Réducteur planétaire à chenilles pour engins miniers de surface — Capacité de progression de 200 tonnes à travers la roche solide, en continu

Pas de forage. Pas de dynamitage. Pas de concassage secondaire au front de taille. L'excavatrice de surface remplace ces trois opérations par une seule machine qui avance et extrait le minerai directement du gisement. réducteur planétaire à chenilles Pour que cette machine de 200 tonnes puisse fonctionner correctement, elle doit maintenir une vitesse d'alimentation si précise que le produit coupé réponde aux spécifications de taille sans traitement supplémentaire.

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Les grandes excavatrices de surface pèsent entre 100 et 230 tonnes, soit plus que la plupart des grues sur chenilles et un poids comparable à celui des plus gros bulldozers miniers. Mais contrairement à un bulldozer (qui avance par courtes passes), l'excavatrice de surface progresse en continu sur des centaines de mètres à vitesse de coupe. Les chenilles supportent ce poids avec un couple quasi maximal et constant sur toute la longueur de coupe.

La vitesse du tambour de coupe est fixée par le régime moteur. La taille des fragments de produit est déterminée par la vitesse d'avance, c'est-à-dire la distance parcourue par la machine entre deux engrènements successifs des dents du tambour. Une vitesse trop élevée produit des fragments trop gros, non conformes aux spécifications. Une vitesse trop faible génère une quantité excessive de poussière et de fines, réduisant ainsi le rendement de produit récupérable. Le système d'entraînement par chenilles doit maintenir la vitesse d'avance à ±5% de la valeur cible afin de respecter la plage de tailles de produit requise.

Les engins miniers de surface fonctionnent quasiment 24 heures sur 24, ne s'arrêtant que pour les changements d'équipe, le remplacement des dents et le ravitaillement. Leurs chenilles évoluent dans un nuage continu de fine poussière de roche, plus abrasive que n'importe quel sol naturel. Cette poussière s'infiltre dans chaque joint, chaque aération et chaque interstice du carter, faisant de l'engin minier de surface l'environnement le plus abrasif au monde pour l'ingestion de poussière de tous les engins à chenilles.

Chaque dent du tambour découpe un copeau plus épais. Les fragments dépassent la taille cible. Les matériaux surdimensionnés nécessitent un concassage secondaire, ce qui ajoute une étape de traitement que l'excavatrice de surface était censée éliminer. Le coût de ce concassage secondaire peut absorber de 15 à 251 tonnes de carburant, soit l'équivalent des économies réalisées qui justifiaient l'utilisation de l'excavatrice de surface plutôt que le forage et le dynamitage.

Chaque dent recoupe le matériau déjà fracturé, produisant poussières et fines inférieures à la taille minimale utile. Dans l'extraction du charbon, un excès de fines réduit le rendement en produit commercialisable de 5 à 151 tonnes. Dans la production de granulats, les fines inférieures à 4 mm ont dix fois moins de valeur que la fraction cible de 20 à 40 mm. Chaque pour cent de sous-débit d'alimentation engendre une perte de revenus.

Avec un débit d'alimentation optimal, 70 à 851 tonnes de matériau extrait se situent dans la plage de granulométrie cible et peuvent être chargées directement sur des camions de transport sans traitement secondaire. Cette capacité de découpe à la dimension souhaitée constitue le principal avantage économique de l'exploitation minière à ciel ouvert par rapport au forage et au dynamitage. Le système d'entraînement par chenilles, qui assure une constance du débit d'alimentation de ±51 tonnes, est l'élément clé de cet avantage.

Concentration de poussières en suspension à la surface du carter de chenilles pendant la coupe : 500 à 5 000 mg/m³ – soit 50 à 500 fois la limite d’exposition professionnelle pour les poussières respirables. Il ne s’agit pas d’une exposition occasionnelle ; elle est continue pendant toute la durée de la coupe. La poussière est composée de particules de roche fraîchement fracturées, aux arêtes vives et anguleuses, beaucoup plus abrasives que les particules de sol naturel altéré de même taille.

Une soupape de ventilation standard sur un système d'entraînement de chenilles utilisé dans les mines à ciel ouvert laisse passer de 50 à 200 mg de poussière de roche par heure dans le bain d'huile par ventilation thermique normale. Sur un intervalle de vidange d'huile de 500 heures, la masse de poussière accumulée est de 25 à 100 grammes, suffisante pour faire dépasser la concentration de particules dans l'huile la norme ISO 22/20/17 et atteindre un niveau où la durée de vie des paliers est réduite de 50 à 70%. Les systèmes de ventilation pressurisés et filtrés réduisent l'ingestion à moins de 5 mg par heure, maintenant ainsi la propreté de l'huile à des niveaux acceptables pendant toute la durée de l'intervalle de vidange.

Comment le couple moteur des chenilles d'une machine minière de surface se compare-t-il à celui d'un bulldozer de poids similaire ?

Une machine d'extraction de surface de 200 tonnes nécessite environ 167 000 Nm par chenille, une valeur comparable à celle d'un bulldozer minier de type D10/D11 (150 000 à 255 000 Nm). Cependant, la machine d'extraction génère 841 Nm de ce couple grâce à la réaction du tambour de coupe (à laquelle le bulldozer n'est pas confronté) et seulement 161 Nm par résistance au roulement. Le bulldozer, quant à lui, génère 1 001 Nm de son couple par poussée de la lame et par résistance au roulement. Conséquence technique : la transmission par chenille de la machine d'extraction de surface doit absorber des fluctuations de couple continues dues à la dureté variable de la roche (±20 à 301 Nm dues à l'outil de coupe), tandis que le couple du bulldozer est relativement stable. La charge fluctuante accélère la fatigue des dents d'engrenage par contact, contrairement à une charge constante de même valeur moyenne.

Quelle est la durée de vie typique d'un système d'entraînement de chenilles d'une machine minière de surface ?

La durée de vie des chenilles de surface, de 4 000 à 8 000 heures de fonctionnement, est inférieure à celle des chenilles d'excavatrices (8 000 à 12 000 heures), malgré des couples nominaux similaires. Cette réduction est due à trois facteurs cumulatifs : (1) la contamination par la poussière de roche accélère l'usure de 3 à 8 fois, (2) le cycle de fonctionnement quotidien de 18 à 22 heures accumule la fatigue plus rapidement chaque jour, et (3) les fluctuations de couple dues à la dureté variable de la roche induisent une fatigue de contact supérieure à celle produite par une charge constante. La gestion de l'huile (évents sous pression, vidanges toutes les 500 heures et surveillance des particules d'huile) est l'intervention la plus efficace pour prolonger la durée de vie des chenilles de surface.

Pourquoi l'intervalle de vidange d'huile est-il plus court sur les engins miniers de surface que sur les excavatrices ?

Ingestion de poussière de roche. Même avec des reniflards pressurisés, la chenille d'une excavatrice de surface accumule de 2 à 5 grammes de poussière de roche toutes les 500 heures de fonctionnement, ce qui suffit à dégrader la propreté de l'huile en dessous du seuil minimal requis par le fabricant des roulements. À 1 000 heures (intervalle standard pour une excavatrice), la masse de poussière double, atteignant 4 à 10 grammes, et la durée de vie des roulements due à la contamination de l'huile est réduite de 50 à 70 %. Un intervalle de vidange de 500 heures permet de maintenir l'huile dans les limites de propreté acceptables pour la durée de vie des roulements. Pour certaines opérations, des intervalles de 250 heures sont préconisés pour les matériaux particulièrement poussiéreux (par exemple, le sable siliceux, le granit).

Comment le système de chenilles affecte-t-il la qualité du produit extrait ?

Directement. La vitesse du tambour de coupe est fixe ; la taille des fragments de produit est proportionnelle à la vitesse d'avance de la machine. Le système d'entraînement par chenilles contrôle cette vitesse d'avance. Une variation de vitesse d'avance de ±5% entraîne une variation de taille des fragments de ±5%, ce qui peut rendre le produit non conforme aux spécifications. À mesure que le système d'entraînement par chenilles s'use et que le jeu augmente, la réponse de la vitesse d'avance aux variations de dureté de la roche devient moins prévisible : la machine accélère brusquement dans les zones tendres et hésite dans les zones dures. Ceci produit des bandes alternées de produit surdimensionné et de produit fin, ce qui réduit le rendement global conforme aux spécifications de 5 à 15%.

La société Korea Ever-Power fournit-elle des systèmes d'entraînement de chenilles avec refroidissement externe et soupapes de ventilation pressurisées pour les engins miniers de surface ?

Oui. Korea Ever-Power fabrique des réducteurs planétaires pour entraînement de chenilles destinés aux applications minières à ciel ouvert. Ces réducteurs sont équipés d'orifices de refroidissement d'huile externes (reliés au refroidisseur d'huile hydraulique de la machine), de systèmes de ventilation filtrés sous pression (0,2 bar, filtration à 10 microns) et d'engrenages cémentés en acier 20CrMnTi haute dureté, avec une finition de surface DIN classe 5 pour une résistance maximale à la contamination par la poussière. Disponibles avec un couple de 60 000 à 200 000 Nm, ils conviennent aux engins miniers de moyenne et grande taille. Veuillez indiquer le constructeur de la machine, la puissance du tambour de coupe et le type de roche principale afin d'obtenir des spécifications adaptées à la force de coupe et à l'environnement poussiéreux réels.

Korea Ever-Power fournit des réducteurs planétaires pour l'entraînement des chenilles des excavatrices de surface, d'un couple de 60 000 à 200 000 Nm, avec reniflards pressurisés, refroidissement externe et une précision d'avance de qualité supérieure. Veuillez indiquer le modèle de votre excavatrice et le matériau de coupe principal pour obtenir une recommandation personnalisée.