвейерных установках, материал непрерывно деформируется в течение длительного периода времени, даже если напряжение не превышает предел текучести материала. Это явление называется ползучестью.

Монолитные ленты, работающие в условиях постоянной нагрузки, могут растягиваться и увеличиваться в длине. Это может приводить к сбоям в работе, например к смещению ленты и расцеплению звездочек. В результате быстро возникают «дорогостоящие» простои. Растяжение величиной всего 3 % может потребовать натяжки, уменьшения длины и даже полной замены ленты.

Чтобы повысить предел текучести материала, производители лент зачастую прибегают к усилению изделия путем установки усиливающего элемента, который играет роль несущего компонента, повышающего прочность на разрыв. Компания Habasit впервые применила технологию усиления в монолитных лентах линейки Habasit Cleandrive с фрикционным покрытием и жестким приводом, в структуру которых через каждые 15 мм в продольном направлении внедряются высокопрочные арамидные корды.

Cleandrive_Aramid_cords_ are_hermetically sealed_within_the_TPU Creep monolithic conveyor belt
Примечание. Арамидные корды герметично встраиваются в структуру TPU. Благодаря этому исключается риск нарушения санитарно-гигиенических требований. При глубоком порезе или повреждении ленты, когда открывается корд, поврежденный участок ленты или вся лента подлежат замене. Однако замена осуществляется не по причине выступания корда, а в связи с тем, что в материале образуется недопустимо глубокая выемка.

Последние лабораторные испытания и сравнительный анализ монолитных лент конкурирующих производителей подтвердили, что арамидное усиление существенно влияет на рабочие характеристики лент в условиях механических напряжений.

В качестве иллюстрации рассмотрим следующую кривую 15-дневного испытания путем подвешивания ленты Habasit Cleandrive и двух неусиленных монолитных лент конкурирующих производителей с применением постоянного усилия величиной 6,25 Н/мм (стандартное рабочее усилие в реальной системе). В частности, рассмотрим точки, помеченные символами А и В, которые появляются в течение первых 24 часов испытания, а также точку С, которая проявляется ближе к концу испытания.

A. Начальная нагрузка. Обратите внимание, что начальные точки каждой из лент на оси Y не совпадают. Это указывает на различное удлинение лент (в процентах) в момент подвешивания груза. Растяжение усиленной ленты составляет всего 0,6 %, лента конкурента 1 удлиняется на 1,6 %, а лента конкурента 2 удлиняется на критическую величину 2,9 %.

B. Метка «24 часа». В начальный период приложения нагрузки деформация транспортерной ленты проявляется более интенсивно, поскольку лента испытывает новое напряжение. Для обеих лент конкурирующих производителей характерны более крутые наклоны кривых удлинения в течение первых 24 часов, что указывает на более интенсивное растяжение. Усиленная лента более стабильна.

C. Заключительная фаза. К девятому дню кривые всех трех лент достигают устойчивых показателей. Ленты конкурентов 1 и 2 непрерывно удлиняются, о чем свидетельствует устойчивый восходящий уклон кривых этих лент. На основе полученных данных можно предположить, что обе ленты будут растягиваться до тех пор, пока не утратят своей функции и не смогут нормально работать на конвейере без корректирующих мероприятий. Лента конкурента 2, преодолев удлинение величиной 5 % на 15-й день, вероятно, потребует замены, поскольку шаг между зубьями ленты достигнет критической величины, при которой невозможно обеспечить нормальное зацепление со звездочкой. При этом кривая усиленной ленты выровнялась, что указывает на то, что процесс растяжения прекратился.

Habasit_Cleandrive_7_Day_Creep_Test_vs._unreinforced_monolithic_belts_Tension_test, Creep monolithic conveyor belt

Результаты многочисленных испытаний подтверждают закономерность этих процессов удлинения и дают основания сделать некоторые важные заключения об усиленных лентах:

Пренебрежимо малое растяжение в момент приложения нагрузки

Отсутствие непрерывного растяжения, в отличие от неусиленных монолитных лент, растяжение которых приводит к разрушению

Суммарное растяжение ленты с усиленной структурой не превысило 1 %, что намного меньше значений начальных точек обеих лент конкурирующих производителей в момент приложения нагрузки. Столь незначительное растяжение практически не влияет на рабочие характеристики ленты. В то же время объем работ по техническому обслуживанию неусиленных лент существенно увеличивается, что обусловлено непрерывным растяжением ленты во время эксплуатации. Это касается и натягиваемых плоских монолитных лент, а также лент с жестким приводом и низким натяжением и так называемых «систем с нулевым натяжением» (это ошибочный термин, поскольку во время перемещения лента всегда подвергается натяжению).

В итоге усиленные арамидом ленты Habasit Cleandrive обладают рядом достоинств, которые позволяют сократить затраты на техническое обслуживание:

  • Отсутствие необходимости в техническом обслуживании с целью натягивания или укорачивания ленты, поскольку лента практически не растягивается
  • Увеличение срока эксплуатации ленты и повышение степени безопасности процесса переработки пищевых продуктов за счет оптимальных ходовых характеристик ленты и, как следствие, снижения абразивного воздействия на ленту со стороны компонентов системы
  • Сокращение простоев и внеплановых остановок ленты из-за расцепления ленты со звездочкой
  • Отсутствие необходимости в обслуживании «башмаков» или «ограничителей», используемых для принудительного зацепления ленты со звездочкой, поскольку лента практически не изменяется в длине
  • Повышение эффективности и производительности

Данные говорят сами за себя, однако вы можете убедиться в эффективности арамидных кордов, посмотрев недавний ролик с 7-дневным испытанием на текучесть, который был записан в головном офисе Habasit America.

Хотите узнать больше о решениях на основе монолитных лент? Свяжитесь с нами, чтобы обсудить потребности вашего технологического процесса.

24 февраля 2020  |  Опубликовано

Bart Natoli

Барт Натоли — главный инженер в Habasit America, работает в компании с 1986 года. Имеет степень бакалавра естественных наук, степень по машиностроению, квалификацию младшего специалиста по инженерии и архитектурному проектированию. Барт Натоли — ведущий специалист по текстильным транспортерным лентам и приводным ремням.

Свяжитесь с нами для персональной консультации

Получить консультацию