Хотя нитрилбутадиеновый каучук (NBR) на протяжении десятилетий был доминирующим материалом для уплотнений ветряных турбин, достижения в разработке, обработке и проектировании полиуретановых уплотнений быстро подрывают позиции NBR в отрасли.Оказывается, к наиболее полезным свойствам относятся износостойкость, совместимость с жидкостями, стойкость к озону, механическая прочность и способность сохранять все эти свойства при низких температурах.
Полиуретан стал идеальным материалом для уплотнения коренных подшипников/генераторов, продольных и поперечных подшипников.Однако простой замены материалов в существующей конструкции зачастую недостаточно.Уплотнения должны быть разработаны с учетом полиуретана.
Одним из способов оценки износостойкости полиуретанов является проведение стандартного испытания на износ в барабане, такого как ASTM D5963.Этот метод обычно используется для оценки резины, но он также применим и к полиуретану, особенно при сравнении скорости износа.Ниже приведены значения индекса износа для различных материалов, протестированные компанией System Seals в Кливленде.Обратите внимание, что NBR и HNBR имеют показатель ARI около 1,5, тогда как у полиуретанов показатель ARI составляет от 4 до 8. Это улучшение почти в шесть раз.
Полиуретан сохраняет свои значения ARI с течением времени и после воздействия различных жидкостей, особенно жидкостей на масляной основе.Один из способов определить это — состарить образцы износа по ASTM D5963 в жидкостях при температуре 100°C в течение 90 дней (80°C для жидкостей на водной основе) и повторять испытания каждые 30 дней.Ниже приведены типичные результаты, но для каждой жидкости рекомендуется подтверждение.
Рисунок 3. Сохранение АРИ в NBR и гидролизостойком полиуретане после старения в дистиллированном минеральном масле при 100°C.
Хотя спецификации указывают на совместимость с готовыми жидкостями, испытания на ускоренное старение (или годы службы) должны определить долгосрочную производительность и стабильность материалов, подвергающихся воздействию конкретных жидкостей.System Seals проводит испытания на совместимость с жидкостями в течение 90 дней, а не стандартного 168-часового испытания, поскольку System Seals постоянно обнаруживает значительные изменения в ключевых свойствах материала после 168 часов воздействия жидкости.
Изготовленный по индивидуальному заказу полиуретан демонстрирует улучшенную устойчивость к жидкости по сравнению с NBR в наиболее распространенных смазочных материалах в ветроэнергетике.Ниже представлена таблица совместимости этих популярных смазочных материалов.
Известно, что NBR подвержен озонолизу, когда молекулы озона разрывают химические связи в ненасыщенном NBR.Растрескивание озона является обычным явлением, когда нитрилбутадиеновый каучук (NBR) подвергается даже малейшей деформации.Одним из решений является введение воска в NBR, создавая антиозоновый барьер, защищающий NBR.К сожалению, воск не меняет химическую связь NBR.Если NBR подвергается воздействию условий окружающей среды, которые удаляют парафин, он снова становится подвержен разложению.Некоторые специальные полиуретаны, используемые в уплотнениях для ветроэнергетики, естественным образом устойчивы к озону.
Модуль упругости, прочность и удлинение полиуретана в два-три раза выше, чем у большинства NBR.В результате полиуретановые уплотнения способны противостоять большим механическим деформациям и выдерживать более высокие механические нагрузки.
Типичный NBR имеет модуль упругости 10-15 МПа и предел прочности 20 МПа.Большинство полиуретанов имеют модуль упругости 45-60 МПа и предел прочности 50-60 МПа.Это означает, что материал менее твердый, чем NBR, что означает лучшее сохранение формы и большую устойчивость к сжимающим нагрузкам.
Для ветряных турбин высокие температуры обычно не являются проблемой.Однако, в зависимости от местоположения и высоты, минимальная температура -40°C не является редкостью.Стандартный NBR имеет минимальную рабочую температуру -20°C, а динамический механический анализ показал, что многие полиуретаны для ветроэнергетики не подвержены воздействию температур до -40°C.
Полиуретан является естественным выбором для уплотнений для ветроэнергетических установок благодаря его превосходным механическим свойствам, лучшей устойчивости к озону, более низкой скорости износа и более низким рабочим температурам.Ниже приведены две группы применений, для которых хорошо подходит полиуретан.На изображении слева показаны смоделированные деформации и контактные характеристики полиуретанового уплотнения подшипника.На изображении справа показано вихревое уплотнение System Seals — уплотнение главного подшипника, которое непрерывно перекачивает смазку обратно в резервуар при вращении подшипника.
Если вы хотите внести свой вклад в Windpower, свяжитесь с нами: https://www.bdseals.com или www.bodiseals.com.NINGBO BODI SEALS CO., LTD производит все виды различных высококачественных резиновых уплотнений.,оринги ,Прокладки .
Время публикации: 24 декабря 2023 г.