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La caja de cambios HLX5T conecta el motor de rotación con la sarta de perforación mediante una reducción de engranajes que suministra un alto par de torsión en el adaptador de vástago para girar la pesada sarta de varillas T51/GT60 contra la resistencia al contacto con formaciones duras. En la producción por subniveles en Malmberget de LKAB —donde se perforan anillos ascendentes de 35 metros a ángulos pronunciados en formación de magnetita—, la caja de cambios soporta una demanda de par de rotación que fluctúa significativamente entre las secciones lisas del taladro y los contactos duros con intercapas que se producen cuando la sarta de perforación encuentra una zona de magnetita con orientación distinta respecto al cuerpo principal del mineral. Estos picos de par —de 3 a 5 veces el par de rotación nominal durante 50 a 300 milisegundos— se transmiten a través del engranaje de la caja de cambios a velocidad máxima.
En el contexto de la caja de cambios HLX5T, la estabilidad significa que el engranaje mantiene su patrón de contacto diseñado frente a esos picos de par, en lugar de permitir que los engranajes se deformen ligeramente fuera de su zona de contacto prevista. La deformación de los engranajes bajo cargas pico inicia la fatiga por contacto en la cara del diente fuera de la zona normal de desgaste: la picadura comienza en la zona de contacto provocada por los picos, y no en el centro de la cara del diente, lo que eventualmente produce un diente descamado que desprende partículas metálicas al aceite de la caja de cambios. En los ángulos de perforación longitudinal de alta inclinación de Malmberget, la frecuencia de los picos es mayor que en los taladros verticales, porque la sarta de varillas tiende a entrar en contacto con la pared del taladro en los cambios de inclinación, generando una entrada de par intermitente que se suma a los picos originados por la formación.
Mantenimiento de la caja de cambios para la producción en perforaciones longitudinales de alta inclinación en Malmberget
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Elemento de mantenimiento |
Intervalo estándar |
Ajuste de alta inclinación de Malmberget |
Motivo |
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Análisis de aceite de caja de cambios |
Cada 500 horas |
Cada 300 horas |
Detección anticipada de fatiga del diente en operaciones sometidas a cargas pico |
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Verificación del contacto entre engranajes |
1.000 horas |
700 h |
La frecuencia elevada de picos en inclinación acelera el desgaste excéntrico |
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Comprobación de la temperatura del aceite |
Al final de cada turno |
Al final de cada turno |
Consistente; la inclinación no modifica la carga térmica |
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Imán de partículas en el tapón de drenaje |
500 horas |
300 hrs |
El tamaño de las partículas de acero indica el estado de los dientes |
Los supervisores de mantenimiento de HLX5T de Malmberget examinan, bajo aumento, las partículas magnéticas capturadas en el tapón de drenaje en cada cambio de aceite a las 300 horas, distinguiendo entre las finas virutas ferrosas procedentes del asentamiento normal de los engranajes (esperadas) y las escamas metálicas más gruesas derivadas del descascaramiento por fatiga (indicador para sustitución). HOVOO suministra kits de juntas para caja de cambios HLX5T y especificaciones de aceite para engranajes destinados a los programas de perforación productiva en alta inclinación de LKAB. Referencias en hovooseal.com.
