NSK:n innovaatio ratkaisee kaivosteollisuuden pitkäaikaisen laakerihaasteen

NSK on käyttänyt laajaa ongelmanratkaisukykyään ja kokemustaan tarjotakseen kaivoksille ja louhoksille ratkaisun pitkäaikaiseen ongelmaan. Kaivokset ovat erittäin vaativia ympäristöjä ja monissa niissä käytettävissä kuljettimissa vetorummun, kääntörummun ja kiristyspyörän laakerit vaurioituvat ennenaikaisesti. On monia syitä, miksi tämän ongelman ratkaiseminen on vuosien mittaan osoittautunut haastavaksi. NSK on kuitenkin nyt löytänyt ratkaisun, joka kasvattaa käyttöiän jopa 20-kertaiseksi ilman, että heikentäisi muita vaadittavia ominaisuuksia.

Kaivos- ja louhintakuljettimien vetorummuissa, kääntörummuissa ja kiristyspyörissä on perinteisesti käytetty avoimia laakereita, jotta niihin olisi helppo päästä käsiksi. Näiden laakereiden lyhyt käyttöikä heikentää kuitenkin toiminnan käyttösuhdetta.

Yleinen ongelma
Australiassa kaivostoiminta on maan talouden tukipilari, mutta seisokit ja kalliit korjaukset heikentävät toiminnan kannattavuutta. Kuten monilla muillakin alueilla maailmassa, myös Australiassa kaivosyhtiöt kärsivät kalliista huoltotöistä ja pitkistä kuljettimen seisokkiajoista, jotka johtuvat kiristyshihnapyörän laakereiden rikkoutumisesta. Ongelmana näissä laakereissa on yleensä se, että kovia hiukkasia (lika, pöly) ja vettä kulkeutuu laakeripesän tiivisteiden läpi ja pääsee avointen laakerien sisään.

Uuden ratkaisun olisi tiivistyksen parantamisen lisäksi vältettävä tinkimästä tärkeistä käyttäjävaatimuksista, joista yksi on nopea asennus. Teollisuuden standardimenettelyn mukaisesti jokainen pallomainen rullalaakeri liukuu nopeasti ja helposti kartioholkkiin. Tavalliseen sylinterimäiseen pintaan asennettavat laakerit vaativat sen sijaan kuumentamista ja jäähdyttämistä sopivan kutistussovituksen varmistamiseksi. Tämä vaatii aikaa ja erikoislaitteita.

Laakerin kartioreijät ja niitä vastaavat kartiomaiset sovitinholkit tarjoavat nopeamman ja kätevämmän ratkaisun. Sovitinholkin sylinterimäinen reikä liukuu kuljetushihnan rulla-akselin päähän, kun taas holkin ulkohalkaisijan kartiomuoto vastaa laakeriaukkoa. Sovitinholkin päässä on kierre, jolloin laakeri voidaan työntää mutterin avulla kartioon.

Huoltoammattilaisten on mitattava rakotulkilla laakerin sisäinen välys tietääkseen, kuinka pitkälle pallomainen rullalaakeri on painettava kartiopintaan. Tällä strategialla varmistetaan, ettei laakeriin kohdisteta liikaa voimaa, joka voisi työntää laakerin liian pitkälle kartioholkissa, jolloin sisäinen välys kävisi liian pieneksi.

Muutos alkaa
Kaivos- ja louhintakuljettimien kaltaisissa sovelluksissa käytettävien avoimien pallomaisten rullalaakereiden käyttöikä on suhteellisen lyhyt, tyypillisesti vain kuukausia. Paremman ratkaisun puuttuessa tämä jokseenkin sietämätön tilanne on kuitenkin vallinnut useita vuosia.

Ensimmäiset merkit läpimurrosta saatiin 2012-13, kun NSK Australia ja sen jakelija alkoivat tehdä tiivistä yhteistyötä suurten kaivosyhtiöiden kanssa eri puolilla maata ja suorittaa useita paikan päällä tehtäviä kokeita erilaisissa haastavissa kohteissa, joissa kuljettimen hihnapyörien keskimääräinen vikaantumisaika (MTBF, Mean Time Between Failures) oli vain 6 kuukautta.

NSK alkoi kehittää tiivisteellä varustettua pallomaista rullalaakerityyppiä, joka voisi tarjota pidemmän käyttöiän erittäin tehokkaan tiivisterakenteen ja ainutlaatuisen pitkäikäisen laakerimateriaalin ansiosta. Suurimpiin haasteisiin kuului kuitenkin mahdollistaa lopullisen säteittäisvälyksen mittaus. Aiemmin ainoastaan avoimet laakerit mahdollistivat rakotulkin käytön. Tavanomaisen tiivistetyn laakerin käyttö estäisi tämän kriittisen toiminnon suorittamisen.

Jotkin laakerivalmistajat ovat ratkoneet tätä ongelmaa tarjoamalla vakiomuotoisia tiivistettyjä pallomaisia rullalaakereita (kartiomaisella reiällä) sekä sarjaa muuntotaulukoita. Nämä taulukot antavat korrelaation aksiaalisen työntömatkan, hydraulimutterin pumpun öljynpaineen ja sisäisen välyksen pienenemisen välillä. Kyseessä on kuitenkin teoreettinen laskelma, joka ei tarjoa sataprosenttista varmuutta. Tämä on syynä osassa asennusvirheitä.

Aivan uusi konsepti
Parantaakseen tätä lähestymistapaa NSK kehitti ensimmäisenä maailmassa irrotettavan tiivisteen. Konsepti perustuu renkaaseen/pidikkeeseen asennettuun tiivisteeseen, joka on täysin irrotettavissa (pulttien avulla). Tämä mahdollistaa välyksen mittaamisen rakotulkilla (sekä mahdollistaa loppukäyttäjän suorittaa tarvittaessa jälkivoitelua haluamallaan voitelurasvalla). NSK:n ratkaisu ei vaadi laitteita kuumennukseen ja jäähdytykseen, ja siinä käytetään edelleen ISO-standardin mukaisia kartiomaisia sovitinholkkeja ja lukkomuttereita, minkä ansiosta sitä voidaan käyttää nykyisten ratkaisujen kanssa.

On tärkeää, että irrotettavan tiivisteen lisäämisestä huolimatta ISO-standardin mukainen leveysmitta ei kasva, mikä mahdollistaa tavallisten laakeripesien käytön. NSK pääsi tähän tulokseen käyttämällä yrityksen omaa ja riippumattomasti sertifioitua Hi-TF/Super-TF-laakerimateriaalia, joka vähentää tiivisteen suunnittelurajoituksia.

Tämä materiaali kasvattaa kuormitusluokitusta jopa 10 % (koosta riippuen) tavalliseen avonaiseen laakeriin verrattuna. Myöskään ratkaisun mitat eivät muutu. Kaivosyritykset voivat siis nopeasti ja yksinkertaisesti vaihtaa nykyiset avoimet laakerit NSK:n ratkaisuun; uutta laakeripesää ei tarvita.

On myös huomattavaa, että Hi-TF- ja Super-TF-laakerimateriaalit tarjoavat kaksinkertaisen käyttöiän tavanomaisiin laakerimateriaaleihin verrattuna, kun käytetty voiteluaine on puhdasta, ja jopa kymmenkertaisen käyttöiän, kun voiteluaine on epäpuhdasta.

NSK:n ratkaisussa käytetään myös hyväksi todettua HNBR-tiivistetekniikkaa (Heavy Duty Nitrile), joka pystyy operoimaan jopa 100°C lämpötilassa ja jousikuormitetun huulitekniikan ansiosta tarjoaa 30 prosenttia tehokkaamman tiivistyksen kuin alan tavalliset ratkaisut. Tämä rakenne tarjoaa suojauksen epäpuhtauksilta ja pitkän käyttöiän.

Käyttöikä jopa 10 vuotta
Osa NSK Australian kaivoskuljettimiin vuosina 2012-13 asentamista koekäyttöön tarkoitetuista pallomaisista rullalaakereista toimii edelleen ongelmitta. NSK kuitenkin poisti yhden laakerisarjan (vaikka se toimi moitteettomasti) kahden vuoden jälkeen ja lähetti sen yrityksen tuotekehityskeskukseen Japaniin röntgensäteillä tehtävää väsymisanalyysiä varten. Tulos osoitti, että laakerien odotettavissa olevaa käyttöikää oli vielä jäljellä kahdeksan vuotta. Yhdessä jo saavutetun käyttöiän kanssa NSK päätteli, että 10 vuoden käyttöikä on mahdollinen. Tämä on paljon enemmän kuin mitä kaivos- ja louhimoteollisuuden kuljetinsovelluksissa on koskaan havaittu.

NSK Australia on sittemmin toimittanut maan kaivosteollisuuteen noin 1600 irrotettavaa tiivistetekniikkaa käyttävää pitkäikäistä pallomaista rullalaakeria. Kattava valikoima vakiokokoja akselihalkaisijaltaan 120-440 mm on nyt saatavilla maailmanlaajuisesti, myös Euroopassa. Niitä on jo asennettu esimerkiksi Pohjoismaihin.

1) Irrotettavaa tiivistettä käyttävät NSK:n pitkäikäiset pallomaiset rullalaakerit tarjoavat korkeamman käyttösuhteen ja luotettavuuden kuljetinjärjestelmien käyttäjille

  Kysy lisätietoja…