Korea Ever-Power · Sovellussuunnitteluopas
Mato ja matopyörä kaivosmurskaimeen ja seulontalaitteisiin
Leukamurskain, joka puree 400 mm:n graniittilohkareiden läpi, tuottaa iskumomenttipiikkejä, jotka ovat 4–6 kertaa suurempia kuin vakaan tilan keskiarvo – huippukuormitukset, jotka saapuvat ja häviävät 50 millisekunnin kuluessa. Murskaimen syöttölaitetta käyttävä matopyöräpari sijaitsee kahden metrin päässä ja vaimentaa näitä välittyviä iskuja jatkuvasti 6 000 tunnin ajan vuodessa avolouhoksessa 200 kilometrin päässä lähimmästä mekaanisesta korjaamosta. Iskunkestävyys, ympäristön kestävyys ja kenttäkäyttöisyys eivät ole valinnaisia – ne ovat selviytymisvaatimuksia.
Keskustele kaivosteollisuuden ajotekniikan insinöörin kanssa →
Kaivosmurskaimet, täryseulat, Grizzly-syöttimet ja rumpukäyttölaitteet käyttävät matovaihteita apu- ja sivukäytöissä, joissa äärimmäinen iskukuormitus, hankaava pöly ja etäkäyttömahdollisuudet kohtaavat. Iskukuorman luokitustaulukko kartoittaa malmin kovuuden (pehmeä, keskikova, kova, erittäin kova) murskaintyypin (leuka-, kartio-, isku-, gyratory) mukaan oikean iskukäyttökertoimen määrittämiseksi – pehmeän malmin kartiomurskainten arvosta 2,0 kovan malmin iskumurskainten arvoon 4,0. Nämä kertoimet ovat 2–3 kertaa suurempia kuin sementtitehtaissa käytetyt välittyvien iskujen kertoimet (artikla A25), koska kaivosten iskukuormat ovat suoria mekaanisia iskuja malmin ja metallin välisestä kosketuksesta pikemminkin kuin perustusten kautta välittyvää värähtelyä. Syrjäiset kaivospaikat vaativat pidempiä huoltovälejä (6–12 kuukautta suunniteltujen huoltojen välillä), kentällä korjattavia kotelorakenteita (jaettu kotelo, pultattu pyöräliitäntä) ja öljyanalyysiohjelmia, jotka havaitsevat ongelmat fyysisten tarkastusten välillä.
Missä kaivostoiminnassa käytetään matovaihteita
Päämurskaimen ja -seulan käyttövoimat käyttävät suorakytkettyjä moottoreita, hihnakäyttöjä tai vinohampaisia vaihteistoja nopeaa ja tehokasta esipelkistystä varten. Mutta jokaisessa murskaus- ja seulontapiirissä on 8–20 apukäyttöä, joissa matovaihteparit ovat vakiona: lankkusyöttölaitteen käyttövoimat, jotka annostelevat malmia murskaimeen, Grizzly-syöttölaitteen täryttimen käyttövoimat, rumpuseulan pyörityskäyttövoimat, kuljettimen pään käyttövoimat, pölynpoistopumppujen käyttövoimat ja murskaimen ontelon puhdistusmekanismit.
Näillä apukäyttöisillä matovaihteilla on kolme yhteistä ominaisuutta: kohtalainen vääntömomentti (200–5 000 N·m), hidas tai kohtalainen nopeus (1–30 rpm) ja äärimmäinen ympäristöaltistus – ulkoilmapöly, vesisuihku, äärimmäiset lämpötilat ja jatkuva mekaaninen isku viereisistä murskauslaitteista.
Iskukuorman luokitus — malmin kovuus × murskaimen tyyppi → käyttökerroin
Kaivostoiminnan iskukuormat eroavat sementtitehtaissa välittyvästä värähtelystä (artikla A25, SF 2.0–3.0), koska kaivostoiminnan iskut saavat alkunsa suorasta malmin ja metallin välisestä kosketuksesta murskaimessa – aiheuttaen teräviä, suuren amplitudin transientteja jatkuvan pienen amplitudin värähtelyn sijaan. Iskun voimakkuus riippuu kahdesta muuttujasta: malmin kovuudesta (mikä määrittää iskukohtaisen huippuvoiman) ja siitä, minkä tyyppinen murskain sitä käsittelee (mikä määrittää iskutaajuuden ja aaltomuodon).
Taulukko osoittaa, että iskumurskaimet vaativat korkeimman käyttökertoimen kaikilla malmin kovuustasoilla – koska ne käyttävät suurnopeuksista roottori-iskua (kärjen nopeus 60–80 m/s) puristuksen sijaan, mikä tuottaa jyrkimmät iskutransientit. Täryseuloilla on alhaisimmat kertoimet, koska seulan liikettä ohjataan epäkeskisillä painoilla – iskuenergia haihtuu malmipedissä sen sijaan, että se siirtyisi käyttöön. Pehmeän malmin kartiomurskaimelle (SF 2.0, tehollinen nimellisarvo 1 000 N·m) tarkoitettu 2 000 N·m:n matovaihtepari tarvittaisiin mitoittamaan 8 000 N·m:iin erittäin kovan malmin iskumurskaimelle (SF 4.0, sama 2 000 N·m:n vakiotila) – 4-kertainen ero runkokoossa samalla nimellisvääntömomenttivaatimuksella.
Etähuolto — pidemmät huoltovälit ja kentällä korjattavissa oleva rakenne
Korean, Vietnamin, Australian ja Afrikan kaivokset sijaitsevat usein 100–500 kilometrin päässä lähimmästä matovaihteiden korjausmahdollisuuksilla varustetusta mekaanisesta korjaamosta. Viallisen käyttöyksikön kuljettaminen korjaamolle ja takaisin kestää 1–3 viikkoa – tänä aikana matovaihteen käyttö ja murskauspiiri joko sammutetaan tai niitä käytetään ohitusvirralla rajoitetulla kapasiteetilla. Yhden viikon murskaimen seisokkiajan kustannukset (menetetty tuotantotulo) ylittävät tyypillisesti koko apukäyttöjärjestelmän kustannukset 10–50-kertaisesti.
Kenttäkäyttöisyyttä silmällä pitäen suunnitellut ominaisuudet. Kaivoskäyttöön tarkoitettuihin matovaihteisiin kuuluvat jaetut kotelot (kotelo jakautuu kahteen puolikkaaseen pyörän tarkastusta ja vaihtoa varten irrottamatta yksikköä koneesta), pultattu pyöränkiinnitys (pyörä voidaan irrottaa lähtöakselista ja vaihtaa kentällä peruskäsityökaluilla), ulkoiset öljyn tyhjennys- ja täyttöaukot (käytettävissä ilman purkamista) sekä ylisuuret magneettiset tyhjennystulpat (kulumismetallihiukkasten talteen ottamiseksi öljyanalyysien välillä). Nämä ominaisuudet lisäävät kotelon valmistuskustannuksia 15–25 prosenttia, mutta säästävät 10–50-kertaisesti seisokkiaikoja, kun kenttäkorjausta tarvitaan.
Öljyanalyysi etävalvontana. Neljännesvuosittainen öljynäytteenotto ja laboratorioanalyysi (rauta-, kupari- ja tinapitoisuus ICP-spektrometrialla) mahdollistaa kiihtyneen kulumisen varhaisen havaitsemisen, minkä ansiosta kaivos voi suunnitella pyörän vaihdon suunnitellun huoltoikkunan aikana sen sijaan, että reagoitaisiin odottamattomaan vikaan. Neljännesvuosittaisen öljyanalyysin kustannukset ovat noin 80–120 Yhdysvaltain dollaria vuodessa ajoa kohden – mitätön verrattuna murskauspiirin 50 000–200 000 Yhdysvaltain dollarin päivittäiseen tuotantoarvoon.
Korealainen kiviaineslouhos, joka käytti 500 tonnin tuntivauhtia leukamurskaimella, määritteli matopyöräparit neljälle syöttölaitteen käyttölaitteelle. Malmi oli keskikovaa kalkkikiveä (Mohs 4). Alkuperäisessä spesifikaatiossa käytettiin SF 1.5:tä – luettelossa "kohtalaisen iskun" standardia. Matopyöräparien mitoitus oli 3 000 N·m (2 000 N·m vakiotilassa × 1,5). 14 kuukauden käytön jälkeen yksi neljästä parista petti – pronssinen pyörän hammas murtui tyvestä iskuväsymisen seurauksena. Louhoksen oli pysäytettävä syöttölaite kolmeksi päiväksi, kunnes Soulista (180 km) lähetettiin korvaava laite. Matopyörän vikaantumisen aiheuttama tuotannonmenetys: noin 36 000 tonnia × 8 USD tonnikatteelta = 288 000 USD tulonmenetys kolmen päivän seisokin aikana. Perimmäinen syy: SF 1.5 soveltui yleiseen teollisuusvärähtelyyn, mutta ei riittänyt leukamurskaimen iskuympäristöön – oikea iskuluokitustaulukon kerroin oli SF 2.5 keskikoville malmeille leukamurskaimella. Uudelleenmäärittely SF 2.5:llä: parit, joiden vetolujuus on 5 000 N·m (2 000 × 2,5). Rungon koko kasvoi 125 mm:stä 160 mm:iin keskiöetäisyydeltä. Hinta per vaihtopari: 1 650 USD (verrattuna 980 USD:iin alikokoiselle parille – 670 USD:n nousu). Kolmen vuoden seuranta uudelleenmääritellyille pareille: nolla vikaa, nolla suunnittelematonta seisokkiaikaa. 670 USD:n parikohtainen päivityskustannus esti 288 000 USD:n päivittäiset tuotantotappiot – tuottosuhde 430:1.
Kolme kaivoslaitteiden matovaihteiden parin erittelytapausta
Tapaus 1 – Korealainen kiviaineslouhos: leukamurskaimen syöttölaite, kalkkikivi, SF 2.5
Korealainen kiviaineslouhos määritteli matovaihteparit neljälle kehämäiselle syöttimellä varustetulle matovaihteelle, jotka syöttävät 900 × 600 mm:n leukamurskainta 500 tonnin tuntinopeudella. Malmi: kalkkikivi, Mohs 4 (keskiraskas). Syöttölaitteen nopeus: 5 RPM. Vakiomomentti: 2 000 N·m. Iskuvoiman SF luokittelutaulukosta: 2,5 (keskiraskasmalmi × leukamurskain). Vaadittu nimellisarvo: 5 000 N·m. Matovaihtepari (uudelleenmääritelty alkuperäisen alimitoituksen jälkeen): yksikäynnistys, moduuli 6, keskiöväli 160 mm, välityssuhde 40:1. Materiaali: karkaistua seosterästä oleva mato, keskipakoisvalettu fosforipronssipyörä. Kotelo: jaettu valurauta, jossa magneettinen tyhjennystulppa. Tiiviste: labyrintti, jossa rasvattu puskurivyöhyke (ei ilmapuhdistusta syöttölaitteen kohdalla – ei paineilman syöttöä). Öljy: ISO VG 460 mineraali EP, vaihdetaan 6 kuukauden välein ja öljyanalyysi tehdään neljännesvuosittain (ICP-spektrometria kuparille, raudalle, tinalle). Hinta parilta: 1 650 USD. Neljännesvuosittainen öljyanalyysi: 30 USD näytettä kohden. Kolmen vuoden palvelu: nolla vikaa, kuparipitoisuus vakaa 12 ppm:ssä (selvästi alle 80 ppm:n toimintarajan).
Tapaus 2 – Japanilainen maanalainen kuparikaivos: rumpuseula, märkämalmi, IP67
Japanilainen maanalainen kuparikaivos spesifioi matovaihteiston ensisijaisen seulontapiirin rumpuseulan pyöritysmoottoriksi. Rumpuseula erotti murskatun malmin (miinus 150 mm) hienoaineksesta nopeudella 8 rpm. Maanalainen kaivosympäristö: 95 prosentin suhteellinen kosteus, pohjaveden tippuminen, lämpötila 28–35 celsiusastetta ympäri vuoden. Märkä ympäristö oli aggressiivisempi kuin avolouhostoiminnan pölyympäristö – vesi kantoi mukanaan liuennutta kuparisulfaattia (hapanta, pH 3–4), joka syövytti standarditerästä nopeasti. Matovaihteiston pari: yksikäynnistys, moduuli 5, keskiöväli 125 mm, välityssuhde 30:1. Vakiotilan vääntömomentti: 1 800 N·m. Iskuluku: 2,0 (keskiraskas malmi, täryseulan vastaava). Vaadittu nimellisarvo: 3 600 N·m. Materiaali: 316L ruostumaton mato (happokaivoksen vedenkestävyys), alumiinipronssipyörä. Tiiviste: IP67 PTFE-huulella ja -labyrintilla. Öljy: synteettinen PAG korroosionestoaineella happamaan ilmakehään. Hinta parilta: 2 400 USD. Selaa kaivosteollisuuden matovaihteen vähennysventtiili vaihtoehtoja maanalaisiin ja avolouhoskäyttöön.
Tapaus 3 – Vietnamilainen lateriittinikkelin tuotanto: täryseula, pehmeä malmi, kustannusoptimoitu
Vietnamilainen lateriitti-nikkelikaivos määritteli matovaihteparit kuudelle täryseulakäytölle malminpesupiirissä. Lateriittimalmi on pehmeää (Mohs 2-3, pääasiassa savea ja hajonnutta kiveä) ja käsitellään märkänä – malmi lietetään veteen ennen seulontaa. Iskukuormitus oli minimaalinen, koska lateriitti ei aiheuta teräviä kivi-metalli-iskuja. Täryseulan iskukerroin SF: 1,5 (pehmeä malmi, täryseula – pienin kerroin luokittelutaulukossa). Vakiotilavääntömomentti: 800 N·m. Vaadittu nimellisarvo: 1 200 N·m. Matovaihtepari: yksikäynnistys, moduuli 4, keskiöväli 100 mm, välityssuhde 25:1. Materiaali: kuumasinkitty mato (riittävä märälle, mutta ei-happamalle lateriittisavilietteelle), fosforipronssipyörä. Tiivistys: IP55 roiskesuojalla (seulakäyttö oli lietetason yläpuolella ja vastaanotti roiskeita, mutta ei upotettu). Öljy: standardimineraali EP ISO VG 320, vaihdetaan vuosittain. Hinta parilta: 380 USD. Kuuden yksikön hinta: 2 280 USD. Spesifikaatio osoittaa, että kaikki kaivossovellukset eivät vaadi kovan kiven murskauksen äärimmäisiä käyttötekijöitä ja korroosionkestäviä materiaaleja – lateriittimurskaus on mekaanisesti hellävaraista ja kemiallisesti mietoa verrattuna kovan kiven murskaukseen, ja matopyöräparin spesifikaation tulisi vastata todellista vakavuutta eikä oletuksena käyttää pahinta mahdollista kaivosoletusta.
Usein kysytyt kysymykset
K: Miten määritän oikean iskupalvelukertoimen juuri minun kaivokselleni?
Aloita iskuluokitustaulukolla käyttäen malmin kovuutta (geologisen tutkimustiedon tai Mohsin naarmutestin tiedoista) ja murskaimen tyyppiä. Säädä sitten asennusetäisyyttä: jos matopyöräpari on asennettu suoraan murskaimen runkoon (syöttölaite pultattu murskaimeen), käytä taulukon kerrointa. Jos murskain on asennettu erilliselle perustukselle 2–5 metrin päähän murskaimesta, vähennä kerrointa 0,5:llä (välittynyt isku vaimenee etäisyyden myötä). Jos murskain on asennettu jaetulle perustukselle kuulamyllyn kanssa (kuten sementtitehtaissa, artikla A25), käytä kuulamyllyn läheisyyskerrointa. Epävarmoissa tapauksissa käytä suurempaa kerrointa – yhden runkokoon lisäyksen kustannukset (15–25 prosenttia) ovat mitättömät verrattuna yhden suunnittelemattoman vian kustannuksiin syrjäisessä kaivoksessa.
K: Mikä tekee matovaihteen kotelosta "kenttäkorjattavan"?
Neljä suunnitteluominaisuutta: (1) Jaettu kotelo – yläosa irtoaa pulttien avulla paljastaen pyörän irrottamatta koko yksikköä koneen rungosta; (2) Pulttikiinnitteinen pyörä – pyörä on pultattu ulostuloakselin laippaan puristuskiinnityksen sijaan, mikä mahdollistaa irrottamisen tavallisilla avaimilla; (3) Helppopääsyiset öljyportit – tyhjennys- ja täyttöportteihin pääsee käsiksi irrottamatta suojuksia tai viereisiä laitteita; (4) Vakiokiinnittimet – kaikki kotelon pultit ovat metrisiä kuusiokolopultteja (ei erikoistyökaluja). Näiden ominaisuuksien ansiosta koulutettu kaivosmekaanikko voi vaihtaa kuluneen matopyörän 4–6 tunnissa käyttämällä kaivosverstaassa saatavilla olevia käsityökaluja – verrattuna yksikön toimitukseen ulkoiseen laitokseen, joka kestäisi 1–3 viikkoa.
K: Miten kaivospölyn vaikutus matovaihteisiin eroaa sementtipölystä?
Kaivospöly vaihtelee malmityypin mukaan: piidioksidirikas kivipöly (graniitti, kvartsiitti) on erittäin hankaavaa, mutta kemiallisesti neutraalia (pH 6–7). Sementtiuunipöly (artikkeli A25) on kohtalaisen hankaavaa, mutta vahvasti emäksistä (pH 12). Mekaaninen hankausvaikutus on samanlainen – molemmat tyypit toimivat hiontamassana, jos ne pääsevät koteloon. Kemiallinen vaikutus eroaa: sementtipöly hyökkää kumitiivisteiden kimppuun emäksisen hajoamisen kautta, kun taas piidioksidipöly ei. Osa kaivospölystä (kuparisulfidi, rautasulfidimalmit) kuitenkin tuottaa happamia valumavesiä, jotka hyökkäävät teräksen ja pronssin kimppuun – mikä vaatii samoja materiaaliparannuksia (316L ruostumaton teräs, alumiinipronssi) kuin sementtiemäksinen ympäristö, mutta päinvastaisista kemiallisista syistä.
K: Pitäisikö kaivosalueella olla varastossa ylimääräisiä matopyöräpareja?
Yli 100 km:n päässä toimittajasta sijaitseville kaivoksille: kyllä – pidä varastossa vähintään yksi varapyörä kriittistä käyttövoimakokoa kohden ja yksi täydellinen varapyöräpari kriittisimpään käyttövoimaan (yleensä murskaimen ensisijainen syöttölaite). Yhden vara-matopyöräparin (varastoarvo 1 000–3 000 USD) kuljettamisen kustannukset ovat alle 1 prosentti murskaimen yhden seisokkipäivän aikana menetettyjen tuotantotulojen määrästä (50 000–200 000 USD). Kenttäkorjattavissa jaetun kotelon malleissa pelkän pronssipyörän (koko parin sijaan) varastointi riittää, koska teräsmato vikaantuu harvoin – mikä vähentää varapyörävarastointikustannuksia 60–70 prosenttia.
K: Mikä on kaivosteollisuuden matovaihteiden tyypillinen käyttöikä?
Oikealla iskunkestävällä käyttökertoimella ja pölysuojauksella: 4–8 vuotta 4 000–6 000 tunnin vuosikäytöllä kovan malmin murskauspiireissä, 6–12 vuotta pehmeän malmin ja seulontaohjelmissa. Teräsmato kestää 8–15+ vuotta. Käyttöikää rajoittava tekijä on lähes aina pronssipyörä – iskuväsymys hampaan juuressa aiheuttaa mikrohalkeamia, jotka kasvavat miljoonien kuormitusjaksojen aikana, kunnes hammas murtuu. Kuparipitoisuuden trendiä seuraava öljyanalyysi antaa 6–12 kuukautta ennakkovaroituksen ennen pyörän vikaantumista – mikä mahdollistaa suunnitellun vaihdon aikataulun mukaisen huoltoikkunan aikana suunnittelemattomien hätäkorjausten sijaan.
Kaivosmurskaimen ja seulontakierukkapyörän parit toimivat tämän sarjan sovelluksista ankarimman iskukuormituksen alaisena – käyttökertoimet 2,0–4,0, jotka ovat 2–3 kertaa suuremmat kuin tavanomaiset teollisuuskertoimet. Iskukuormitusluokitustaulukko kartoittaa malmin kovuuden suhteessa murskaintyyppiin oikean kertoimen määrittämiseksi – näin estetään alimitoitusvirheet, jotka aiheuttavat katastrofaalisia hampaanmurtumia kentällä ja tuotantohäviöitä, jotka ylittävät käyttökustannukset 100–400-kertaisesti. Syrjäiset kaivokset vaativat kentällä korjattavissa olevia kotelorakenteita (jaettu kotelo, pultattu pyörä) ja öljyanalyysin seurantaohjelmia, jotka havaitsevat kehittyvät viat fyysisten tarkastusten välillä. Spesifikaation on vastattava todellista malmin ja murskaimen yhdistelmää – yleisen matopyörän "kaivoskäyttökertoimen" oletusarvoinen käyttö joko tuhlaa budjetin (yliarvioitu pehmeän malmin tapauksessa) tai aiheuttaa vikoja (aliarvioitu kovan malmin iskumurskaimien tapauksessa).
Kaivoslaitteiden valmistajille ja kaivosten kunnossapitotiimeille suunnittelutiimimme luokittelee iskun vakavuuden ja suosittelee oikean runkokoon, materiaalin ja kenttäkäyttökokoonpanon. Vakioluettelo raskaaseen käyttöön tarkoitetut matovaihteistot kattaa kaivoskoot 100–250 mm:n keskiöetäisyydeltä jaetulla koteloinnilla ja kentällä korjattavilla vaihtoehdoilla. Lähetä kaivoskäytön erittely malmityypin, murskaimen tyypin, asennusetäisyyden murskaimesta ja sen mukaan, tarvitaanko kenttäkorjausmahdollisuuksia.
Määritteletkö matopyöräpareja kaivos- tai louhoslaitteille?
Lähetä tiedot malmin tyypistä ja kovuudesta, murskaimen/seulan tyypistä, asennuksen etäisyydestä murskaimeen, kaivoksen sijainnista (huoltosuunnittelua varten) ja siitä, tarvitaanko jaetun kotelon kenttäkorjausmahdollisuutta. Luokittelemme iskun vakavuuden ja suosittelemme rungon kokoa, materiaalia ja huolto-ohjelmaa.
Toimittaja: Cxm
