¿Qué hace que un sistema de transmisión por orugas para minería de superficie sea único en toda la industria de equipos?
Una minadora de superficie (también llamada minadora de superficie continua o cortadora de roca) es una máquina autopropulsada sobre orugas con un tambor de corte transversal montado debajo del cuerpo de la máquina. A medida que la máquina avanza, el tambor gira y corta el mineral o la roca a una profundidad de 200 a 650 mm por pasada, cargando el material cortado en una cinta transportadora que lo descarga hacia un lado o hacia atrás. Caja de cambios planetaria de transmisión por orugas La fuerza que impulsa este avance se enfrenta a una combinación de exigencias que ninguna otra máquina de orugas encuentra:
Las grandes excavadoras de superficie pesan entre 100 y 230 toneladas, más que la mayoría de las grúas sobre orugas y comparables a las excavadoras mineras más grandes. Pero a diferencia de una excavadora (que avanza en pasadas cortas), la excavadora de superficie avanza continuamente cientos de metros a velocidad de corte. Las orugas soportan este peso con un par motor constante casi máximo durante toda la longitud de corte.
La velocidad del tambor de corte está determinada por las RPM del motor. El tamaño de los fragmentos del producto viene determinado por la velocidad de avance: la distancia que avanza la máquina entre cada contacto de los dientes del tambor. Si avanza demasiado rápido, se obtienen fragmentos de gran tamaño que superan las especificaciones. Si avanza demasiado lento, se genera un exceso de polvo y partículas finas que reducen el rendimiento del producto recuperable. El sistema de accionamiento de las orugas debe mantener la velocidad de alimentación dentro de ±5% del valor objetivo para cumplir con el rango de tamaño de producto deseado.
Las máquinas mineras de superficie operan prácticamente las 24 horas del día, deteniéndose solo para los cambios de turno, el reemplazo de dientes y el repostaje. Sus orugas se mueven en una nube continua de polvo fino de roca, más abrasivo que cualquier suelo natural. Este polvo penetra en cada sello, cada respiradero y cada hueco de la carcasa, convirtiendo a la máquina minera de superficie en el entorno de ingestión de polvo más agresivo para cualquier máquina de orugas del mundo.
Fuerza de reacción del tambor de corte: la carga sostenida que empequeñece la resistencia a la rodadura.
El tambor de corte de una gran máquina minera de superficie funciona con una potencia de motor dedicada de entre 500 y 1200 kW. A medida que los dientes del tambor entran en contacto con la roca, la fuerza de reacción horizontal empuja la máquina hacia atrás, exactamente como una zanjadora, pero con una magnitud de fuerza de 3 a 10 veces mayor, ya que el tambor corta roca sólida a lo largo de un ancho de entre 2,2 y 4,2 metros a profundidades de entre 200 y 650 mm.
| Clase de máquina | Peso (t) | Potencia del tambor (kW) | Reacción del tambor (kN) | Velocidad de alimentación | Par de vía/Lateral |
|---|---|---|---|---|---|
| Mediano (tambor de 2200 mm) | 100 – 140 | 500 – 700 | 200 – 350 | 5 – 25 m/min | 60.000 – 110.000 Nm |
| Tambor grande (3800 mm) | 180 – 230 | 800 – 1200 | 350 – 600 | 3 – 18 m/min | 120.000 – 200.000 Nm |
La reacción del tambor predomina por un margen aún mayor que la de las zanjas: En una excavadora de superficie de 200 toneladas que corta piedra caliza a 400 mm de profundidad, la fuerza de reacción del tambor es de 400 kN (200 kN por oruga). La resistencia a la rodadura a 4% sobre un banco compactado es de 200 000 x 9,81 x 0,04 / 2 = 39 240 N por oruga. La reacción del tambor (200 000 N) es 5,1 veces La resistencia a la rodadura —es decir, la herramienta de corte, no el peso de la máquina— determina el par de transmisión de la oruga. Una transmisión de oruga dimensionada únicamente para el peso de la máquina sería insuficiente en un factor de 5.
Velocidad de alimentación y calidad del producto: el vínculo directo entre la precisión del accionamiento de la vía y los ingresos.
A diferencia de cualquier otra aplicación de accionamiento por orugas, donde la precisión de la velocidad solo afecta al rendimiento de la máquina, la velocidad de avance de la minadora de superficie afecta directamente al valor del producto extraído. Esto se debe a que el tamaño de los fragmentos producidos por el tambor de corte depende de dos variables: la velocidad del tambor (fija) y la velocidad de avance de la máquina (controlada por el sistema de accionamiento por orugas).
Cada diente del tambor produce una viruta más gruesa. Los fragmentos superan el tamaño especificado. El material de gran tamaño requiere trituración secundaria, lo que añade un paso de procesamiento que la excavadora de superficie debía eliminar. El coste de la trituración secundaria puede consumir entre 15 y 251 toneladas métricas de los ahorros de combustible que justificaban el uso de la excavadora de superficie en lugar de la perforación y voladura.
Cada diente vuelve a cortar el material ya fracturado, produciendo polvo y finos de tamaño inferior al mínimo útil. En la minería del carbón, el exceso de finos reduce la recuperación del producto comercializable entre 5 y 151 TP3T. En la producción de áridos, los finos de menos de 4 mm tienen una décima parte del valor de la fracción objetivo de 20 a 40 mm. Cada punto porcentual de desviación en la velocidad de alimentación supone una pérdida de ingresos.
Con la velocidad de alimentación correcta, entre 70 y 851 TP3T del material cortado se encuentran dentro del rango de tamaño objetivo y pueden cargarse directamente en camiones de transporte sin procesamiento secundario. Esta capacidad de "corte a medida" es la principal ventaja económica de la minería a cielo abierto frente a la perforación y voladura. El sistema de accionamiento por orugas que mantiene una velocidad de alimentación constante de ±51 TP3T es el componente que proporciona esta ventaja.
Dimensionamiento de la transmisión de orugas para una excavadora de superficie de gran tamaño.
Con 180.000 Nm por oruga, el accionamiento de las orugas de la minera de superficie se aproxima al par de la más grande. Caja de cambios planetaria Ever-Power de Corea Modelos de catálogo. Para las máquinas mineras de superficie más grandes (más de 230 toneladas, tambor de 1200 kW), puede ser necesario un sistema de accionamiento de doble oruga por lado o una ingeniería personalizada que vaya más allá del catálogo estándar.
Ingestión de polvo: el entorno más abrasivo al que se enfrenta cualquier conductor de vehículos todoterreno.
El polvo de roca procedente del tambor de corte envuelve toda la máquina. Los sistemas de transmisión de las orugas, montados a nivel del suelo detrás del tambor de corte, funcionan en una suspensión continua en el aire de partículas de 10 a 100 micras; partículas lo suficientemente pequeñas como para sortear los respiraderos estándar y lo suficientemente grandes como para desgastar los dientes de los engranajes y las superficies de los cojinetes si entran en el baño de aceite.
Concentración de polvo en suspensión en la superficie de la carcasa de la oruga durante el corte: de 500 a 5000 mg/m³ — de 50 a 500 veces el límite de exposición ocupacional para polvo respirable. No se trata de una exposición ocasional; es continua durante cada hora de corte. El polvo está compuesto por partículas de roca recién fracturadas con bordes afilados y angulares, mucho más abrasivas que las partículas de suelo natural erosionadas del mismo tamaño.
Una válvula de ventilación estándar en un sistema de orugas para minería a cielo abierto permite la entrada de entre 50 y 200 mg de polvo de roca por hora al baño de aceite debido a la ventilación térmica normal. Durante un intervalo de cambio de aceite de 500 horas, la masa de polvo acumulada es de 25 a 100 gramos, suficiente para elevar el recuento de partículas de aceite por encima de la norma ISO 22/20/17 y alcanzar un rango en el que la vida útil de los cojinetes se reduce entre 50 y 70%. Los sistemas de ventilación presurizados y filtrados reducen la entrada a menos de 5 mg por hora, lo que prolonga la limpieza del aceite a niveles aceptables durante todo el intervalo de cambio.
Tres modos de fallo específicos de los sistemas de accionamiento de orugas de las mineras de superficie
El modo de fallo predominante. El polvo fino de roca (de 10 a 100 micras, angular, recién fracturado) entra en el baño de aceite a través de las interfaces del respiradero y del sello. Una vez suspendidas en el aceite, estas partículas actúan como un compuesto de pulido continuo en la superficie de cada diente de engranaje, cada pista de rodadura del cojinete y cada cara del sello. Las tasas de desgaste en el servicio de minería a cielo abierto son de 3 a 8 veces mayores que en el servicio de excavadoras en sitios limpios con el mismo par motor, no porque el par motor sea diferente, sino porque el aceite se contamina desde la primera hora de funcionamiento.
Las máquinas mineras de superficie operan de 18 a 22 horas diarias. Con un par motor sostenido de 167 000 Nm mediante una transmisión planetaria de 3 etapas con una eficiencia de 94%, el aporte continuo de calor es considerable, comparable al de una excavadora en empuje sostenido, pero durante 3 a 4 veces más tiempo. La temperatura del aceite de la transmisión de las orugas se estabiliza entre 80 y 100 grados Celsius durante el corte y se mantiene así durante toda la jornada, sin la reducción de temperatura que experimentan los camiones volquete en sus viajes de regreso vacíos o las excavadoras durante los periodos de inactividad.
A medida que los dientes de los engranajes se desgastan por la contaminación del polvo y la carga constante, aumenta la holgura. Esta holgura creciente produce fluctuaciones en la velocidad de avance durante las transiciones de dureza de la roca: la máquina avanza bruscamente al entrar en una zona blanda (la compensación de la holgura acelera la respuesta) y se detiene al entrar en una zona dura (la holgura retrasa la transmisión del par). Estas fluctuaciones, invisibles para el operador, producen bandas alternas de material sobredimensionado y subdimensionado en la superficie de corte, visibles en la descarga de la cinta transportadora, pero atribuibles únicamente mediante la medición de la holgura del accionamiento de la oruga.
Caja de engranajes planetarios de transmisión por orugas para minadores de superficie: preguntas frecuentes
Korea Ever-Power ofrece reductores planetarios para orugas de minadoras de superficie con par motor de 60 000 a 200 000 Nm, equipados con respiraderos presurizados, refrigeración externa y una precisión de avance propia de la calidad del producto. Indique el modelo de su minadora de superficie y el material de corte principal para recibir una recomendación de especificación.
Editor: Cxm
