鉱山用破砕機および選別装置用ウォームおよびウォームホイール

鉱山操業でウォームギア駆動装置を使用する場合

主要な破砕機および選別機の駆動部には、高速かつ高出力の一次減速のために、直結型モーター、ベルト駆動、またはヘリカルギアボックスが使用されます。しかし、すべての破砕および選別回路には、ウォームギアペアが標準となっている8～20個の補助駆動部があります。これには、破砕機に鉱石を計量供給するエプロンフィーダー駆動部、グリズリーフィーダー振動駆動部、トロンメルスクリーン回転駆動部、コンベアヘッドエンド駆動部、粉塵抑制スプレーポンプ駆動部、および破砕機内部清掃機構などが含まれます。

これらの補助ウォームギア駆動装置は、中程度のトルク（200～5,000 N·m）、低速から中速（1～30 RPM）、そして極端な環境への曝露（屋外の粉塵、水しぶき、極端な温度、隣接する破砕装置からの継続的な機械的衝撃）という3つの共通の特徴を持っています。

衝撃荷重分類 ― 鉱石硬度 × 破砕機タイプ → サービス係数

鉱山における衝撃荷重は、セメント工場で伝達される振動（A25条、SF 2.0～3.0）とは異なります。鉱山における衝撃は、破砕機内で鉱石と金属が直接接触することによって発生し、連続的な低振幅振動ではなく、鋭く高振幅の過渡現象を引き起こすためです。衝撃の深刻度は、鉱石の硬さ（衝撃ごとの最大荷重を決定する）と、鉱石を処理する破砕機の種類（衝撃の周波数と波形を決定する）という2つの変数に依存します。

表からわかるように、インパクトクラッシャーは、圧縮ではなく高速ローター衝撃（先端速度 60 ～ 80 m/s）を使用するため、最も鋭い衝撃過渡現象が発生し、あらゆる鉱石硬度レベルにおいて最も高いサービス係数を要求します。振動スクリーンは、スクリーンの動きが偏心ウェイトによって制御されるため、衝撃エネルギーが駆動部に伝達されるのではなく鉱石層で散逸されるため、係数が最も低くなります。軟質鉱石用コーンクラッシャー（SF 2.0、実効定格 1,000 N·m）で 2,000 N·m 定格のウォームギアペアは、非常に硬い鉱石用インパクトクラッシャー（SF 4.0、定常状態は同じ 2,000 N·m）では 8,000 N·m 定格にする必要があります。これは、同じ公称トルク要件に対してフレームサイズが 4 倍異なることを意味します。

遠隔地での保守性 ― 長期間の保守と現場での修理が可能な設計

韓国、ベトナム、オーストラリア、アフリカの鉱山現場は、ウォームギアの修理が可能な最寄りの機械工場から100～500キロメートルも離れていることがよくあります。故障した駆動装置を工場に輸送して戻ってくるまでには1～3週間かかり、その間、ウォームギア駆動装置と破砕回路は停止するか、低容量でバイパス運転を行うことになります。破砕機の1週間の停止による損失（生産収益の損失）は、通常、補助駆動システム全体のコストを10～50倍も上回ります。

現場での保守性を考慮した設計上の特徴。 鉱山用ウォームギアペアには、分割式ハウジング（ハウジングが2つに分かれるため、ユニットを機械から取り外すことなくホイールの点検や交換が可能）、ボルト締め式ホイール保持機構（ホイールは出力軸からボルトを緩めて、現場で基本的な手工具で交換可能）、外部オイル排出口と注入口（分解せずにアクセス可能）、および特大サイズの磁気ドレンプラグ（オイル分析の合間に摩耗金属粒子を捕捉するため）などの機能が備わっています。これらの機能により、ハウジングの製造コストは15～25%増加しますが、現場での修理が必要になった際のダウンタイムを10～50倍削減できます。

遠隔監視としての油分析。 四半期ごとのオイルサンプリングとラボ分析（ICP分光法による鉄、銅、錫含有量の測定）により、摩耗の加速を早期に検知できるため、鉱山側は予期せぬ故障に対応するのではなく、定期メンテナンス期間中にホイール交換を計画することができます。四半期ごとのオイル分析の費用は、1つの掘削機あたり年間約80～120米ドルであり、破砕回路の1日あたりの生産額5万～20万米ドルに比べれば微々たるものです。

鉱山機械用ウォームギアペア仕様事例3件

事例1 — 韓国の骨材採石場：ジョークラッシャーエプロンフィーダー、石灰岩、SF 2.5

韓国の骨材採石場は、900 × 600 mm のジョークラッシャーに毎時 500 トンの鉱石を供給する 4 つのエプロンフィーダーウォームギア駆動装置用のウォームギアペアを指定しました。鉱石: 石灰石、モース硬度 4 (中)。フィーダー速度: 5 RPM。定常状態トルク: 2,000 N·m。分類表からの衝撃 SF: 2.5 (中鉱石 × ジョークラッシャー)。必要定格: 5,000 N·m。ウォームギアペア (初期サイズ不足後に再指定): シングルスタート、モジュール 6、中心距離 160 mm、比 40:1。材質: 硬化合金鋼ウォーム、遠心鋳造リン青銅ホイール。ハウジング: 磁気ドレンプラグ付き分割ケース鋳鉄。シール: グリース充填緩衝ゾーン付きラビリンス (フィーダー位置でのエアパージは利用不可 - 圧縮空気供給なし)。オイル：ISO VG 460 ミネラルEP、6ヶ月ごとに交換、四半期ごとにオイル分析（銅、鉄、錫のICP分光法）。1ペアあたりの費用：1,650米ドル。四半期ごとのオイル分析：1サンプルあたり30米ドル。3年間の使用実績：故障なし、銅濃度は12ppmで安定（80ppmの許容限度値を大幅に下回る）。

事例2 — 日本の地下銅鉱山：トロンメルスクリーン駆動、湿った鉱石、IP67

日本の地下銅鉱山では、一次選別回路のトロンメルスクリーン回転駆動用にウォームギアペアを指定しました。トロンメルは、粉砕鉱石（150 mm未満）を8 RPMで微粉から分離します。地下鉱山環境：相対湿度95%、地下水滴下、年間を通して温度28～35℃。湿潤環境は、露天掘り操業の粉塵環境よりも過酷で、水には溶解した硫酸銅（酸性、pH 3～4）が含まれており、標準鋼を急速に腐食します。ウォームギアペア：シングルスタート、モジュール5、中心距離125 mm、比30:1。定常トルク：1,800 N·m。衝撃SF：2.0（中粒鉱石、振動スクリーン相当）。必要定格：3,600 N·m。材質：316Lステンレス鋼ウォーム（酸性鉱山水耐性）、アルミニウム青銅ホイール。シール：PTFEリップとラビリンスシールを備えたIP67規格。オイル：酸性雰囲気用の防錆添加剤入り合成PAG。1ペアあたりの価格：2,400米ドル。詳細を見る 鉱山用ウォームギア減速機 地下採掘および露天掘り採掘用途向けのオプション。

ケース3 — ベトナムのラテライトニッケル採掘事業：振動スクリーン、軟質鉱石、コスト最適化

ベトナムのラテライトニッケル鉱山では、鉱石洗浄回路の6台の振動スクリーン駆動装置用にウォームギアペアを指定しました。ラテライト鉱石は軟らかく（モース硬度2～3、基本的に粘土と風化した岩石）、湿式処理されます。つまり、鉱石はスクリーニング前に水でスラリー化されます。ラテライトは鋭利な岩石と金属の衝突を起こさないため、衝撃荷重は最小限でした。振動スクリーンの衝撃SF：1.5（軟質鉱石、振動スクリーン - 分類表で最も低い係数）。定常トルク：800 N·m。必要定格：1,200 N·m。ウォームギアペア：シングルスタート、モジュール4、中心距離100 mm、比25:1。材質：溶融亜鉛めっきウォーム（湿潤だが非酸性のラテライト粘土スラリーに適）、リン青銅ホイール。シール：飛沫ガード付きIP55（スクリーン駆動装置はスラリーレベルより上にあり、飛沫は受けるが浸水はしない）。オイル：標準鉱物油 EP ISO VG 320、毎年交換。1ペアあたりのコスト：380 米ドル。6ユニットのコスト：2,280 米ドル。仕様は、すべての採掘用途が硬岩採掘作業のような極端な使用要因や耐腐食性材料を必要とするわけではないことを示しています。ラテライト処理は、硬岩破砕に比べて機械的に穏やかで化学的にも穏やかであり、ウォームギアペアの仕様は、最悪の採掘ケースを想定したデフォルト設定ではなく、実際の厳しさに合わせる必要があります。

よくある質問

鉱山用破砕機と選別機のウォームギアの組み合わせは、このシリーズのどの用途よりも厳しい衝撃荷重にさらされます。サービス係数は2.0～4.0で、標準的な工業用係数の2～3倍です。衝撃荷重分類表は、鉱石の硬度と破砕機の種類を対応付け、適切な係数を決定します。これにより、現場で歯が破損する原因となるサイズ不足のエラーや、駆動コストを100～400倍も上回る生産損失を防ぐことができます。遠隔地の鉱山では、現場で修理可能なハウジング設計（分割ケース、ボルト締めホイール）と、物理的な検査の間に発生する故障を検出するオイル分析監視プログラムが求められます。仕様は実際の鉱石と破砕機の組み合わせに合致している必要があります。一般的なウォームギアの「鉱山用」係数をデフォルトで使用すると、予算の無駄遣い（軟質鉱石に対して過大評価）または故障の発生（硬質鉱石用衝撃破砕機に対して過小評価）につながります。

鉱山機械メーカーおよび鉱山保守チーム向けに、当社のエンジニアリング部門は衝撃の深刻度を分類し、適切なフレームサイズ、材質、および現場サービス構成を推奨します。標準カタログ 高耐久性ウォームギアセット 100～250mmの中心距離の採掘サイズに対応し、分割ハウジングと現場修理オプションを備えています。 マイニングドライブの仕様 鉱石の種類、破砕機の種類、破砕機からの設置距離、および現場での修理能力が必要かどうか。

編集者: Cxm