Manažéri údržby ťažobného vozového parku v lomoch špecifikujú diely GET s kalenými reznými hranami pre tlačenie buldozérov

Čo som sa dozvedel o špecifikácii GET pre buldozéry pre lomy po 10 rokoch dodávok opotrebiteľných dielov pre ťažbu

Keď som v roku 2015 začal dodávať nástroje na obrábanie pôdy (GET) pre ťažobné prevádzky v lomoch, najčastejšou chybou, ktorú som videl u manažérov údržby vozového parku lomov, bolo špecifikovanie rezných hrán GET len na základe ceny – kúpa najlacnejšej možnosti, ktorá by vyhovovala ich zariadeniu, bez zohľadnenia abrazívneho materiálu z lomu, prevádzkových hodín za deň alebo celkových nákladov na spotrebu GET počas životnosti zariadenia. Výsledkom bolo buď predčasné opotrebenie (keď sa používala nízkokvalitná oceľ v podmienkach s vysokým oderom), alebo nadmerné náklady (keď sa používali prémiové hroty z karbidu volfrámu v podmienkach s nízkym oderom, kde by postačovala štandardná tepelne upravená oceľ).

Počas uplynulých 10 rokov som dodával produkty GET do lomov v juhovýchodnej Ázii, na Blízkom východe a v Strednej Ázii, od malých rodinných vápencových lomov s ročnou produkciou 50 000 ton až po rozsiahle žulové lomy s ročnou produkciou 2 milióny ton. Vykonával som štúdie miery opotrebenia, analyzoval celkové náklady na spotrebu GET na tonu prepravovaného materiálu a spolupracoval s údržbárskymi tímami na optimalizácii intervalov výmeny GET a prevádzkových postupov. Naučil som sa, že špecifikácia GET je inžinierske rozhodnutie riadené dátami, nie rozhodnutie o kúpe, a že správna špecifikácia môže znížiť celkové náklady na GET o 30 – 50 % v porovnaní s naivnou špecifikáciou založenou na najnižších počiatočných nákladoch.

Pochopenie technológie GET: Systémy s jednou oceľou verzus zvárané koncovky

Nástroje na prácu v teréne pre buldozéry v lomoch sú dostupné v dvoch hlavných konfiguráciách systémov: s jednou oceľovou konštrukciou (kde adaptér a rezná hrana tvoria jeden odliaty alebo kovaný komponent) a so zváranou špičkou (kde je samostatne odliata špička zváraná alebo mechanicky zaistená na oceľovom adaptéri). Voľba medzi týmito systémami má významný vplyv na prevádzkové náklady, postup údržby a riziko spojené so zariadením.

Jednooceľové GET systémy

Systémy GET z jednej ocele sú tradičnou konštrukciou pre rezné hrany buldozérov a zostávajú štandardom v mnohých lomových prevádzkach. Celý komponent – ​​od blokovacieho mechanizmu, ktorý zaberá s driekom radlice buldozéra, až po reznú hranu, ktorá sa dotýka lomového materiálu – je vyrobený z jedného kusu tepelne spracovanej legovanej ocele. Keď sa rezná hrana opotrebuje alebo zlomí, celý komponent sa odstráni a nahradí novým.

Výhodami systémov s jednou oceľou sú jednoduchosť (nevyžadujú sa žiadne zvary na údržbu, žiadne upevňovacie prvky na hrot na kontrolu a žiadne riziko straty hrotu počas prevádzky) a spoľahlivosť (správne nainštalovaná jednostranná oceľová píla GET nezlyhá spôsobom, ktorý by spôsobil poškodenie čepele). Nevýhodou sú náklady: keď sa rezná hrana opotrebuje po 200 – 600 hodinách prevádzky, musí sa vymeniť celá súčasť – vrátane adaptérovej časti, ktorá sa vôbec neopotrebovala. Pri vysoko oderuvzdorných lomových materiáloch, kde sa rezná hrana rýchlo opotrebováva, to znamená výmenu 70 – 80 % neopotrebovaného adaptéra každých 200 – 400 hodín, čo je ekonomicky nehospodárne.

Systémy GET so zváranými koncovkami

Systémy GET so zváranými hrotmi riešia ekonomickú neefektívnosť systémov z jednej ocele oddelením opotrebovávanej zložky (hrotu) od konštrukčnej zložky (adaptéra). Keď sa hrot opotrebuje, vymení sa iba hrot – adaptér zostáva nainštalovaný na radlici buldozéra a nový hrot sa zvarí alebo mechanicky zaistí. Pri veľkoobjemových lomových prevádzkach to môže znížiť prevádzkové náklady GET o 30 – 40 %, pretože náklady na adaptér sa amortizujú počas viacerých výmen hrotov.

Systémy zváraných hrotov však predstavujú riziká, ktoré pri systémoch z jedného kusu ocele neexistujú. Zvar medzi hrotom a adaptérom je kritický konštrukčný spoj, ktorý je vystavený vysokému cyklickému namáhaniu z preťaženia a oderu lomového materiálu. Ak zvar nie je vyrobený podľa banských špecifikácií (zvyčajne AWS D14.1 alebo ekvivalent) alebo ak sa zvar pravidelne nekontroluje na trhliny a únavu materiálu, zlyhanie zvaru hrotu počas prevádzky môže spôsobiť, že sa hrot odlomí a stane sa vysokorýchlostným projektilom vo vnútri lomu, alebo môže spôsobiť poškodenie radlice buldozéra, ktorého oprava stojí 5 až 10-násobok ceny dielu GET. Podľa mojich skúseností je riziko zlyhania zvaru hlavným dôvodom, prečo niektorí prevádzkovatelia lomov uprednostňujú systémy z jedného kusu ocele – akceptujú vyššie náklady na výmenu výmenou za elimináciu rizika zlyhania zvaru.

Treťou možnosťou, ktorá sa vyhýba nákladovej neefektívnosti pri použití jednej ocele a riziku zvárania pri zváranom hrote, je systém hrotu s mechanickým zámkom, kde je hrot držaný v adaptéri mechanickým upevňovacím systémom (zaisťovací kolík, nastavovací krúžok alebo klinový systém) a nie zváraním. Hroty s mechanickým zámkom je možné vymeniť za 5 – 10 minút (oproti 30 – 60 minútam pri zváranom hrote) a úplne eliminujú riziko zlyhania zvaru, ale vyžadujú si pravidelnú kontrolu a údržbu zaisťovacieho mechanizmu, aby sa zabezpečilo, že sa hroty počas prevádzky nestratia. Čoraz častejšie odporúčam systémy mechanického zámku pre lomové prevádzky, kde je kvalita údržby premenlivá a kde sú následky straty hrotu závažné.

Výber triedy materiálu na základe abrazivity lomového materiálu

Abrazivosť lomového materiálu je primárnym faktorom pri výbere triedy materiálu GET a zosúladenie triedy materiálu s abrazivitou je najdôležitejším rozhodnutím v špecifikácii GET. Abrazivosť lomových materiálov sa meria štandardizovanými laboratórnymi testami: test oderu v Los Angeles (LA75) meria stratu hmotnosti štandardizovanej oceľovej vzorky po 500 otáčkach s lomovým materiálom; index abrazivity Cerchar (CAI) meria tvrdosť lomového materiálu od poškriabania na oceľovom dotyku. Oba testy poskytujú užitočné údaje a ja zvyčajne používam LA75 ako primárny parameter špecifikácie, pretože podľa mojich skúseností v praxi lepšie koreluje s životnosťou opotrebenia GET.

Materiály s nízkou abrazivitou (vápenec, mramor, sadra)

Vápencové, mramorové a sadrové lomy majú hodnoty LA75 v rozmedzí 20 – 30 (čo znamená, že materiál spôsobuje 20 – 30 % stratu hmotnosti v teste LA75) a Cercharove indexy 0,5 – 1,5. Tieto materiály sú relatívne mäkké a spôsobujú mierne abrazívne opotrebenie rezných hrán GET. Pre tieto aplikácie používam tepelne spracované rezné hrany z nízkolegovanej ocele s tvrdosťou podľa Brinella 400 – 500 HB, ktoré poskytujú primeranú životnosť (300 – 600 prevádzkových hodín na sadu hrotov pre buldozéry s výkonom 320 HP) pri najnižších vhodných nákladoch. Hroty z karbidu volfrámu alebo karbidu chrómu vo všeobecnosti nie sú nákladovo efektívne pri materiáloch s nízkou abrazivitou, pretože postupné zlepšenie životnosti neodôvodňuje 3 – 5-násobne vyššie náklady na diel.

Materiály so strednou abraziou (pieskovec, štrk, železná ruda)

Pieskovec, niektoré štrkové útvary a ložiská železnej rudy s nižšou akosťou majú hodnoty LA75 v rozmedzí 40 – 60 a Cercharove indexy 2,0 – 3,5. Tieto materiály spôsobujú značné abrazívne opotrebenie, ktoré rýchlo degraduje štandardnú tepelne spracovanú oceľ. Pre tieto aplikácie používam tepelne spracovanú stredne legovanú oceľ s prídavkom chrómu (zvyčajne 2 – 4 % chrómu) na zvýšenie tvrdosti a odolnosti proti opotrebeniu s tvrdosťou podľa Brinella 500 – 600 HB. Prídavok chrómu zvyšuje náklady približne o 15 – 25 % v porovnaní so štandardnou tepelne spracovanou oceľou, ale predlžuje životnosť o 50 – 100 %, vďaka čomu je cenovo výhodná pre aplikácie so strednou abrazívnosťou. Alternatívne používam na čele reznej hrany návar z karbidu chrómu ako najefektívnejšie riešenie pri materiáloch so strednou abrazívnosťou – návar poskytuje povrchovú tvrdosť 600 – 700 HB, zatiaľ čo substrát zostáva húževnatou legovanou oceľou.

Vysokoabrazívne materiály (žula, čadič, kremenec)

Žula, čadič, kremenec a niektoré formácie tvrdej železnej rudy majú hodnoty LA75 v rozmedzí 70 – 100 a Cercharove indexy 4,0 – 6,0. Tieto materiály patria medzi najabrazívnejšie prírodné materiály, s ktorými sa stretávame pri ťažbe, a štandardná tepelne spracovaná oceľ GET sa v týchto podmienkach môže opotrebovať už za 50 – 100 prevádzkových hodín. Pre aplikácie s vysokou abrazívnosťou špecifikujem hroty z kompozitu z karbidu volfrámu (s objemovou tvrdosťou 1 500 – 1 800 HB) alebo proprietárne oderuvzdorné zliatinové dosky s ultra vysokou tvrdosťou (povrch 650 – 700 HB). Cena týchto prémiových materiálov je 3 – 10-násobok ceny štandardnej tepelne spracovanej ocele, ale predĺžená životnosť (1 000 – 4 000 prevádzkových hodín v závislosti od konkrétneho druhu materiálu a abrazivity lomového materiálu) z nich robí najnákladovo efektívnejšiu možnosť, keď sa zohľadnia všetky náklady na prestoje, prácu a stratu produktivity.

Skutočné náklady na opotrebenie GET v lomových prevádzkach

Náklady na opotrebenie GET v lomových prevádzkach sú oveľa vyššie, ako si väčšina manažérov lomov uvedomuje, pretože priame náklady na diely tvoria len zlomok celkových nákladov. Podľa mojich skúseností s analýzou údajov o nákladoch na GET z lomových prevádzok vo viacerých krajinách sa celkové náklady na opotrebenie GET rozdeľujú približne takto: 20 – 30 % tvoria priame náklady na diely GET (hroty, adaptéry, rezné hrany); 30 – 40 % tvoria náklady na prestoje pri výmene GET a údržbe radlice; a 40 – 50 % tvoria náklady na stratu produktivity plus sekundárne poškodenie konštrukcie radlice buldozéra spôsobené opotrebovaným GET, ktorý pracuje po odporúčanom bode výmeny.

Vplyv opotrebovaného GET na produktivitu

Keď sa rezné hrany buldozéra GET opotrebujú za odporúčaný bod výmeny, účinnosť tlačenia buldozéra výrazne klesá. Buldozér s riadne udržiavaným buldozérom GET dokáže za hodinu pretlačiť o 15 – 25 % viac materiálu ako rovnaký stroj s opotrebovaným buldozérom GET pracujúcim v rovnakých podmienkach. Táto strata produktivity nie je vždy zrejmá, pretože sa postupne hromadí s opotrebovaním buldozéra GET, ale počas celého výrobného dňa môže rozdiel medzi riadne udržiavaným a opotrebovaným buldozérom GET predstavovať 10 – 20 % zníženie denného prepravovaného materiálu – čo pri cene lomu 10 – 30 USD za tonu predstavuje 1 000 – 5 000 USD za deň v strate príjmu pre stredne veľký lom.

Sekundárne poškodenie spôsobené opotrebovaným GET je pravdepodobne najviac podceňovanou zložkou nákladov. Keď sa rezná hrana opotrebuje do bodu, keď už neposkytuje ostrý rezný povrch, radlica buldozéra sa začne po materiáli jazdiť hore, namiesto toho, aby ho čisto rezala. To spôsobuje, že radlica sa dotýka povrchu zeme a krídlové dosky sa škrabú o neporezaný materiál, čo urýchľuje opotrebovanie spodných dosiek radlice, krídlových dosiek a spojov tlačného ramena. Videl som konštrukčné opravy radlice buldozéra, ktoré stáli 8 000 – 25 000 USD – čo je päť až desaťnásobok ročných nákladov na GET – a ktoré boli spôsobené prevádzkou s opotrebovaným GET po uplynutí odporúčaného bodu výmeny.

Plánovanie intervalov zmien pre prevádzku vozového parku lomu GET

Interval výmeny oleja GET pre buldozéry v lomoch by mal byť založený na nameranom opotrebení, nie na pevnom harmonograme, pretože abrazivita lomového materiálu sa líši medzi oblasťami lomu, medzi lavicami a medzi ročnými obdobiami. Väčšina lomových prevádzok však potrebuje východiskový bod pre plánovanie údržby a ja poskytujem nasledujúce pokyny na základe typu lomového materiálu a triedy veľkosti buldozéra s odporúčaním, aby operátori upravili intervaly na základe skutočných meraní v teréne.

Protokol o kontrole

Odporúčam vizuálnu kontrolu GET pri každej zmene – zvyčajne každých 8 alebo 12 prevádzkových hodín – ktorej vykonanie trvá vyškolenému operátorovi alebo technikovi údržby približne 5 minút. Kontrola by mala skontrolovať: opotrebovanie hrotu hrotu (zmerajte zostávajúcu dĺžku hrotu od hrotu hrotu po rameno adaptéra – vymeňte, ak je do 10 mm od ramena adaptéra); viditeľné praskliny (hľadajte praskliny vedúce od hrotu hrotu smerom k rozhraniu adaptéra – akákoľvek prasklina väčšia ako 5 mm vyžaduje okamžitú výmenu hrotu); upevnenie hrotu (pri systémoch s mechanickým zámkom a zváranými hrotmi overte, či sú hroty bezpečné a či je mechanizmus upevnenia neporušený); a stav adaptéra (skontrolujte, či nie sú ohnuté alebo opotrebované uzamykacie povrchy adaptéra, ktoré by mohli brániť správnemu usadeniu hrotu).

Plánované intervaly zmien

Pre počiatočné plánovanie údržby odporúčam ako východiskové body nasledujúce intervaly výmeny hrotov GET, upravené na základe skutočných údajov z kontroly: pre buldozéry triedy 320HP (typické pre stredne veľké vápencové lomy) vo vápenci (LA75 20-30): vymeňte hroty po 300-500 prevádzkových hodinách; v pieskovci (LA75 40-60): vymeňte hroty po 200-400 prevádzkových hodinách; v žule/čadiči (LA75 70-100): vymeňte hroty po 100-200 prevádzkových hodinách za hroty z karbidu volfrámu. Pre buldozéry triedy 520HP (typické pre veľké lomy): zvýšte vyššie uvedené intervaly faktorom približne 0,8, pretože väčšie zariadenia majú vyššie náklady na GET na prevádzkovú hodinu kvôli väčším veľkostiam použitých hrotov.

Informácie o normách pre opotrebiteľné diely banských zariadení nájdete vISO 10414normy pre zariadenia na vŕtanie hornín aSAE InternationalPokyny na špecifikáciu opotrebovateľných dielov pre zemné stroje.

Často kladené otázky

Aký je rozdiel medzi systémami GET s jednou oceľovou a zváranou koncovkou pre buldozéry v lomoch?

Systémy GET z jednej ocele používajú jednodielne odlievané alebo kované komponenty, kde adaptér a rezná hrana tvoria jeden kus – keď sa rezná hrana opotrebuje, vymení sa celý komponent vrátane neopotrebovaného adaptéra. Systémy so zváranými hrotmi používajú samostatne odliaty hrot, ktorý je zvarený alebo mechanicky zaistený na oceľovom adaptéri – pri opotrebovaní sa vymení iba opotrebovaný hrot, čo znižuje prevádzkové náklady o 30 – 40 %. Jednodielne oceľové systémy ponúkajú jednoduchosť a nulové riziko straty hrotu; zvárané hroty znižujú náklady, ale predstavujú riziko zlyhania zvaru. Systémy s mechanickým zaistením hrotu ponúkajú tretiu možnosť – výmenu hrotu bez zvárania a bez rizika zlyhania zvaru.

Ako ovplyvňuje druh materiálu životnosť rezných hrán GET v lomových aplikáciách?

Hlavným určujúcim faktorom životnosti reznej hrany GET je trieda materiálu. Štandardná uhlíková oceľ (300 – 400 HB) sa opotrebuje za 100 – 200 hodín v abrazívnom lomovom vápenci. Tepelne spracovaná nízkolegovaná oceľ (450 – 550 HB) predlžuje životnosť na 300 – 500 hodín. Povlak z karbidu chrómu (600 – 700 HB) predlžuje životnosť na 600 – 1 000 hodín. Kompozitné hroty z karbidu volfrámu (1 500 – 1 800 HB) môžu predĺžiť životnosť na 2 000 – 4 000 hodín v náročných abrazívnych podmienkach. Správna trieda musí zodpovedať indexu abrazívnosti lomového materiálu LA75 alebo Cerchar – použitie prémiového materiálu v materiáli s nízkou abrazívnosťou predstavuje plytvanie peniazmi, zatiaľ čo použitie štandardnej ocele v materiáli s vysokou abrazívnosťou spôsobuje nadmerné opotrebovanie a sekundárne poškodenie.

Aké sú skutočné náklady na opotrebenie GET v lomoch a ťažobných prevádzkach?

Celkové náklady na opotrebenie GET zahŕňajú: (1) Priame náklady na diely GET – 20 – 30 % z celkovej sumy; (2) Náklady na prácu pri výmene – 30 – 40 % z celkovej sumy (2 – 4 hodiny prestojov na jednu výmenu); (3) Strata produktivity v dôsledku opotrebovaného GET, ktorá znižuje účinnosť tlačenia o 15 – 25 % – 20 – 30 % z celkovej sumy; (4) Sekundárne poškodenie krídelných dosiek radlice, tlačných ramien a spodných opotrebovacích dosiek – 20 – 30 % z celkovej sumy. Celkové náklady môžu v náročných lomových podmienkach dosiahnuť 3 – 8 USD za prevádzkovú hodinu. Náklady na opravy konštrukcie radlice spôsobené prevádzkou s opotrebovaným GET po uplynutí odporúčaného bodu výmeny môžu dosiahnuť 8 000 – 25 000 USD na jednu udalosť – 5 – 10-násobok ročných nákladov na GET.

Ako ovplyvňuje abrazivita bežných lomových materiálov výber GET?

Abrazivosť lomového materiálu sa značne líši: mäkký vápenec (LA75 20-30, Cerchar 0,5-1,0) používa tepelne upravenú oceľ s tvrdosťou 450-500 HB a životnosťou 300-600 hodín. Pieskovec a štrk so strednou abrazivnosťou (LA75 40-60, Cerchar 2,0-3,0) vyžaduje chrómkarbidový náter s tvrdosťou 550-650 HB a životnosťou 300-500 hodín. Žula a čadič s vysokou abrazivnosťou (LA75 70-100, Cerchar 4,0-6,0) vyžadujú hroty z karbidu volfrámu alebo zliatiny s ultra vysokou tvrdosťou (650-700 HB) s životnosťou 400-2 000 hodín v závislosti od triedy. Pred zadaním triedy materiálu GET vždy otestujte alebo si zabezpečte údaje LA75/Cerchar pre váš konkrétny lomový materiál.

Aký interval zmeny GET by mali správcovia vozového parku lomu používať pre buldozéry?

Intervaly výmeny by mali byť založené na nameranom opotrebení, nie na kalendárnom čase. Pre buldozéry triedy 320HP vo vápenci: 300 – 500 prevádzkových hodín na sadu hrotov. V pieskovci: 200 – 400 prevádzkových hodín. V žule/čadiči: 100 – 200 prevádzkových hodín s hrotmi z karbidu volfrámu. Pre buldozéry triedy 520HP skráťte intervaly približne o 20 %. Skontrolujte pri každej zmene (každých 8 – 12 hodín) a vymeňte hrot, keď je opotrebovaný do 10 mm od ramena adaptéra, akákoľvek viditeľná prasklina od hrotu k adaptéru presahuje 5 mm alebo ak strata hmotnosti presiahne 15 % pôvodnej hmotnosti. Prevádzka nad rámec týchto prahových hodnôt výrazne zvyšuje riziko sekundárneho poškodenia.