Criteri di applicazione e selezione dei cuscinetti auto-lubrificanti nei macchinari minerari

Le macchine minerarie operano in ambienti impegnativi con alti livelli di polvere, carichi di impatto forte ed esposizione a sostanze corrosive. I cuscinetti tradizionali spesso sperimentano il degrado delle prestazioni a causa della contaminazione del grasso, dell'usura dei sigilli e dei problemi correlati. Questi problemi portano a frequenti tempi di inattività delle apparecchiature, che influiscono sulla produttività complessiva. I cuscinetti auto-lubrificanti, attraverso l'uso di materiali auto-lubrificanti e progetti strutturali specifici, forniscono una migliore resistenza all'usura e alla corrosione, insieme a una riduzione dei requisiti di manutenzione. Queste caratteristiche hanno portato al loro crescente utilizzo nei sistemi di attrezzature minerarie.

1. Esempi di applicazione in apparecchiatura mineraria

1.1 Cuscinetti dell'unità di taglio di shearer

• Tagliare il flasi di tamburi : Gli shearers incontrano carichi di vibrazione di picco intermittenti oltre 100 MPa e la polvere di gancio del carbone (durezza MOHS 4–5) contribuisce all'abrasione accelerata. In una miniera di carbone di Shanxi, sono stati applicati cuscinetti sinterizzati in polvere di rame in acciaio con un rivestimento in carburo di tungsteno (WC). Con una profondità di taglio di 1 metro, l'usura del cuscinetto è stata misurata a 0,12 mm dopo 800 ore di funzionamento, circa il doppio della durata di servizio dei cuscinetti convenzionali, con frequenza di manutenzione annuale ridotta sostanzialmente.

• Articolazioni del braccio rocker : I cuscinetti auto-lubrificanti in ghisa ad alto contenuto di cromo vengono utilizzati in punti articolari che affrontano forze di impatto alternanti. I test sul campo da parte del gruppo Shenhua hanno registrato una capacità di carico dinamica di 150 kN e una riduzione del 75% degli eventi di guasto meccanico.

1.2 Cuscinetti di supporto a rulli del trasporto Mine

• Rulli di trasporto sotterranei : L'esposizione all'umidità e alla polvere fine ha portato un'operazione australiana di minerale di ferro per adottare cuscinetti auto-lubrificanti realizzati in acciaio inossidabile 316L con MOS₂ (disolfuro di molibdeno). In un ambiente con una concentrazione di polvere di 200 mg/m³, gli intervalli di sostituzione dei cuscinetti si estendono da 3 a 18 mesi, con costi correlati alla manutenzione abbassati del 65%.

• Tolleranza al disallineamento : Le strutture sferiche autoallineate consentono un disallineamento della cintura fino a 5 °. Un caso di una miniera d'oro sudafricana ha riportato un aumento del 40% della vita di servizio per i cuscinetti a rulli con questa funzione.

1.3 Cuscinetti nei componenti del frantoio

• Alberi del rotore del frantoio da martello : Sotto pressioni sull'impatto fino a 80 MPa, un produttore di attrezzature tedesco ha adottato cuscinetti compositi a più livelli (supporto in acciaio, strato in lega di rame, superficie PTFE) per la frantumazione calcarea. Questi cuscinetti hanno raggiunto oltre 6.000 ore di funzionamento senza berretto, mostrando circa tre volte la durata dei tradizionali cuscinetti lubrificati per grasso.

• Piatti di spinta del frantoio mascella : Nei sistemi che si occupano di minerale contenente sabbia di quarzo (durezza MOHS 7), i cuscinetti in lega di grafite-rame hanno dimostrato un'usura minima (meno di 0,5 mm all'anno). Una miniera di rame Jiangxi ha registrato un aumento del 60% della resistenza all'usura rispetto ai materiali convenzionali.

1.4 Cuscinetti per i sistemi di camion minerari

• Cuscinetti a sospensione : Cuscinetti sferici sferici auto-lubrificanti (ad es. Tipo SAE 12) ospitano vibrazioni ad alta frequenza su strade minerarie irregolari. I test in una miniera di rame in Cile hanno mostrato una migliore resistenza all'usura della fretta, diminuendo le sostituzioni annuali dei cuscinetti da quattro volte a una volta.

• Guide di sterzo idraulica : Cuscinetti realizzati con materiali di poliimmide (PI) mantenuti coefficienti di attrito inferiori a 0,1 a temperature a partire da -30 ° C. Una miniera aperta nella Mongolia interna ha osservato una riduzione dell'80% dei guasti del sistema di sterzo a freddo.

2. Requisiti di prestazione chiave e criteri di selezione

2.1 Resistenza all'usura e all'impatto

Il materiale del cuscinetto è selezionato in base alla durezza del minerale e alle caratteristiche di carico meccanico.

Secondo ISO 4378-3, i cuscinetti per uso minerario devono resistere ad almeno 500.000 cicli di carico di impatto, accomodando variazione del carico ± 40% durante i test.

2.2 Protezione da corrosione e integrità del sigillo

• Condizioni dell'acqua acida (pH 3-5) : Cuscinetti realizzati con acciaio inossidabile 316L o trattati con nichel. Nel test della soluzione pH = 3, le superfici nichelate hanno mostrato un tasso di corrosione inferiore a 0,005 mm/anno, sovraperformando significativamente l'acciaio al carbonio che corrido a circa 0,2 mm/anno.

• Requisiti di protezione della polvere : Un approccio a triplo sigillo (labirinto radiale, guarnizione del labbro PTFE assiale e copertura della polvere esterna) blocca il 98% di particolato> 0,1 mm di dimensioni. Questa configurazione di sigillatura è stata testata in una miniera di platino in Sudafrica con risultati costantemente positivi.

2.3 intervallo di temperatura operativa

I cuscinetti sono selezionati in base alle condizioni termiche:

2.4 Capacità di carico e compatibilità della velocità

• Uso a bassa velocità e carico pesante (ad es. Crusher) : Cuscinetti sinterizzati a base di rame con una valutazione del carico superficiale di ≥100 MPa, soddisfando gli standard ASTM B438.

• Attrezzatura ad alta velocità e vibrante (ad es. Schermate) : I cuscinetti che utilizzano materiali di sbirciatina consentono velocità lineari fino a 4 m/s, sovraperformando le alternative metalliche tipiche del 60%.

2.5 Costo ed efficienza operativa

Secondo il 2023 Rapporto sul mercato dei cuscinetti minerari globali , cuscinetti auto-lubrificanti porta a una riduzione totale dei costi operativi del 20-30% rispetto alle tradizionali soluzioni lubrificate per grasso.

• I costi di manutenzione per un frantoio a carbone sono scesi da ¥ 580.000 a ¥ 230.000 all'anno.

• Il tempo di sostituzione dei cuscinetti sui camion minerari è diminuito da 6 ore a 2 ore per occorrenza.

3. Sviluppi del settore e raccomandazioni di selezione

3.1 Progressi tecnologici

• Strati di lubrificazione nano-strutturati : I rivestimenti arricchiti con nanosheet di disolfuro di tungsteno (WS₂) hanno raggiunto coefficienti di attrito fino a 0,02 nelle applicazioni di frantumazione del minerale di metallo.

• Cuscinetti adattativi a carico : Uno sviluppo canadese ha introdotto materiali che rispondono ai cambiamenti termici aumentando la rigidità sotto impatto, migliorando la protezione strutturale.

3.2 Considerazioni sulla selezione pratica

• Dare la preferenza ai cuscinetti testati a ISO 4378 per le superfici scorrevoli e MT/T 593 per la conformità alla sicurezza delle miniere.

• A causa degli ambienti operativi, selezionare cuscinetti con autorizzazioni interne del 15-20% più grandi rispetto a quelli delle apparecchiature standard per ospitare la polvere e l'espansione termica.

• Richiedi documentazione di test da parte di fornitori che includono abrasione del minerale, ciclismo sull'umidità e esposizione acida prolungata (ad es. 1.000 ore in mezzi corrosivi e 5 milioni di cicli di carico).

Zhejiang Mingxu Machinery Manufacturing Co., Ltd. è stato impegnato nello sviluppo e nella produzione di cuscinetti auto-lubrificanti per più di dieci anni, con ricerche in corso sulle applicazioni di attrezzature minerarie.
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