Файл: Кононенко А.П. Применение пластмасс в горнорудной промышленности.pdf

машин. Опыты показали, что применение капроновых втулок значительно снижает рас­ ходы на ремонт и повышает надежность узла трения.

Однако для изготовления капроновых вту­ лок требуется литьевая машина и пресс-фор­ мы, которые имеются не во всех ремонтных мастерских шахт или карьеров. Проще исполь­ зовать пластмассы в качестве антифрикцион­ ного материала, нанося их на рабочую по­ верхность металлической детали.

Для опытов были выбраны втулки опорных катков гусеничного хода погрузочных машин типа КРК, работающие в водноабразивной шахтной среде. Напыленные капроновым по­ рошком, эти втулки обеспечивали нормаль­ ную работу машины, но изнашивались бы­ стрее, чем металлические, т. к. они использо­ вались как вращающиеся детали (стальная ось оставалась неподвижна).

Поэтому конструкция подшипника опорного катка была изменена, и капроновый порошок стал наноситься на ось. Результаты оказались вполне удовлетворительные.

Нанесение покрытия осуществлялось сле­ дующим образом. После предварительной механической обработки с обязательным кон­ тролем размеров оси обезжиривали бензином и подвергали дробеструйной обработке для увеличения адгезионной способности покры­ ваемой поверхности. Непосредственно перед нанесением покрытия оси обезжиривали аце­ тоном и нагревали в электропечи до темпера­ туры 258°С, превышающей температуру плав­ ления наносимого термопластика (211—220°С).

12

I

Для удобства подвешивания осей при на­ пылении в них нарезается резьба, куда ввин­ чивается крючок. Базовую поверхность оси предохраняют асбестовой бумагой или алю­ миниевой фольгой. После 40-минутной вы­ держки в нагревательной печи ось вынимают и погружают в камеру с полиамидным по­ рошком, который непрерывно взвихряется сжатым инертным газом (N2), подводимым к ложному днищу камеры. Частицы порошка, соприкасаясь с нагретой поверхностью оси, наплавляются, образуя однородное покрытие. Толщина покрытия зависит от запаса тепла в детали и продолжительности нахождения ее в камере с «кипящим» порошком. Каждую на­ пыленную деталь тщательно осматривают для выявления дефектов оплавления.

После охлаждения ось устанавливается на токарном станке и подвергается окончатель­ ной механической обработке резцами из угле­ родистой стали с углами заточки, применяе­ мыми для сталей. Режим обработки напылен­ ного слоя: небольшая подача при высоких окружных скоростях (1800—2000 об/мин).

Оставшийся после обработки слой полиами­ да толщиной 0,4—0,5 мм имеет гладкую по­ верхность.

Относительно недорогие полиамидные по­ крытия позволяют сочетать высокие антифрик­ ционные свойства полиамидов с прочностью металлической детали. Тонкий слой полиами­ да хорошо пропускает тепло и допускает вы­ сокие удельные нагрузки. Так, нагрузочная способность металлических подшипников, по­ крытых слоем капрона 0,3—0,6 мм, значитель­

13

но выше нагрузочной способности цельнокап­ роновых подшипников (см. рис. 3).

Таким образом, тонкослойные покрытия из антифрикционных пластмасс могут в ряде

Нагрузка

Рис. 3. Кривые нагрузочной способности подшипников с капроновым покрытием (а)

и цедыгакапрон'овых (б).

случаев с успехом заменять дефицитные цвет­ ные металлы и сплавы при ремонте горных машин. Допуски при изготовлении подшипни­ ков, напыленных термопластами, таковы же, как и при изготовлении металлических.

2.КОНСТРУКЦИОННЫЕ ДЕТАЛИ

ИИЗДЕЛИЯ ИЗ ПЛАСТМАСС

Пластмассы целесообразно применять и для ряда конструкционных изделий. Применение пластмасс при изготовлении шахтного ручного инструмента позволяет снизить его вес на 15—30%, вагонеток — на 20%, шахтного элек­

14

трооборудования— на 25—45%.* Уменьше­ ние веса, достигаемое за счет применения по­ лимерных материалов, имеет в горнодобываю­ щей промышленности огромное значение.

Например, применение стеклопластиков для кузовов шахтных вагонеток позволяет увели­ чить грузоподъемность вагонеток на 20%. В результате в горнорудной промышленности страны ежегодно будет экономиться до 5 млн. руб. Для Криворожского и Никопольского бассейнов кузова шахтных вагонеток из стек­ лопластика будет изготовлять Северодонецкий завод стеклопластиков. На ряде криворож­ ских шахт для предохранения подшипников ходовых колес 10-тонных шахтных вагонеток от пыли и грязи, а также для предотвращения вытекания смазки применяются пластмассо­ вые лабиринтные кольца. Изготовление сталь­ ных лабиринтных колец — процесс трудоем­ кий, дорогостоящий, так как для обеспечения минимальных зазоров между кольцами необ­ ходима большая точность их обработки. При больших зазорах между ними в подшипнико­ вый узел попадает абразивная пыль и срок службы его резко сокращается.

Лабиринтные же кольца из древопластиков хорошо прирабатываются, а частицы пласт­ масс, попадающие в подшипниковый узел, почти не оказывают вредного влияния на его работу. Таким образом, применение полимер­

15

ных колец ходовых колес шахтных вагонеток способствует снижению трудоемкости изго­ товления колец, уменьшению их веса, повыше­ нию срока службы подшипникового узла ходо­ вых колес.

На некоторых шахтах Кривбасса для обес­ печения плавного движения клетей монтируют контактные ролики с эластичным вулколлановым ободом. На шахте «Гигант-Глубокая» контактные ролики обеспечивают плавность хода клетей и скипов; при этом сроки службы направляющих проводников увеличиваются, исключаются аварийные поломки. Надо ска­ зать, что если направляющие проводники из­ готовлять из пластмасс и прессованной фа­ неры, а не из металла и дерева, как это делается в Кривбассе сейчас, то прочность их повысится.

За рубежом из пластмасс изготовляются легкие и прочные цепи для шахтного транс­ порта, конвейерные ленты, обладающие вы­ соким пределом прочности на разрыв и анти­ коррозионной устойчивостью. Для увеличения срока службы конвейерных роликов и для предохранения их от коррозии на них наде­ вают полиэтиленовые трубки. Использование 500 000 полимерных роликов в горнорудной промышленности страны позволит экономить ежегодно 0,5 млн. руб.

Группа пластмасс института Гипрорудмаш разработала конвейерные пластмассовые ро­ лики, у которых только ось из стали. Эти ролики отличаются легкостью, большим коэф­ фициентом сцепления с лентой и меньшей трудоемкостью при изготовлении.

16

тельно большие нагрузки. В зубчатых переда­ чах, рассчитанных на небольшую нагрузку, может применяться вторичный капрон. Так, рудоремонтный завод треста «Дзержинскруда» из этого материала изготовляет зубчатые ко­ леса для лебедки ЛТД.

Пластмассовые шестерни бесшумны в рабо­ те, износ их крайне незначителен даже без смазки. Однако в передачах, работающих при больших удельных нагрузках на зубья, такие шестерни применять нецелесообразно из-за возможного смятия зубьев. Учитывая неболь­ шой вес и пластичность пластмассовых ше­ стерен, их лучше всего использовать в ревер­ сивных передачах, работающих при больших скоростях и небольших передаваемых крутя­ щих моментах.

Металлические детали, подвергающиеся вибрациям или ударам, также могут заме­ няться пластмассовыми. В настоящее время в Кривбассе проходят промышленные испыта­ ния перфораторы ПР-24ЛМ (см. рис. 4), у ко­ торых металлический кожух заменен стекло­ пластиковым, являющимся одновременно и глушителем, снижающим шум в 5,5—6 раз. А частичная замена стальных деталей перфо­ раторов вулколлановыми позволяет снизить вибрацию молотка, улучшить амортизацию.

В пневматических буровых машинах в на­ стоящее время применяются воздухораспре­ делительные клапаны из легированных сталей, тяжеловесные, трудоемкие в изготовлении. Срок службы таких клапанов и сопряженных с ними деталей воздухораспределительного устройства сравнительно невелик.

.18

На заводе «Коммунист» из отходов капрона изготовляются для перфораторов и пневмо­ поддерживающих колонок втулки, кольца и другие ненагруженные детали, всего 6 наиме­ нований.

Расширяется применение самотвердеющих синтетических (эпоксидных, акриловых) ком­ паундов в горнорудном машиностроении.

Большие трудности при изготовлении и экс­ плуатации пневмоцилиндров представляет за­ щита от коррозии их внутренних поверхностей. Как правило, внутренние поверхности пневмо­ цилиндров обрабатывают по 8—10 классу точ­ ности, что очень трудоемко при длине их, до­ стигающей 2 м. Кроме того, во время их эксплуатации, когда вместе со сжатым возду­ хом в цилиндры попадает влага, внутренние поверхности начинают корродировать. В ре­ зультате поверхности пневмоцилиндров и уплотнительные кольца поршней быстро изна­ шиваются, уплотнения пропускают сжатый воздух, и пневмо-цилиндры выходят из строя.

Футеровка внутренних поверхностей пневмо­ цилиндров эпоксидным компаундом позво­ ляет предупредить коррозию. Футеровку осу­ ществляют следующим образом. Внутренние поверхности цилиндров обрабатывают по 3—4 классу точности, увеличивая диаметр на толщину двух слоев эпоксидного компаунда, т. е. на 3—6 мм. Затем заливают рассчитанное количество компаунда, устанавливают ци­ линдр на токарный станок и вращают. Центро­ бежная заливка дает возможность без даль­ нейшей механической обработки получить очень чистую поверхность (порядка 10—12