Program pozwala prognozować trwałości zmęczeniowej złączy, tym samym wyznaczyć przewidywany czas pracy połączenia. Na rysunku 1 przedstawiona jest strona tytułowa programu, na której zaprezentowana jest nazwa projektu badawczego, który sfinansował powstanie programu. Program został opracowany w ramach realizacji grantu badawczego nr PBS3/A2/17/2015 w Laboratorium Transportu Taśmowego Politechniki Wrocławskiej. W programie można wykonać obliczenia trwałości połączeń klejonych jak i wulkanizowanych wieloprzekładkowych taśm przenośnikowych. Obliczenia są wykonywane na podstawie informacji przesłanych z kopalni na temat stosowanych przez nich konkretnych przenośników oraz taśm przenośnikowych, jak również materiałów do wykonywania połączeń. Dzięki tym danym program oblicza trwałość zmęczeniową złącza oraz prognozuje po jakim czasie dane połączenie może ulec zniszczeniu.
Na rysunku 2 przedstawione jest okno programu z widocznym miejscem do wprowadzania danych. Program po wpisaniu parametrów taśm oraz materiałów użytych do wykonania połączenia, oblicza ile cykli zmęczeniowych może wykonać połączenie. Liczba cykli zmęczeniowych zostanie wykorzystana do obliczeń przewidywanego czasu pracy połączenia na konkretnym przenośniku. W kolumnie „Taśma” wpisujemy następujące parametry wytrzymałościowe taśmy:
- wytrzymałość na rozciąganie [kN/m],
- moduł sprężystości taśmy [kN/m],
- wytrzymałość na ścinanie [kN/m2].
W kolumnie „Spoina Klejowa” wpisujemy parametry, które są uwzględniane przy obliczaniu wytrzymałości zmęczeniowej połączenia wulkanizowanego. Wpisywane są do niej następujące parametry:
- moduł gumy [MPa],
- wytrzymałość adhezyjna spoiny klejowej [N/mm],
- wytrzymałość na rozciąganie gumy [kN/m2].
W ostatniej rubryce „Złącze” wpisujemy parametry, które dotyczą połączenia klejonego na zimno. Są to:
- wytrzymałość na rozwarstwianie złącza [kN/m],
- moduł sprężystości złącza [kN/m],
- wydłużenia względne spoiny klejowej [mm/mm].
Na dole okna programu widoczna jest tabela, w której zapisywane są informację dotyczące obliczeń. Są to informację na temat między innymi numeru kalkulacji, godziny jej przeprowadzania, wpisanych wartości parametrów i otrzymanych wyników. Informacje te mogą być automatycznie zapisywane i archiwizowane w arkuszu Excel.
Na rysunku 3 przedstawiono sposób, w jaki program informuje nas o sposobie wyznaczania parametrów taśmy i złącza, które wpisywane są do programu. Wartości tych parametrów wyznaczane są według międzynarodowych norm ISO:
- PN-EN ISO 283 – wytrzymałość taśmy,
- PN-EN ISO 9856 – moduł taśmy,
- PN ISO 37 – parametry wytrzymałościowe gumy,
- PN-EN ISO 252 – wytrzymałość adhezyjna pomiędzy elementami taśmy.
W celu odczytania metody badawczej, która służy do wyznaczenia szukanego parametru należy kliknąć przycisk ”?”. W przypadku wyznaczania wartość wydłużenia względnego spoiny klejowej należy przeprowadzić badania na podstawie metody badawczej opracowanej przez Laboratorium Transportu Taśmowego Politechniki Wrocławskiej. Niektóre parametry taśmy np. nominalna wytrzymałość taśmy na rozciąganie mogą być wpisywane do programu na podstawie danych uzyskanych od producenta. Należy jednak pamiętać, że powinna być podawana wartość rzeczywista parametru a nie wartość nominalna.
Na rysunku 4 widoczne jest otwarte okno programu, w którym pokazano wzór matematyczny, przy pomocy którego program oblicza liczbę cykli zmęczeniowych połączenia wulkanizowanego
Na podstawie wpisanych parametrów taśmy oraz połączenia wulkanizowanego program oblicza maksymalną ilość cykli zmęczeniowych (Nc), po których nastąpi rozwarstwianie złącza, a więc początek jego niszczenia. Obliczane są on z zależności:
Powyższa zależność powstała na podstawie badań trwałości zmęczeniowej złączy wulkanizowanych. Zależność ta jest wynikiem laboratoryjnych badań trwałości zmęczeniowej połączeń wulkanizowanych, które wykonano LTT w ramach realizacji projektu badawczego. Badanie te pokazały, jak kształtują się naprężenia w spoinie klejowej na długości poszczególnych złączy wieloprzekładkowych taśm przenośnikowych. Badania wykazały również, że zasadniczy wpływ na trwałość złącza ma moduł sprężystości łącznych taśm oraz wytrzymałość adhezyjna gumy klejowej do łączonych przekładek. Dzięki tym badania oraz przeprowadzonym na ich temat analizie, możliwe stało się obliczenie maksymalnej ilość cykli zmęczeniowych jakie jest w stanie wykonać konkretne połączenie wykonane metodą wulkanizacji.
Na rysunku 5 podana jest zależność pozwalająca obliczyć ilość cykli zmęczeniowych (Lc) jaką może wykonać połączenie klejone na zimno. Zależność ta jest opisana wzorem:
Powyższa zależność została opracowana na podstawie licznych badań połączeń klejonych na zimno, jak również w wyniku realizacji w LTT projektu badawczego nr PBS3/A2/17/2015. Zależność ta różni się od wzoru na liczbę cykli zmęczeniowych połączenia wulkanizowanego, ponieważ w połączeniach klejonych na zimno występują kilkukrotnie większe naprężenia oraz odkształcenia na ich stykach zewnętrznych. Różnice te wynikają z faktu, że klej chemoutwardzalny nie zachowuje się jak typowy elastomer czyli guma, dlatego w złączu, na spoinie klejowej, a zwłaszcza na jej stykach występują bardzo duże naprężenia, kilkukrotnie większe w porównaniu do spoiny wykonanej metoda wulkanizacji.
Na rysunku 6 przedstawiono kolejne oko programu, do którego wprowadzane są informacje dotyczące przenośnika oraz jego czasu pracy w ciągu dnia i miesiąca.
Po wprowadzeniu maksymalnej liczby cykli zmęczeniowych program pozwala obliczyć prognozowany czas pracy badanego połączenia (Tp). W celu jego obliczenia niezbędne są informacje dotyczące przenośnika, na którym pracuje badane złącze. Posiadając wiedzę o długość przenośnika, liczbie bębnów które mają kontakt z taśmą, prędkości taśmy, ilości godzin pracy w ciągu dnia oraz przez ile dni w miesiącu pracuje dany przenośnik, program prognozuje czas pracy złącza w miesiącach. Trwałość połączenia, inaczej mówiąc czas jego pracy w miesiącach oblicza się na podstawie poniższego wzoru:
Program pozwala na porównanie prognozowanego czasu pracy połączenia wulkanizowanego i klejonego na zimno. Ta sama taśma o tych samych parametrach, ale o innych właściwościach spoiny klejowej, może w zależność od rodzaju złącza pracować znacznie krócej. Wszystko to sprowadza się do kosztów. Jeżeli przedsiębiorca posiada informację, ile czasu takie połączenie będzie pracowało może przeanalizować, czy opłacalne jest kupienie taśmy o lepszych parametrach, w wyniku czego taśma będzie pracowała dłużej, czy zdecydować się na zastosowanie droższych materiałów do łączenia, ale powstaną znacznie trwalsze połączenia, które jest w stanie pracować w tych samych warunkach zdecydowanie dłużej.