Hidraulinė planetinė pavarų dėžė ir sliekinė pavarų dėžė: kuri suteikia didesnį sukimo momentą kasybos konvejeriams?

Sukimo momento efektyvumo skirtumas: kodėl planetinės pavarų dėžės pirmauja sunkiosios kasybos srityje

Esant tokiai pačiai įėjimo galiai ir variklio korpuso dydžiui, planetinė pavarų dėžė konvejerio pavaros skriemuliui perduoda 40–60 % didesnį išėjimo sukimo momentą nei sliekinė pavarų dėžė, nes planetinės konstrukcijos riedėjimo elemento kontaktas pasiekia 94–97 % efektyvumą kiekviename etape, o sliekinės pavarų dėžės praranda 15–50 % įėjimo galios dėl slydimo trinties šilumos.Kasyboje, kur konvejerio pavara gali nepertraukiamai sunaudoti 55–200 kW 16–24 valandas per parą, efektyvumo skirtumas tiesiogiai atsispindi eksploatavimo sąnaudose: kiekvienas efektyvumo praradimo procentas yra maždaug 800–2 500 USD per metus papildomų elektros energijos sąnaudų 100 kW įrengtos galios, priklausomai nuo vietinių elektros energijos tarifų.

Įvertinau pavarų dėžių keitimą anglies ir vario kasyklose keturiuose žemynuose ir ekonominiai rodikliai nuolat rodo, kad nuolatinio veikimo taikymuose planetinė pavara yra palankesnė. 75 kW sliekinė pavarų dėžė, varanti 1200 mm pločio konvejerį Čilės vario kasykloje, po 18 mėnesių eksploatavimo variklio gnybtuose sunaudojo 94 kW (79,8 % sistemos efektyvumas, įskaitant variklio nuostolius). Pakeistas planetinis blokas su tuo pačiu redukcijos santykiu ir išėjimo sukimo momentu sunaudojo 82 kW (91,5 % sistemos efektyvumas).sutaupant maždaug 4 800 USD per metus elektros energijos, kainuojant 0,08 USD/kWh, veikiant visą parą, ir per mažiau nei 2 metus atperkant 25 % didesnę planetinės pavarų dėžės kainą.

Sukimo momento skaičių analizė – planetarinis ir sliekinis sukimo momentai esant vienodai įėjimo galiai

Esant vienodai 55 kW įėjimo galiai ir 40:1 redukcijos santykiui, planetarinės ir sliekinės pavarų dėžės išėjimo sukimo momento skirtumas yra maždaug 11 500 Nm, o sliekinės – 8 200 Nm – 40,2 % pranašumas.Šis tarpas didėja esant didesniems redukcijos santykiams, nes sliekinės pavarų dėžės efektyvumas netiesiškai mažėja didėjant santykiui.

RemiantisAGMApavarų įvertinimo standartai irISO 6336Pagal krumpliaračio stiprumo skaičiavimo metodiką, planetarinės krumpliaračio dantų sąlyčio įtempis paskirstomas 3 planetarinėms krumpliaračiams, palyginti su 1 slieko/rato sąlyčiu, todėl individualaus danties apkrova esant lygiaverčiam sukimo momentui sumažėja maždaug 67 %. Pagal AGMA 2000-C95, planetarinių konstrukcijų atsparumo taškiniam įdubimui saugos koeficientas paprastai yra 1,4–1,8, o sliekinių reduktorių – 1,0–1,3 esant vardiniam sukimo momentui.Planetinės pavarų dėžės užtikrina 40–80 % didesnę saugos ribą nuo krumpliaračių nuovargio.

Temperatūros valdymas yra paslėptas diferencialas, į kurį viešųjų pirkimų specifikacijos retai atsižvelgia.Penkiose kasyklose esu įrengęs matavimo prietaisus pavarų dėžėms su įmontuotais termoelementais prie krumpliaračių mazgo, guolių išorinių žiedų ir alyvos karterio. Duomenys rodo, kad 75 kW konvejerio pavaros planetinė pavarų dėžė pasiekia terminę pusiausvyrą, kai karterio temperatūra siekia 58–63 °C, maždaug po 90 minučių veikimo. Lygiavertė sliekinė pavarų dėžė pasiekia 82–88 °C karterio temperatūrą po 120 minučių – tada pavarų dėžės alyvos oksidacijos greitis padvigubėja kas 10 °C virš 70 °C, o alyvos irimas paspartėja 4 kartus. Keičiant alyvą kas 5000 valandų, planetinės pavarų dėžės alyva išlaiko 85–90 % pradinio priedų paketo; sliekinės pavarų dėžės alyva išlaiko tik 40–50 %, o geležies (Fe) ir vario (Cu) dilimo metalų kiekis yra didesnis nei 150 ppm, palyginti su 25–35 ppm planetiniame bloke. Tai tiesiogiai veikia techninės priežiūros darbo sąnaudas: planetarinio variklio atveju – maždaug 0,12 valandos per 1000 darbo valandų, o sliekinio – 0,35 valandos per 1000 darbo valandų.

Darbo ciklo realybė: sliekinės pavarų dėžės nuolatinėse kasybos operacijose

Kasybos konvejeriuose nuolat veikiančios sliekinės pavarų dėžės susiduria su dviem sudėtingomis problemomis: efektyvumo mažėjimu kylant darbinei temperatūrai ir spartesniu bronzinio sliekinio rato susidėvėjimu dėl nuolatinio slydimo kontakto.Vakarų Australijos aukso kasykloje 12 mėnesių stebėjau 45 kW sliekinę pavarų dėžę, varančią 900 mm konvejerio juostą. Duomenys aiškiai bylojo apie laipsnišką mažėjimą.

Po 2 valandų veikimo alyvos temperatūra slieko ir rato sąlyčio vietoje stabilizavosi ties 78–82 °C – 28–32 °C aukščiau aplinkos temperatūros požeminėje kasykloje. Esant šiai temperatūrai, ISO VG 460 pavarų alyvos klampumas sumažėja nuo maždaug 460 cSt esant 40 °C iki 50–60 cSt esant 80 °C, todėl elastohidrodinaminės (EHL) alyvos plėvelės storis sumažėja maždaug 70 %, palyginti su projektinėmis sąlygomis.Sumažėjęs alyvos plėvelės storis reiškia padidėjusį metalų kontaktą, kuris pagreitina bronzinių ratlankių dilimą – po pirmųjų 5000 valandų išmatavome 0,08 mm dilimą per 1000 darbo valandų, dėl ko susidarė bronzos dalelių užterštumas, kuris dar labiau pagreitino dilimą – tai užburtas ratas.

Tuo tarpu toje pačioje kasykloje veikiančios planetinės pavarų dėžės, veikiančios visą parą, palaikė 55–62 laipsnių Celsijaus alyvos temperatūrą, nes jų daugiau nei 94 % efektyvumas generuoja maždaug trečdalį šilumos. Alyvos plėvelės storis išliko tinkamas, o nusidėvėjimo matavimai po 10 000 valandų parodė mažesnį nei 0,02 mm krumpliaračio dantų profilio pokytį.Planetinė pavarų dėžė iki planuoto guolio keitimo pasiekė 38 000 darbo valandų; sliekinės pavarų dėžės ratą reikėjo pakeisti po 14 000 darbo valandų, o bronzinis ratas kainavo 4 200 USD, plius 3 konvejerio prastovos dienos – maždaug 15 000 USD už kiekvieną prarastos produkcijos dieną.

Efektyvumo kreivės esant kintamam greičiui: kai planeta laimi daugiau

Planetinės pavarų dėžės efektyvumas išlieka didesnis nei 90 % nuo 20 % iki 100 % vardinio greičio, kintant tik 2–3 procentiniais punktais – sliekinės pavarų dėžės efektyvumas smarkiai sumažėja esant mažesniam nei 50 % greičiui – nuo ​​77 % esant vardiniam greičiui iki 55–62 % esant 30 % greičiui, jei sliekinės pavaros santykis yra 40:1.Tai svarbu, nes kasybos konvejeriai dažnai veikia sumažintu greičiu techninės priežiūros pamainų, paleidimo sekų ir dalinės apkrovos operacijų metu.

Kanados kalio kasykloje konvejerių sistema 18 valandų per dieną veikia 100 % greičiu (1 500 aps./min. variklis, 37,5 aps./min. konvejerio skriemulys), o tada pamainų keitimo ir diržų patikros metu greitis sumažėja iki 60 % 4 valandoms, o valymo metu – iki 30 % 2 valandoms. Planetinės pavarų dėžės svertinis vidutinis dienos efektyvumas buvo 93,5 %, o sliekinės pavarų dėžės – 71,2 %.22 procentinių punktų skirtumas, dėl kurio 90 kW pavaros variklis papildomai kainuoja 7 100 USD per metus už elektrą.Priežastis – sliekinės pavarų dėžės Stribecko kreivė: esant mažam slydimo greičiui, slieko ir rato kontaktas pereina iš mišrios plėvelės į ribinį tepimą, kur trinties koeficientas padidėja nuo projektinės 0,04–0,06 vertės iki 0,10–0,15, maždaug padvigubindamas trinties nuostolius esant mažam greičiui.

Triukšmo faktorius požeminėje kasyboje: akustinis palyginimas

Požeminėje kasyboje pavarų dėžės keliamas triukšmas nėra komforto problema – tai reguliavimo klausimas.Australijos (AS/NZS 1269), Kanados (CAN/CSA Z107.56) ir ES (Direktyva 2003/10/EB) kasyklų saugos taisyklės reikalauja, kad 8 valandų trukmės svertinis vidutinis triukšmo poveikis būtų mažesnis nei 85 dB(A), o didžiausia riba – 140 dB(C). Planetinių reduktorių, esant pilnai apkrovai, triukšmo lygis 1 metro atstumu siekė 72–78 dB(A); sliekinių reduktorių, kurių galia lygiavertė, šis lygis siekė 82–88 dB(A) – 10 dB skirtumas suvokiamas maždaug dvigubai garsiau.

Triukšmo šaltinis yra slankiojantis slieko ir rato sujungimas, dėl kurio skleidžiamas aukštesnio dažnio krumpliaračių zvimbimas, kurio dažnis yra 500–2000 Hz – būtent tas dažnių diapazonas, kuriame žmogaus klausa yra jautriausia.Kasykloje su 10 konvejerių pavarų, bendras planetinių pavarų dėžių keliamo triukšmo sumažėjimas gali lemti skirtumą tarp atitikties reikalavimams ir privalomų klausos apsaugos zonų, kurioms nustatyti reikalingi metiniai visų darbuotojų audiometriniai tyrimai.50 asmenų kasyklos įgulos audiologinio stebėjimo išlaidos yra maždaug 3 500–5 000 USD per metus – šios išlaidos išvengiamos, jei pavarų dėžės keliamas triukšmas užtikrina, kad aplinkos lygis būtų mažesnis nei 85 dB(A) veikimo lygis.

Kai sliekinės pavarų dėžės vis dar prasmingos – sąžiningas naudojimo atvejis

Sliekinės pavarų dėžės išlieka ekonomiškai teisingu pasirinkimu trims specifinėms kasybos reikmėms: periodiškai dirbantiems konvejeriams, veikiantiems mažiau nei 2000 valandų per metus, nuožulniams konvejeriams, kuriems reikalingas saugus stabdymas naudojant savaiminio užsifiksavimo sliekinę pavarą, ir erdvės ribotoms įrenginiams, kai stačiakampė įvesties / išvesties konfigūracija panaikina atskiro kūginio krumpliaračio komplekto poreikį.Per pastaruosius 3 metus dviejuose tokiuose pritaikymuose naudojau sliekines pavarų dėžes ir abi veikia taip, kaip numatyta.

Pirma, su pertraukiamu režimu: Indonezijos anglių kasykloje esantis konvejeris, skirtas techninei priežiūrai, veikia 3–4 valandas per dieną, maždaug 1 200 valandų per metus. Esant tokiam apkrovimui, 5 metų elektros energijos sąnaudų skirtumas tarp planetarinės ir sliekinės pavarų dėžės yra maždaug 1 500 USD – nepakankamai, kad būtų galima pateisinti 4 800 USD didesnę planetinės pavarų dėžės kainą.Yining hidraulinė planetinė pavarų dėžėEkonominiai rodikliai yra palankesni tiems atvejams, kai metinis darbo laikas viršija 4000 valandų.

Antra, savaime užsifiksuojantys: nuožulniems konvejeriams (medžiagą transportuojantiems žemyn) reikalingas saugus stabdymas, nes stabdžių gedimas sukelia nekontroliuojamą juostos pagreitį. Sliekinės pavarų dėžės, kurių perdavimo skaičius didesnis nei 40:1, yra iš esmės savaime užsifiksuojančios – ratas negali varyti slieko atgal – todėl užtikrinamas pasyvus stabdymo mechanizmas, nepriklausomas nuo elektros energijos, hidraulinio slėgio ar valdymo sistemos funkcijų. Dėl to saugai svarbiose nuožulnių konvejerių taikomosiose sistemose efektyvumas sumažėja 10–15 %.

Trečia, erdvės apribojimai: sliekinės pavarų dėžės stačiakampė konfigūracija telpa konvejerio galvutės rėmo erdvėse, kur linijinei planetarinei pavarai reikėtų atskiro kūginės pavaros komplekto, pridedant 2 000–4 000 USD ir 200–400 mm ašies ilgio. Informacijos apie savaime užsifiksuojančius ir erdvės apribojimų atvejus rasite apsilankęYining hidraulinės pavarų dėžės ir variklio sprendimaikonkrečioms programoms pritaikytoms konfigūracijoms.