Hřídel dopravní nebo technologické linky se neopotřebovává postupně, ale náhle: nejprve začne bít, pak vyrazí ložiska, pak zastaví linku. Čtvrtletní výměna kovových nebo gumových hřídelů nejenže stojí peníze, ale vytváří riziko nouzových odstávek v nejméně vhodný okamžik. Polyuretanové obložení hřídelů od TIMOL poskytuje životnost 10× vyšší než guma, chrání kovovou základnu před abrazivem a korozí a přesouvá údržbu z nouzového režimu do plánovaného. V článku rozebereme, pro které uzly se polyuretan hodí, jak se srovnává s konkurenčními materiály a jak vyrobit obložení na míru.
K čemu slouží polyuretanové obložení hřídelů
Obložení chrání kov hřídele před přímým kontaktem s abrazivem, chemickým prostředím nebo zpracovávaným materiálem. Polyuretanová vrstva plní funkci obětního prvku: opotřebovává se místo kovu a v případě potřeby se vymění bez výměny základního hřídele. Vysoká elasticita polyuretanu (elasticita odrazu 34-61 %) umožňuje také tlumit rázová zatížení, čímž se snižuje opotřebení ložisek a sedel.
Použití polyuretanového obložení je optimální v uzlech, kde je důležitá kombinace odolnosti vůči opotřebení s tlumením vibrací. V hornictví jde o válečky korečkových a pásových dopravníků, bandáže bubnů. V metalurgii o válečky dopravních a zpracovatelských linek. V polygrafickém a potravinářském průmyslu o hnací hřídele s jemným kontaktem se zpracovávaným materiálem. V naftovém a plynárenském průmyslu o válečky pro posuv trubek odolné vůči ropným produktům.
Technologie volného lití TIMOL umožňuje obnovit polyuretanovou vrstvu libovolné tloušťky a profilu přímo na kovové základně. Profilování povrchu (drážky, žlábky, vroubkování) se provádí již ve fázi lití, následné mechanické obrábění není vždy nutné.
Výhody polyuretanu oproti gumě, kaprolonu a oceli
Polyuretan TIMOL překonává všechny klasické alternativy z hlediska kombinace odolnosti vůči opotřebení, elasticity a chemické odolnosti. Obrušování dle DIN 53516 je 38-39 mm³, tj. 2-5× nižší než u různých druhů gumy. Za stejných pracovních podmínek polyuretanová vrstva vydrží výrazně delší cyklus mezi výměnami.
Guma SBR (obrušování 100-200 mm³) a NBR (80-150 mm³) mají nižší pevnost v tahu (8-25 MPa oproti 39-87 MPa u polyuretanu) a nižší horní mez pracovní teploty. Přírodní kaučuk, přestože má vyšší elasticitu odrazu (40-75 %), má špatnou odolnost vůči olejům a horní mez pouze +70 °C, což je nevhodné pro většinu průmyslových podmínek. Navíc guma stárne působením ozónu a ultrafialového záření při práci na volném vzduchu.
Kapron (PA6/PA66) je tuhý konstrukční plast s tvrdostí 75-85D. Jeho obrušování (30-90 mm³) je srovnatelné s polyuretanem, ale elasticita odrazu je pouze 5-15 %, při rázovém zatížení praská. Polyuretan s tvrdostí 70D má obdobnou odolnost vůči opotřebení, ale vydrží náraz a obnoví tvar.
Ocel není náhradou za elastomer: netlumí vibrace, neabsorbuje rázy, rychle koroduje ve vlhkém prostředí a je 6-7× těžší než polyuretan.
Srovnávací tabulka vlastností materiálů pro obložení hřídelů
| Materiál | Obrušování DIN 53516, mm³ | Prac. teplota, °C | Tvrdost | Pevnost v tahu, MPa | Elasticita odrazu, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Polyuretan TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 85A-95A | 39-87 | 34-61 |
| Guma NBR | 80-150 | -30…+100 | 40A - 90A | 10-25 | 20-45 |
| Guma SBR | 100-200 | -40…+80 | 40A - 80A | 8-20 | 30-55 |
| Přírodní kaučuk NR | 60-130 | -50…+70 | 30A - 80A | 20-30 | 40-75 |
| Kapron PA6/PA66 | 30-90 | -40…+100 | 75D - 85D | 60-85 | 5-15 |
| Konstrukční ocel | — | -40…+500 | 120-250 HB | 370-700 | — |
Polyuretan vykazuje nejnižší obrušování ze všech elastomerů (38-39 mm³) a přitom si zachovává elasticitu, kterou kapron postrádá. To vysvětluje, proč v rázových uzlech a při práci s abrazivním materiálem polyuretanové hřídele slouží 10× déle než gumové a na rozdíl od kapronových nepraská.
Rada inženýra: pro těžké dopravní a abrazivní uzly volte tvrdost polyuretanového obložení v horní části rozsahu Shore A, 80-95 Shore A. Pro hnací hřídele v polygrafii, potravinářství nebo jemných linkách je lepší 50-60 Shore A. Mějte na paměti: kvalita přípravy kovového povrchu pro adhezi kriticky ovlivňuje životnost. Neočištěná nebo neodmaštěná základna vede k oddělení vrstvy při prvním nárazu nebo vibracích.
Oblasti použití polyuretanových obložení hřídelů
Hornictví je největším odběratelem polyuretanových obložení hřídelů díky intenzivnímu abrazivnímu opotřebení při přepravě rudy, uhlí a kamene. Bandáže a válečky s polyuretanovou vrstvou snášejí podmínky lomu a dolu bez častých výměn.
Metalurgie využívá polyuretanové hřídele ve válečkových linkách pro zpracování kovu, kde je důležitá kombinace odolnosti vůči opotřebení a ochrana před korozí. Výroba trubek volí polyuretan pro válečky posuvu trubek, materiál nezanechává škrábance a zajišťuje rovnoměrný kontakt po celé délce trubky.
Polygrafický průmysl oceňuje polyuretan pro možnost vyrobit hřídel s přesně stanoveným profilem povrchu, který zajišťuje rovnoměrný tlak na plátno bez deformací. Potravinářský a papírenský průmysl volí polyuretan pro chemickou inertnost, materiál neovlivňuje chuť ani kvalitu produktu a snadno se čistí.
Naftový a plynárenský průmysl využívá polyuretanové hřídele pro práci v prostředí ropných produktů a abrazivu současně. Železniční doprava a přístavy je volí pro uzly s cyklickým zatížením a vnějším prostředím. Úplný seznam výrobků je v katalogu polyuretanových výrobků.
Technologie výroby a montáž polyuretanového obložení hřídelů
Proces začíná přípravou kovové základny: hřídel se čistí od starých povlaků, rzi a maziva, provádí se tryskání pro dosažení potřebné drsnosti, odmašťuje se a nanáší adhezní primer. Tato příprava zajišťuje spolehlivé spojení polyuretanu s kovem po celou dobu životnosti dílu.
Poté se provede volné lití polyuretanového elastomeru do formy. Tloušťka vrstvy, profil povrchu (vroubkování, drážky, přímý válec) a tvrdost jsou stanoveny v této fázi. Polymerizace probíhá při řízené teplotě po dobu několika hodin. Poté se provede mechanické obrábění pro dosažení výpočtové geometrie, hřídel je zkontrolován na shodu s výkresem.
Montáž obloženého hřídele je standardní: díl se instaluje na ložiska nebo do upevňovacích uzlů bez změny konstrukce zařízení. Při obnově opotřebeného hřídele se stará vrstva sejme mechanicky nebo chemicky, povrch se znovu připraví a nalije se nový polyuretan. Více o technologii je v sekci referenční informace.
Jak objednat výrobu obložení hřídelů na míru
Pro objednávku poskytněte výkres nebo vzorek dílu s rozměry a uložením. Popište pracovní podmínky: typ zatížení (abrazivo, náraz, skluz), pracovní prostředí (oleje, voda, chemikálie), teplotní rozsah, provozní režim. To umožní vybrat optimální recepturní složení polyuretanu a vypočítat tloušťku vrstvy.
Výroba je možná pro nové hřídele i pro obnovu opotřebených (v druhém případě se zašle samotný hřídel). Objem objednávky od jednoho hřídele po sériové dávky. Po odsouhlasení technického zadání jsou stanoveny termíny a podmínky.
Pro konzultaci a objednávku se obraťte prostřednictvím kontaktů závodu TIMOL. Inženýři pomohou vybrat materiál, vypočítat parametry a zajistí výrobu dle vašich požadavků.