Кіраўнікі па тэхнічным абслугоўванні горназдабыўнога парку кар'ераў выбіраюць дэталі GET з загартаванымі рэжучымі краямі для аперацый бульдозернага штурхання

Што я даведаўся пра спецыфікацыю GET для кар'ерных бульдозераў пасля 10 гадоў паставак зношаных дэталяў для горназдабыўной прамысловасці

Калі я ўпершыню пачаў пастаўляць інструменты для апрацоўкі грунту (GET) для кар'ераў у 2015 годзе, найбольш распаўсюджанай памылкай, якую я бачыў у кіраўнікоў па тэхнічным абслугоўванні кар'ернага парку, было вызначэнне рэжучых краёў GET выключна па цане — купля самага таннага варыянту, які падыходзіў бы іх абсталяванню, без уліку абразіўнасці кар'ернага матэрыялу, колькасці гадзін працы ў дзень або агульнага кошту спажывання GET на працягу тэрміну службы абсталявання. Вынікам быў альбо заўчасны знос (калі нізкамаркіраваная сталь выкарыстоўвалася ва ўмовах высокага ізаляцыі), альбо празмерны кошт (калі высакаякасныя наканечнікі з карбіду вальфраму выкарыстоўваліся ва ўмовах нізкага ізаляцыі, дзе стандартнай тэрмаапрацаванай сталі было б дастаткова).

За апошнія 10 гадоў я пастаўляў прадукцыю GET кар'ерам па ўсёй Паўднёва-Усходняй Азіі, Блізкім Усходзе і Цэнтральнай Азіі, пачынаючы ад невялікіх сямейных вапняковых кар'ераў, якія здабываюць 50 000 тон у год, і заканчваючы буйнымі гранітнымі кар'ерамі, якія здабываюць 2 мільёны тон у год. Я праводзіў даследаванні хуткасці зносу, аналізаваў агульны кошт спажывання GET на тону перавезенага матэрыялу і працаваў з камандамі па тэхнічным абслугоўванні, каб аптымізаваць інтэрвалы замены GET і практыкі эксплуатацыі. Я зразумеў, што спецыфікацыя GET - гэта інжынернае рашэнне, заснаванае на дадзеных, а не рашэнне аб куплі, і што правільная спецыфікацыя можа знізіць агульны кошт GET на 30-50% у параўнанні з наіўнай спецыфікацыяй, заснаванай на найменшых пачатковых выдатках.

Разуменне тэхналогіі GET: сістэмы з аднасталёвай трубой супраць зварных наканечнікаў

Інструменты для ўзаемадзеяння з грунтам для кар'ерных бульдозераў даступныя ў двух асноўных канфігурацыях сістэм: аднасталёвая (дзе адаптар і рэжучая абза ўяўляюць сабой адзіны літы або каваны кампанент) і зварная наканечнік (дзе асобна адліты наканечнік прывараны або механічна замацаваны на сталёвым адаптары). Выбар паміж гэтымі сістэмамі мае істотныя наступствы для эксплуатацыйных выдаткаў, практыкі тэхнічнага абслугоўвання і рызыкі, звязаныя з абсталяваннем.

Сістэмы GET з адной сталі

Сістэмы GET з адной сталі з'яўляюцца традыцыйнай канструкцыяй для рэжучых абзоў бульдозераў і застаюцца стандартам у многіх кар'ерах. Увесь кампанент — ад фіксуючага механізму, які злучаецца з хваставіком адвала бульдозера, да рэжучай абзы, якая кантактуе з кар'ерным матэрыялам, — выраблены з суцэльнага кавалка тэрмаапрацаванай легаванай сталі. Калі рэжучая абза зношваецца або ламаецца, увесь кампанент здымаецца і замяняецца новым.

Перавагі сістэм з аднасталёвай сталі заключаюцца ў прастаце (няма зварных швоў, якія трэба абслугоўваць, няма неабходнасці правяраць мацавання наканечніка, а таксама няма рызыкі страты наканечніка падчас працы) і надзейнасці (правільна ўсталяваная аднасталёвая газонаканечная рэзка не выйдзе з ладу такім чынам, што пашкодзіць лязо). Недахопам з'яўляецца кошт: калі рэжучая абза зношваецца пасля 200-600 гадзін працы, увесь кампанент, уключаючы адаптарную частку, якая зусім не зношвалася, павінен быць заменены. Для кар'ерных матэрыялаў з высокай устойлівасцю да зносу, дзе рэжучая абза хутка зношваецца, гэта азначае замену адаптара, які не зношваецца на 70-80%, кожныя 200-400 гадзін, што з'яўляецца эканамічна невыгодным.

Сістэмы GET са зварнымі наканечнікамі

Сістэмы GET са зваранымі наканечнікамі вырашаюць праблему эканамічнай неэфектыўнасці сістэм з адной сталі, аддзяляючы зношвальны кампанент (наканечнік) ад канструкцыйнага кампанента (адаптара). Пры зношванні наканечніка замяняецца толькі наканечнік — адаптар застаецца ўсталяваным на адвале бульдозера, а новы наканечнік прыварваецца або механічна фіксуецца. Для кар'ерных аперацый з вялікім аб'ёмам гэта можа знізіць эксплуатацыйныя выдаткі GET на 30-40%, паколькі кошт адаптара амартызуецца за некалькі замен наканечнікаў.

Аднак, зварныя сістэмы наканечнікаў ствараюць рызыкі, якіх няма ў сістэмах з аднасталёвай сталі. Зварное шво паміж наканечнікам і адаптарам — гэта крытычна важнае структурнае злучэнне, якое падвяргаецца высокім цыклічным нагрузкам ад тэмпературы і ізаляцыі кар'ернага матэрыялу. Калі зварное шво не выканана ў адпаведнасці са спецыфікацыямі горных работ (звычайна AWS D14.1 або эквівалент), або калі зварное шво не правяраецца рэгулярна на наяўнасць расколін і стомленасці матэрыялу, пашкоджанне зварнога шва наканечніка падчас эксплуатацыі можа прывесці да яго адлому і ператварэння ў хуткасны снарад у кар'еры, або можа прывесці да пашкоджання адвала бульдозера, кошт рамонту якога ў 5-10 разоў перавышае кошт дэталі GET. Па маім вопыце, рызыка пашкоджання зварнога шва з'яўляецца асноўнай прычынай, па якой некаторыя аператары кар'ераў аддаюць перавагу сістэмам з аднасталёвай сталі — яны згаджаюцца на больш высокі кошт за замену ў абмен на ліквідацыю рызыкі пашкоджання зварнога шва.

Трэцім варыянтам, які дазваляе пазбегнуць як неэфектыўнасці выдаткаў на адзінарную сталёвую канструкцыю, так і рызыкі зваркі зваранага наканечніка, з'яўляецца сістэма механічнай фіксацыі наканечніка, пры якой наканечнік утрымліваецца ў адаптары з дапамогай механічнай сістэмы ўтрымання (фіксуючага штыфта, кольца SetRing або клінавай сістэмы), а не зваркай. Наканечнікі з механічнай фіксацыяй можна змяніць за 5-10 хвілін (у параўнанні з 30-60 хвілінамі для зваранага наканечніка), і яны цалкам ліквідуюць рызыку разбурэння зварнога шва, але патрабуюць рэгулярнай праверкі і абслугоўвання блакавальнага механізму, каб гарантаваць, што наканечнікі не будуць страчаны падчас працы. Я ўсё часцей рэкамендую сістэмы механічнай фіксацыі для кар'ерных аперацый, дзе якасць абслугоўвання зменлівая і дзе наступствы страты наканечніка сур'ёзныя.

Выбар маркі матэрыялу ў залежнасці ад абразіўнасці кар'ернага матэрыялу

Абразіўнасць кар'ернага матэрыялу з'яўляецца асноўным фактарам пры выбары маркі матэрыялу GET, і супастаўленне маркі матэрыялу з абразіўнасцю з'яўляецца найважнейшым рашэннем пры распрацоўцы спецыфікацыі GET. Абразіўнасць кар'ерных матэрыялаў вымяраецца стандартызаванымі лабараторнымі выпрабаваннямі: выпрабаванне на абразіўнасць у Лос-Анджэлесе (LA75) вымярае страту масы стандартызаванага сталёвага ўзору пасля 500 абаротаў з кар'ерным матэрыялам; індэкс абразіўнасці Серчара (CAI) вымярае цвёрдасць кар'ернага матэрыялу пры драпінах на сталёвым іглах. Абодва выпрабаванні даюць карысныя дадзеныя, і я звычайна выкарыстоўваю LA75 у якасці асноўнага параметра спецыфікацыі, таму што ён лепш карэлюе са тэрмінам службы GET, згодна з маім вопытам працы ў палявых умовах.

Матэрыялы з нізкай абразіўнасцю (вапняк, мармур, гіпс)

Вапняковыя, мармуровыя і гіпсавыя кар'еры маюць значэнні LA75 у дыяпазоне 20-30 (што азначае, што матэрыял выклікае страту масы на 20-30% у выпрабаванні LA75) і індэксы Cerchar 0,5-1,5. Гэтыя матэрыялы адносна мяккія і выклікаюць умераны абразіўны знос рэжучых краёў GET. Для гэтых ужыванняў я выбіраю тэрмаапрацаваныя рэжучыя краю з нізкалегіраванай сталі з цвёрдасцю па Брынелю 400-500 HB, што забяспечвае дастатковы тэрмін службы (300-600 гадзін працы на адзін камплект наканечнікаў для бульдозераў магутнасцю 320 к.с.) пры самай нізкай адпаведнай цане. Наканечнікі з карбіду вальфраму або хрому, як правіла, не рэнтабельныя ў нізкаабразіўных матэрыялах, паколькі паступовае павелічэнне тэрміну службы не апраўдвае павелічэнне кошту дэталі ў 3-5 разоў.

Матэрыялы сярэдняй абразіўнасці (пяшчанік, жвір, жалезная руда)

Пяшчанік, некаторыя жвіровыя фарміраванні і радовішчы жалезнай руды ніжэйшага гатунку маюць значэнні LA75 у дыяпазоне 40-60 і індэксы Cerchar 2,0-3,5. Гэтыя матэрыялы выклікаюць значны абразіўны знос, які хутка пагаршае якасць стандартнай тэрмічна апрацаванай сталі. Для гэтых ужыванняў я выбіраю тэрмічна апрацаваную сярэднелегаваную сталь з даданнем хрому (звычайна 2-4% хрому) для павышэння цвёрдасці і зносаўстойлівасці, з цвёрдасцю па Брынелю 500-600 HB. Даданне хрому павялічвае кошт прыблізна на 15-25% у параўнанні са стандартнай тэрмічна апрацаванай сталлю, але падаўжае тэрмін службы на 50-100%, што робіць яе эканамічна эфектыўнай для прымянення ў матэрыялах сярэдняй абразіўнасці. Акрамя таго, я выбіраю накладку з карбіду хрому на рэжучую абзу для найбольш эканамічна эфектыўнага рашэння ў матэрыялах сярэдняй абразіўнасці — накладка забяспечвае павярхоўную цвёрдасць 600-700 HB, у той час як падкладка застаецца трывалай легаванай сталлю.

Высокаабразіўныя матэрыялы (граніт, базальт, кварцыт)

Граніт, базальт, кварцыт і некаторыя цвёрдыя жалезныя руды маюць значэнні LA75 у дыяпазоне 70-100 і індэксы Cerchar 4,0-6,0. Гэтыя матэрыялы з'яўляюцца аднымі з самых абразіўных прыродных матэрыялаў, якія сустракаюцца ў кар'ерах, і стандартная тэрмаапрацаваная сталь GET можа зношвацца ўсяго за 50-100 гадзін працы ў гэтых умовах. Для прымянення з высокай абразіўнасцю я выбіраю кампазітныя наканечнікі з карбіду вальфраму (з аб'ёмнай цвёрдасцю 1500-1800 HB) або запатэнтаваныя абразіўна-ўстойлівыя сплаўныя пласціны з ультравысокай цвёрдасцю (паверхня 650-700 HB). Кошт гэтых прэміяльных матэрыялаў у 3-10 разоў перавышае кошт стандартнай тэрмаапрацаванай сталі, але падоўжаны тэрмін службы (1000-4000 гадзін працы ў залежнасці ад канкрэтнай маркі матэрыялу і абразіўнасці кар'ернага матэрыялу) робіць іх найбольш эканамічна эфектыўным варыянтам, калі ўлічваць поўны кошт прастояў, працы і страты прадукцыйнасці.

Рэальны кошт зносу GET у кар'ерных аперацыях

Кошт зносу газаразмеркавальных каткоў (ГТК) у кар'ерах значна вышэйшы, чым большасць кіраўнікоў кар'ераў разумеюць, таму што прамы кошт дэталяў складае толькі частку ад агульнага кошту. Паводле майго досведу аналізу дадзеных аб кошце ГТК з кар'ераў у розных краінах, агульны кошт зносу ГТК раскладваецца прыблізна наступным чынам: 20-30% - гэта прамы кошт дэталяў ГТК (наканечнікі, адаптары, рэжучыя кромкі); 30-40% - гэта кошт прастою для замены ГТК і абслугоўвання адвалу; і 40-50% - гэта кошт страты прадукцыйнасці плюс другасныя пашкоджанні канструкцыі адвала бульдозера, выкліканыя зношанасцю ГТК пры працы пасля рэкамендаванай кропкі замены.

Уплыў зношанага GET на прадукцыйнасць

Калі рэжучыя кромкі газонакалібернай трэйлеры зношваюцца вышэй за рэкамендаваную кропку змены, эфектыўнасць штурхання бульдозера значна зніжаецца. Бульдозер з належным чынам абслугоўванай газонакалібернай трэйлерай можа перамяшчаць на 15-25% больш матэрыялу ў гадзіну, чым такая ж машына са зношанай газонакалібернай трэйлерай, якая працуе ў тых жа ўмовах. Гэтая страта прадукцыйнасці не заўсёды відавочная, бо яна паступова назапашваецца па меры зносу газонакалібернай трэйлеры, але на працягу поўнага вытворчага дня розніца паміж належным чынам абслугоўванай і зношанай газонакалібернай трэйлерай можа азначаць скарачэнне штодзённага перамяшчэння матэрыялу на 10-20%, што пры цане на ўваходзе ў кар'ер у 10-30 долараў ЗША за тону складае 1000-5000 долараў ЗША ў дзень страты даходу для кар'ернай кампаніі сярэдняга памеру.

Другасныя пашкоджанні, выкліканыя зношанай газонаканечнай абразіўнай сістэмай (GET), мабыць, з'яўляюцца найбольш недаацэненым кампанентам выдаткаў. Калі рэжучая абза зношваецца да такой ступені, што яна больш не забяспечвае вострай паверхні рэзання, адвал бульдозера пачынае наязджаць на матэрыяле, а не чыста яго праразаць. З-за гэтага адвал датыкаецца паверхні зямлі, а пласціны крыла драпаюцца аб неразрэзаны матэрыял, што паскарае знос ніжніх пласцін адвала, пласцін крыла і злучэнняў штурхача. Я бачыў рамонт канструкцыі адвала бульдозера, які каштаваў 8000-25 000 долараў ЗША — у пяць-дзесяць разоў больш за гадавы кошт GET, — і быў выкліканы эксплуатацыяй са зношанай GET пасля рэкамендаванага тэрміну замены.

Планаванне інтэрвалаў змен для аперацый кар'ернага парку GET

Інтэрвал замены GET для кар'ерных бульдозераў павінен грунтавацца на вымераным зносе, а не на фіксаваным графіку, паколькі абразіўнасць кар'ернага матэрыялу адрозніваецца ў залежнасці ад участкаў кар'ера, уступаў і сезонаў. Аднак большасці кар'ерных аперацый патрэбна адпраўная кропка для планавання тэхнічнага абслугоўвання, і я прапаную наступныя рэкамендацыі ў залежнасці ад тыпу кар'ернага матэрыялу і класа памеру бульдозера, з рэкамендацыяй аператарам карэктаваць інтэрвалы ў залежнасці ад фактычных палявых вымярэнняў.

Пратакол праверкі

Я рэкамендую праводзіць візуальны агляд GET пры кожнай змене змены — звычайна кожныя 8 ці 12 гадзін працы — на гэта ў падрыхтаванага аператара або тэхніка па тэхнічным абслугоўванні патрабуецца каля 5 хвілін. Пры праверцы неабходна праверыць: знос кончыка наканечніка (вымерайце астатнюю даўжыню кончыка ад кончыка наканечніка да пляча адаптара — заменіце, калі яна знаходзіцца ў межах 10 мм ад пляча адаптара); бачныя расколіны (шукайце расколіны, якія ідуць ад кончыка наканечніка да інтэрфейсу адаптара — любая расколіна даўжынёй больш за 5 мм патрабуе неадкладнай замены наканечніка); утрыманне наканечніка (для сістэм з механічнай блакіроўкай і зварнымі наканечнікамі пераканайцеся, што наканечнікі надзейна замацаваны, а механізм утрымання цэлы); і стан адаптара (праверце наяўнасць пагнутых або зношаных паверхняў фіксацыі адаптара, якія могуць перашкаджаць правільнай пасадцы наканечніка).

Запланаваныя інтэрвалы змен

Для першапачатковага планавання тэхнічнага абслугоўвання я рэкамендую наступныя інтэрвалы замены GET у якасці адпраўных пунктаў, скарэкціраваныя на аснове фактычных дадзеных праверкі: для бульдозераў класа 320 к.с. (тыповыя для сярэдніх вапняковых кар'ераў) у вапняку (LA75 20-30): замяняйце наканечнікі праз 300-500 гадзін працы; у пясчаніку (LA75 40-60): замяняйце наканечнікі праз 200-400 гадзін працы; у граніце/базальце (LA75 70-100): замяняйце наканечнікі праз 100-200 гадзін працы наканечнікамі з карбіду вальфраму. Для бульдозераў класа 520 к.с. (тыповыя для буйных кар'ераў): павялічце вышэйпаказаныя інтэрвалы прыблізна ў 0,8 раза, паколькі больш буйное абсталяванне мае больш высокі кошт GET за гадзіну працы з-за большага памеру наканечнікаў.

Каб даведацца пра стандарты зносаўстойлівых дэталяў горназдабыўнога абсталявання, звярніцеся даІСО 10414стандарты абсталявання для свідравання горных парод іSAE Internationalрэкамендацыі па спецыфікацыях зношваемых дэталяў для землерабочай тэхнікі.

Часта задаваныя пытанні

У чым розніца паміж сістэмамі GET з аднасталёвым і зварным наканечнікам для кар'ерных бульдозераў?

Сістэмы GET з адной сталі выкарыстоўваюць цэльныя адлітыя або каваныя кампаненты, дзе адаптар і рэжучая абза з'яўляюцца адным цэлым — калі рэжучая абза зношваецца, увесь кампанент замяняецца, уключаючы нязношаны адаптар. Сістэмы са зварнымі наканечнікамі выкарыстоўваюць асобна адліты наканечнік, які прыварваецца або механічна фіксуецца на сталёвым адаптары — пры зносе замяняецца толькі зношаны наканечнік, што зніжае эксплуатацыйныя выдаткі на 30-40%. Аднасталёвыя сістэмы прапануюць прастату і нулявую рызыку страты наканечніка; зварныя наканечнікі зніжаюць выдаткі, але ўносяць рызыку разрыву зварнога шва. Сістэмы з механічнай фіксацыяй наканечніка прапануюць трэці варыянт — замену наканечніка без зваркі і без рызыкі разрыву зварнога шва.

Як клас матэрыялу ўплывае на тэрмін службы рэжучых кромак GET у кар'ерах?

Марка матэрыялу з'яўляецца асноўным фактарам, які вызначае тэрмін службы рэжучай абзы GET. Стандартная вугляродзістая сталь (300-400 HB) зношваецца за 100-200 гадзін у абразіўным кар'ерным вапняку. Тэрмічна апрацаваная нізкалегіраваная сталь (450-550 HB) падаўжае тэрмін службы да 300-500 гадзін. Хромава-карбіднае пакрыццё (600-700 HB) падаўжае тэрмін службы да 600-1000 гадзін. Кампазітныя наканечнікі з карбіду вальфраму (1500-1800 HB) могуць падоўжыць тэрмін службы да 2000-4000 гадзін у цяжкіх абразіўных умовах. Правільная марка павінна адпавядаць індэксу абразіўнасці кар'ернага матэрыялу LA75 або Cerchar — выкарыстанне высакаякаснага матэрыялу ў матэрыяле з нізкім утрыманнем абразіўнасці прыводзіць да марнавання грошай, у той час як выкарыстанне стандартнай сталі ў матэрыяле з высокім утрыманнем абразіўнасці прыводзіць да празмернага зносу і другасных пашкоджанняў.

Які рэальны кошт зносу GET у кар'ерах?

Агульны кошт зносу газаадбойнай машыны ўключае: (1) Прамы кошт дэталяў газаадбойнай машыны — 20-30% ад агульнай сумы; (2) Кошт працы па замене — 30-40% ад агульнай сумы (2-4 гадзіны прастою на адну замену); (3) Страта прадукцыйнасці з-за зношанай газаадбойнай машыны, што зніжае эфектыўнасць штурхання на 15-25% — 20-30% ад агульнай сумы; (4) Другаснае пашкоджанне пласцін крыла адвала, рычагоў штурхання і ніжніх зношвальных пласцін — 20-30% ад агульнай сумы. Агульны кошт можа дасягаць 3-8 долараў ЗША за гадзіну працы ў цяжкіх кар'ерных умовах. Кошт рамонту канструкцыі адвала, выкліканы працай са зношанай газаадбойнай машынай пасля рэкамендаванай кропкі замены, можа дасягаць 8000-25000 долараў ЗША за адну замену — у 5-10 разоў перавышае гадавы кошт газаадбойнай машыны.

Як абразіўнасць распаўсюджаных кар'ерных матэрыялаў уплывае на выбар GET?

Абразіўнасць кар'ерных матэрыялаў моцна вар'іруецца: для мяккага вапняка (LA75 20-30, Cerchar 0.5-1.0) выкарыстоўваецца тэрмаапрацаваная сталь трываласцю 450-500 HB з тэрмінам зносаўстойлівасці 300-600 гадзін. Для пяшчаніку і жвіру сярэдняй абразіўнасці (LA75 40-60, Cerchar 2.0-3.0) патрабуецца хромава-карбіднае пакрыццё трываласцю 550-650 HB з тэрмінам зносаўстойлівасці 300-500 гадзін. Для граніту і базальту высокай абразіўнасці (LA75 70-100, Cerchar 4.0-6.0) патрабуюцца наканечнікі з карбіду вальфраму або сплавы звышвысокай цвёрдасці (650-700 HB) з тэрмінам зносаўстойлівасці 400-2000 гадзін у залежнасці ад маркі. Заўсёды правярайце або атрымлівайце дадзеныя LA75/Cerchar для вашага канкрэтнага кар'ернага матэрыялу, перш чым вызначаць марку матэрыялу GET.

Які інтэрвал змены GET павінны выкарыстоўваць кіраўнікі кар'ернага парку для бульдозераў?

Інтэрвалы замены павінны грунтавацца на вымераным зносе, а не на каляндарным часе. Для бульдозераў класа 320 к.с. у вапняку: 300-500 гадзін працы на адзін камплект наканечнікаў. У пясчаніку: 200-400 гадзін працы. У граніце/базальце: 100-200 гадзін працы з наканечнікамі з карбіду вальфраму. Для бульдозераў класа 520 к.с. інтэрвалы неабходна скараціць прыблізна на 20%. Правярайце наканечнік пры кожнай змене (кожныя 8-12 гадзін) і замяняйце, калі наканечнік зношаны да 10 мм ад пляча адаптара, любая бачная расколіна ад наканечніка да адаптара перавышае 5 мм або страта вагі перавышае 15% ад першапачатковай. Эксплуатацыя пасля заканчэння гэтых парогаў значна павялічвае рызыку другасных пашкоджанняў.