AFC-ketjunhallintastrategia pidentää elinkaarta ja estää suunnittelemattomat seisokkiajat
Kaivosketjuvoi joko tehdä tai rikkoa toiminnan. Vaikka useimmat pitkäseinäkaivokset käyttävät 42 mm:n tai sitä paksumpaa ketjua panssaroiduilla otsakuljettimillaan (AFC), monet kaivokset käyttävät 48 mm:n ketjua ja jotkut jopa 65 mm:n ketjua. Suuremmat halkaisijat voivat pidentää ketjun käyttöikää. Pitkäseinäkaivosten operaattorit odottavat usein ylittävänsä 11 miljoonaa tonnia 48 mm:n kooilla ja jopa 20 miljoonaa tonnia 65 mm:n kooilla ennen kuin ketju otetaan pois käytöstä. Näiden suurempien kokojen ketju on kallis, mutta hintansa arvoinen, jos kokonainen paneeli tai kaksi voidaan louhia ilman ketjuvian aiheuttamaa sulkemista. Mutta jos ketju katkeaa huonon hallinnan, virheellisen käsittelyn, virheellisen valvonnan tai jännityskorroosiomurtumaa (SCC) aiheuttavien ympäristöolosuhteiden vuoksi, kaivos kohtaa suuria ongelmia. Tässä tilanteessa ketjusta maksettu hinta on kiistanalainen.
Jos seinien kaluston käyttäjä ei käytä kaivoksen olosuhteisiin nähden parasta mahdollista ketjua, yksi suunnittelematon seisokki voi helposti pyyhkiä pois kaikki ostoprosessin aikana saavutetut kustannussäästöt. Mitä seinien kaluston käyttäjän sitten tulisi tehdä? Hänen tulisi kiinnittää tarkkaa huomiota työmaakohtaisiin olosuhteisiin ja valita ketju huolellisesti. Ketjun ostamisen jälkeen hänen on käytettävä lisää aikaa ja rahaa investoinnin asianmukaiseen hallintaan. Tämä voi tuottaa merkittäviä etuja.
Lämpökäsittely voi lisätä ketjun lujuutta, vähentää sen haurautta, lievittää sisäisiä jännityksiä, lisätä kulumiskestävyyttä tai parantaa ketjun työstettävyyttä. Lämpökäsittelystä on tullut taiteenlaji, ja se vaihtelee valmistajasta toiseen. Tavoitteena on saavuttaa metallien ominaisuuksien tasapaino, joka sopii parhaiten tuotteen käyttötarkoitukseen. Differentiaalisesti karkaistu ketju on yksi Parsons Chainin käyttämistä kehittyneimmistä tekniikoista, jossa ketjun lenkin kruunu pysyy kovana kestämään kulumista ja jalat, jos lenkit ovat pehmeämpiä, lisäävät sitkeyttä ja venyvyyttä käytössä.
Kovuus on kyky kestää kulumista, ja se ilmaistaan joko Brinell-kovuusluvulla (symboli HB) tai Vickers-kovuusluvulla (HB). Vickers-kovuusasteikko on todella verrannollinen, joten 800 HV:n materiaali on kahdeksan kertaa kovempi kuin 100 HV:n kovuusasteikko. Se tarjoaa siten rationaalisen kovuusasteikon pehmeimmästä kovinta materiaalia kohti. Alhaisilla kovuusarvoilla, noin 300:aan asti, Vickers- ja Brinell-kovuustulokset ovat suunnilleen samat, mutta suuremmilla arvoilla Brinell-tulokset ovat pienempiä kuulan kovuuspisteen vääristymän vuoksi.
Charpyn iskukoe on materiaalin haurauden mittausmenetelmä, joka voidaan saada iskukokeesta. Ketjun lenkkiin tehdään lovi hitsauskohdasta ja se asetetaan heiluvan heilurin radalle. Näytteen murtumiseen tarvittava energia mitataan heilurin heilahtelun pienenemisenä.
Useimmat ketjuvalmistajat säästävät muutaman metrin jokaisesta erästä, jotta täydellinen rikkoutumiskoe voidaan suorittaa. Täydelliset testitulokset ja sertifikaatit toimitetaan yleensä ketjun mukana, ja ketju toimitetaan yleensä 50 metrin pareina. Myös venymä koevoimassa ja kokonaismurtovenymä esitetään graafisesti tämän rikkoutumiskokeen aikana.
Optimaalinen ketju
Tavoitteena on yhdistää kaikki nämä ominaisuudet optimaalisen ketjun luomiseksi, johon kuuluvat seuraavat ominaisuudet:
• Suurempi vetolujuus;
• Parempi kestävyys sisälenkin kulumiselle;
• Korkea vastustuskyky ketjupyörän vaurioille;
• Suurempi kestävyys martensiittista halkeilua vastaan;
• Parannettu sitkeys;
• Pidentynyt väsymisikä; ja
• Vastustuskyky SCC:lle.
Yhtä täydellistä ratkaisua ei kuitenkaan ole, vain erilaisia kompromisseja. Korkea myötöraja johtaa usein suureen jäännösjännitykseen, ja jos se yhdistetään suureen kovuuteen kulutuskestävyyden lisäämiseksi, se myös heikentää sitkeyttä ja jännityskorroosionkestävyyttä.
Valmistajat pyrkivät jatkuvasti kehittämään ketjuja, jotka kestävät pidempään ja vaikeissa olosuhteissa. Jotkut valmistajat galvanoivat ketjun kestämään syövyttäviä ympäristöjä. Toinen vaihtoehto on COR-X-ketju, joka on valmistettu patentoidusta vanadiini-, nikkeli-, kromi- ja molybdeeniseoksesta, joka kestää jännityskorroosiota (SCC). Tämän ratkaisun ainutlaatuisuus piilee siinä, että jännityskorroosionestot ovat tasaiset koko ketjun metallurgisessa rakenteessa, eivätkä ne muutu ketjun kuluessa. COR-X:n on osoitettu pidentävän ketjun käyttöikää merkittävästi syövyttävissä ympäristöissä ja estävän käytännössä jännityskorroosion aiheuttamat viat. Testit ovat osoittaneet, että murto- ja käyttövoima kasvaa 10 %. Loven iskukestävyys kasvaa 40 % ja kestävyys SCC:lle kasvaa 350 % verrattuna tavalliseen ketjuun (DIN 22252).
On tapauksia, joissa 48 mm:n COR-X-ketju on kulkenut 11 miljoonaa tonnia ilman ketjuun liittyvää vikaa ennen käytöstä poistamista. Ja Joyn BHP Billitonin San Juanin kaivoksella asentama alkuperäinen OEM Broadband -ketju käytti Isossa-Britanniassa valmistettua Parsonsin COR-X-ketjua, jonka sanotaan kuljettaneen jopa 20 miljoonaa tonnia kaivosalueelta käyttöikänsä aikana.
Ketjun käänteinen käyttö pidentää ketjun käyttöikää
Ketjun kulumisen pääasiallinen syy on kunkin pystysuoran lenkin pyöriminen viereisen vaakasuoran lenkin ympäri, kun se tulee vetopyörään ja poistuu siitä. Tämä johtaa myös lenkkien suuremmaan kulumiseen yhdessä tasossa, kun ne pyörivät ketjupyörän läpi. Siksi yksi tehokkaimmista tavoista pidentää käytetyn ketjun käyttöikää on kiertää sitä eli kääntää sitä 180º, jolloin ketju pyörii vastakkaiseen suuntaan. Tämä saa lenkkien "käyttämättömät" pinnat käyttöön ja johtaa pienempään kuluneeseen lenkkipinta-alaan, mikä puolestaan pidentää ketjun käyttöikää.
Kuljettimen epätasainen kuormitus useista eri syistä voi johtaa kahden ketjun epätasaiseen kulumiseen, jolloin toinen ketju kuluu nopeammin kuin toinen. Epätasainen kuluminen tai venyminen jommassakummassa tai molemmissa ketjuissa, kuten voi tapahtua kaksoisperämoottorikokoonpanoissa, voi aiheuttaa ketjujen epätasapainon tai epätahtisuuden niiden kulkiessa vetopyörän ympäri. Tämä voi johtua myös siitä, että toinen kahdesta ketjusta löystyy. Tämä epätasapainovaikutus johtaa toimintaongelmiin sekä liialliseen kulumiseen ja mahdolliseen vetopyörien vaurioitumiseen.
Järjestelmän kiristys
Järjestelmällinen kiristys- ja huolto-ohjelma tarvitaan sen varmistamiseksi, että asennuksen jälkeen ketjun kulumisnopeus on hallinnassa ja että molemmat ketjut pidentyvät kulumisen johdosta hallitusti ja vertailukelpoisella nopeudella.
Kunnossapito-ohjelman puitteissa kunnossapitohenkilöstö mittaa ketjun kulumisen ja kireyden ja vaihtaa ketjun, kun se on kulunut yli 3 %. Jotta voidaan ymmärtää, mitä tämä ketjun kulumisaste käytännössä tarkoittaa, on muistettava, että 200 metrin pituisella seinämällä 3 %:n ketjun kuluminen tarkoittaa ketjun pituuden kasvua 12 metrillä kutakin säiettä kohden. Kunnossapitohenkilöstö vaihtaa myös syöttö- ja palautusketjupyörät ja -terät niiden kuluessa tai vaurioituessa, tarkastaa vaihteiston ja öljytason sekä varmistaa säännöllisin väliajoin pulttien kireyden.
On olemassa vakiintuneita menetelmiä oikean esijännitystason laskemiseksi, ja nämä osoittautuvat erittäin hyödyllisiksi alkuarvojen oppaaksi. Luotettavin menetelmä on kuitenkin tarkkailla ketjua sen poistuessa vetorattaalta, kun AFC toimii täydellä kuormituksella. Ketjun tulisi näyttää vain vähän löysyyttä (kaksi lenkkiä) sen irrotessa vetorattaalta. Kun tällainen taso on olemassa, esijännitys on mitattava, kirjattava ja asetettava tulevaisuuden käyttötasoksi kyseiselle ketjupinnalle. Esijännityslukemat on otettava säännöllisesti ja irrotettujen lenkkien lukumäärä on kirjattava. Tämä antaa varhaisen varoituksen tasauspyörästön kulumisesta tai liiallisesta kulumisesta.
Taipuneet ketjut on suoristettava tai vaihdettava viipymättä. Ne heikentävät kuljettimen suorituskykyä ja voivat aiheuttaa tangon putoamisen alemmasta kiskosta ja hyppäämisen ketjupyörän päälle, mikä voi vahingoittaa sekä ketjuja, ketjupyörää että ketjutankoja.
Ketjunkiillotustyökalujen käyttäjien on oltava valppaina kuluneiden ja vaurioituneiden ketjunpoistajien varalta, sillä ne voivat jättää löysän ketjun ketjupyörään ja johtaa jumiutumiseen ja vaurioitumiseen.
Ketjunhallinta alkaa asennuksen aikana
Hyvän suoran ketjupinnan tarvetta ei voida liikaa korostaa. Mikä tahansa poikkeama ketjupinnan linjauksessa johtaa todennäköisesti erilaisiin esijännityksiin ketjupinnan ja ketjunpään puolen ketjujen välillä, mikä johtaa epätasaiseen kulumiseen. Tämä on todennäköisempää vastaperustetulla ketjupinnalla, kun ne käyvät läpi "sisäänajovaiheen".
Kun tasauspyörästön kulumiskuvio on kerran muodostunut, sitä on käytännössä mahdotonta korjata. Useimmiten tasauspyörästön kuluminen pahenee entisestään löysän ketjun kulumisen myötä, mikä lisää löysyyttä.
Numerot havainnollistavat huonolla lyöntipinnan linjalla ajamisen haittavaikutuksia, jotka johtavat liiallisiin vaihteluihin sivuttaisten esijännitysten suhteen. Esimerkkinä on 1 000 jalan (n. 304 metrin) pitkä seinämä, jossa on 42 mm:n AFC-ketju, jossa on noin 4 000 lenkkiä kummallakin puolella. Olettaen, että lenkkien välinen kuluminen ja metallin poistuminen tapahtuu lenkin molemmissa päissä. Ketjussa on 8 000 pistettä, joissa metalli kuluu pois lenkkien välisten paineiden vuoksi, kun sitä ajetaan ja kun se värähtelee pitkin pintaa, kärsii iskukuormituksesta tai korroosiovaikutuksesta. Näin ollen jokaista 1/1 000 tuuman (n. 1 000 tuuman) kulumista kohden ketjun pituus kasvaa 8 tuumaa (n. 20 cm). Pienikin vaihtelu pinnan ja rungon puolen kulumisnopeuksien välillä, joka johtuu epätasaisista jännityksistä, moninkertaistuu nopeasti suureksi vaihteluksi ketjun pituudessa.
Kaksi samanaikaista taottua osaa ketjupyörässä voi johtaa hammasprofiilin liialliseen kulumiseen. Tämä johtuu vetoketjupyörän positiivisen sijainnin menetyksestä, mikä sallii lenkin liukumisen vetohampaiden päällä. Tämä liukuva toiminta leikkaa lenkkiä ja lisää myös ketjupyörän hampaiden kulumisnopeutta. Kun kuluminen on vakiintunut, se voi vain kiihtyä. Ensimmäisen lenkin katkeamisen merkin ilmetessä ketjupyörät on tarkastettava ja vaihdettava tarvittaessa, ennen kuin vaurio tuhoaa ketjun.
Liian suuri ketjun esijännitys aiheuttaa myös sekä ketjun että ketjupyörän liiallista kulumista. Ketjun esijännitys on säädettävä arvoille, jotka estävät ketjun liiallisen löysyyden syntymisen täydellä kuormituksella. Tällaiset olosuhteet mahdollistavat kaapimien "sinkoutumisen ulos" ja peräketjupyörän vaurioitumisriskin ketjun nipuntumisen vuoksi sen poistuessa ketjupyörästä. Jos esijännitys on asetettu liian suureksi, on olemassa kaksi ilmeistä vaaraa: ketjun liika sisäisten lenkkien kuluminen ja vetopyörien liiallinen kuluminen.
Liiallinen ketjun kireys voi olla tappava
Yleinen taipumus on kiristää ketju liian kireälle. Tavoitteena tulisi olla ketjun esijännityksen säännöllisinen tarkistaminen ja löysän ketjun poistaminen kahden lenkin välein. Yli kahden lenkin poistaminen osoittaisi, että ketju oli liian löysällä, tai neljän lenkin poistaminen aiheuttaisi liian suuren esijännityksen, mikä aiheuttaisi voimakasta lenkkien välistä kulumista ja lyhentäisi merkittävästi ketjun käyttöikää.
Olettaen, että ketjun pinnan kohdistus on hyvä, toisen puolen esijännityksen arvo ei saisi ylittää toisen puolen arvoa yli tonnilla. Hyvän pinnanhallinnan tulisi varmistaa, että mikä tahansa tasauspyörästö voidaan pitää enintään kahden tonnin painossa ketjun koko käyttöiän ajan.
Ketjun kulumisesta johtuva pituuden kasvu (jota joskus virheellisesti kutsutaan "ketjun venymiseksi") voi olla enintään 2 %, ja ketjupyörät voidaan silti ajaa uusilla.
Nivelten kuluminen ei ole ongelma, jos ketju ja rattaat kuluvat yhdessä, jolloin niiden yhteensopivuus säilyy. Nivelten kuluminen kuitenkin vähentää ketjun murtokuormaa ja iskukuormien kestävyyttä.
Yksinkertainen tapa mitata lenkkien välistä kulumista on käyttää paksuusmittaria, mitata viisijakoinen osa ja soveltaa sitä ketjun venymäkäyrään. Ketjut harkitaan yleensä vaihtoa, kun lenkkien välinen kuluminen ylittää 3 %. Jotkut konservatiiviset kunnossapidon päälliköt eivät halua ketjunsa venyvän yli 2 %.
Hyvä ketjunhallinta alkaa asennusvaiheessa. Tehokas valvonta ja tarvittaessa korjaukset sisäänajovaiheen aikana auttavat varmistamaan ketjun pitkän ja ongelmattoman käyttöiän.
(KunniaaEllton Longwall)
Julkaisun aika: 26.9.2022
