Riduttori a vite senza fine per macchine da miniera e attrezzature pesanti

I riduttori a vite senza fine per uso industriale sono generalmente progettati per carichi uniformi o leggermente soggetti a urti in ambienti puliti. Gli ambienti minerari, tuttavia, violano simultaneamente tutte queste condizioni: ecco perché le specifiche di un riduttore a vite senza fine per applicazioni minerarie differiscono sostanzialmente dalle specifiche standard di catalogo.

Carico d'urto continuo: I frantumatori di roccia, gli alimentatori vibranti e i nastri trasportatori di minerale sottopongono il riduttore a vite senza fine a picchi di coppia pari a 2-5 volte la coppia media di esercizio a intervalli imprevedibili. Un fattore di servizio standard di 1,25 non è sufficiente: un fattore di servizio ≥2,0 è il valore di riferimento per l'industria mineraria, mentre un fattore di servizio compreso tra 2,5 e 3,0 è appropriato per gli alimentatori dei frantumatori e i sistemi di trasporto.

Infiltrazione di polveri abrasive e fanghi: La polvere di silice e calcare, combinata con l'umidità di drenaggio delle miniere, forma una pasta abrasiva che attacca continuamente le guarnizioni degli alberi. IP65 è il minimo per le condizioni sotterranee asciutte. IP66 è richiesto ovunque sia previsto il lavaggio ad alta pressione. Una guarnizione a labbro standard su un riduttore a vite senza fine non protetto in un ambiente minerario si guasta in una frazione della sua normale vita utile.

Servizio continuativo 24 ore su 24: I sistemi di trasporto a nastro e i sistemi di ventilazione nelle miniere di produzione funzionano 24 ore su 24. La potenza termica nominale è il vincolo di selezione determinante: il riduttore a vite senza fine deve avere una potenza termica corretta P_th sufficiente rispetto alla potenza di ingresso effettiva alla temperatura ambiente di esercizio.

Brevi intervalli di manutenzione: Molte attività minerarie prevedono interventi di manutenzione meccanica durante i cambi di turno, della durata di 30-60 minuti ogni 8-12 ore. In un ambiente del genere, un riduttore a vite senza fine deve essere facilmente riparabile, con fori di lubrificazione accessibili e un design che consenta la sostituzione delle guarnizioni senza l'utilizzo di attrezzi speciali.

Fattore di servizio: a partire da 2.0

Nelle applicazioni minerarie è quasi sempre richiesto un fattore di sicurezza (SF) ≥2,0. Il motivo risiede nella natura asimmetrica dei carichi d'impatto nelle attrezzature per la movimentazione delle rocce. Un nastro trasportatore si avvia sotto carico, si blocca a causa di un inceppamento di roccia e riparte: ogni evento impone una coppia transitoria pari a 3-5 volte la coppia media di esercizio, con una frequenza imprevedibile.

Per i sistemi di alimentazione e trasporto dei frantumatori, un valore di SF compreso tra 2,5 e 3,0 è la norma nell'industria mineraria.

Alloggi in ghisa: sotterranei obbligatori

Gli alloggiamenti NMRV in lega di alluminio sono 2,7 volte più leggeri degli alloggiamenti WP in ghisa, ma il vantaggio in termini di peso non compensa lo svantaggio strutturale nell'ambito minerario. La ghisa HT200 ha una capacità di smorzamento delle vibrazioni significativamente superiore e una migliore resistenza agli urti.

Negli ambienti sotterranei, dove il riduttore a vite senza fine può essere colpito da minerali o attrezzature di movimentazione, la ghisa assorbe l'energia dell'impatto anziché rompersi. Specificare la ghisa della serie WP per tutte le applicazioni minerarie e nell'industria pesante.

IP65 come punto di partenza

Le guarnizioni a labbro standard per riduttori a vite senza fine sono progettate per ambienti puliti o leggermente contaminati. Le dimensioni delle particelle di polvere presenti nelle miniere sono paragonabili ai giochi delle guarnizioni paraolio: la polvere si infiltra tra il labbro della guarnizione e l'albero, creando un composto abrasivo che accelera contemporaneamente l'usura della guarnizione e dell'albero.

Specificare un grado di protezione minimo IP65. Per gli impianti di lavorazione a umido con lavaggi ad alta pressione regolari, è appropriato un grado di protezione IP66. Nelle condizioni di lavoro più abrasive e in ambienti asciutti, è opportuno valutare l'opzione di una guarnizione a labirinto.

Olio per ingranaggi industriali di grado EP

I riduttori a vite senza fine standard utilizzano olio minerale per ingranaggi a vite senza fine ISO VG 220. Per il settore minerario, in particolare per i sistemi di azionamento dei nastri trasportatori e gli alimentatori vibranti, si specifica un olio per ingranaggi con additivi per pressioni estreme (EP). Il pacchetto EP crea uno strato protettivo nel punto di contatto tra vite senza fine e ruota dentata durante i picchi di coppia, quando il normale film d'olio si rompe momentaneamente.

Verificare che la formulazione EP sia compatibile con il bronzo (le confezioni zolfo-fosforo generalmente lo sono; alcune confezioni zolfo-cloro non lo sono).

Il riduttore a vite senza fine in ghisa della serie WP copre la gamma di coppie e dimensioni del telaio richiesta per la maggior parte delle applicazioni di azionamento nel settore minerario. I valori riportati di seguito sono coppie nominali di catalogo: applicare la correzione SF prima di confrontarli con i requisiti dell'applicazione.

Caso 1: Nastro trasportatore per aggregati di cava di calcare

Requisito: Nastro trasportatore inclinato a 45°, portata 50 t/h di calcare, larghezza di trasporto 30 metri. Coppia in uscita 1.200 N·m a 18 giri/min. Motore 7,5 kW, 1.450 giri/min, rapporto di riduzione 80:1. Fattore di potenza applicato SF 2.0.

Riduttore a vite senza fine selezionato: WP100 a 80:1, IP65, olio EP ISO VG 320, piastra di montaggio antivibrazione tra il piede del riduttore e il telaio strutturale.

Requisito di autobloccaggio soddisfatto: Con un rapporto di 80:1, l'autobloccaggio è stato confermato. Un dispositivo di bloccaggio meccanico è stato installato secondo il protocollo di sicurezza del cantiere: l'autobloccaggio della vite senza fine è primario, il dispositivo di bloccaggio meccanico è secondario.

Risultato: Sono state raggiunte oltre 14.000 ore di funzionamento prima della prima manutenzione programmata. I campioni di olio prelevati a intervalli di 2.500 ore hanno confermato un contenuto di rame accettabile in tutto il circuito.

Caso 2: Agitatore di sterili - Bassa velocità, coppia elevata

Requisito: Serbatoio per fanghi di scarti di minerale di rame, funzionamento continuo S1. Peso specifico dei fanghi 1,45. Coppia in uscita 2.800 N·m a 12 giri/min. Area umida con lavaggi regolari.

Riduttore a vite senza fine selezionato: WP135 a 120:1, SF 2.0, IP66, tenute dell'albero in VITON, olio sintetico PAO ISO VG 460. IP66 consente il lavaggio diretto con getto d'acqua senza rischio di infiltrazioni nelle tenute.

Protocollo di manutenzione: Cambio dell'olio ogni 2.000 ore con analisi dell'olio ad ogni cambio. Tre riduttori a vite senza fine di ricambio sono tenuti in magazzino per consentire la sostituzione a caldo durante il cambio turno.

Caso 3: Porta di isolamento per ventilazione sotterranea

Requisito: Sportelli di regolazione della ventilazione per miniere, 1.800 kg, rotazione di 90° in 45 secondi. Devono mantenere la posizione contro una differenza di pressione dell'aria di 250 Pa quando il motore è diseccitato.

Riduttore a vite senza fine selezionato: WP80 a 60:1, IP65. Autobloccaggio confermato a 60:1 con olio minerale EP: l'angolo di attrito supera l'angolo di elica. Nessun freno elettromagnetico richiesto, verificato durante il test di messa in servizio.

Requisiti antideflagranti: Il motore è dotato di certificazione ATEX per l'utilizzo sotterraneo. L'alloggiamento del riduttore a vite senza fine non richiede una certificazione antideflagrante separata in quanto componente non elettrico.

Le linee guida standard per la manutenzione di un riduttore a vite senza fine utilizzato in applicazioni industriali generiche presuppongono un utilizzo moderato in ambienti puliti. Le condizioni minerarie – carichi d'urto persistenti, polveri aerodisperse, allagamenti occasionali e funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7 – accelerano sia l'usura meccanica che il degrado del lubrificante ben oltre quanto previsto da queste linee guida. Le condizioni minerarie accelerano sia l'usura meccanica che il degrado del lubrificante a una velocità che gli intervalli standard non riescono a prevedere.

Regola dell'intervallo 50%: Applicare la norma 50% relativa all'intervallo standard per tutte le attività di manutenzione nel settore minerario. Il cambio olio standard a 4.000 ore diventa a 2.000 ore. L'ispezione standard delle guarnizioni a 8.000 ore diventa a 4.000 ore.

Programma di analisi dell'olio: Un campione di olio da 200 ml prelevato da ciascun riduttore a vite senza fine ad ogni cambio d'olio, inviato a un laboratorio per l'analisi del contenuto di rame, del numero di particelle e della viscosità, fornisce un preavviso tempestivo di usura anomala prima che si verifichi un guasto. Questi dati consentono una manutenzione predittiva che previene guasti imprevisti.

Strategia per i pezzi di ricambio: Per le apparecchiature critiche, tenere in loco un riduttore a vite senza fine di ricambio completo per ogni unità. Il costo di inventario è una frazione del costo di un singolo fermo produzione. Per le apparecchiature secondarie, tenere a disposizione come ricambi critici minimi una serie di paraoli, cuscinetti dell'albero di uscita e olio.