ブラジル向けアトラス・コプコ RD18U用高耐荷重ニードルベアリング

ヴァーレ社のパラー州北部にあるカラジャス鉱山複合施設では、表面には現れないが、特定の掘削深度に達してベアリングの故障が集中し始めて初めて明らかになるドリル用ベアリングの問題が発生しています。カラジャス鉱床は帯状鉄鉱層（BIF）であり、埋蔵量の上位80％は軟質で崩れやすいリモナイトおよび濃縮されたヘマタイトから構成されており、掘削が容易で回転トルクが低く、ベアリングへの負荷も設計許容範囲内に収まっています。しかし、深度150～200メートル以降になると、リモナイトは硬質なシリカ質ヘマタイトへと変化し、SiO₂含有量は1％未満から8～12％へと上昇し、単軸圧縮強度（UCS）は40 MPaから160 MPaへと増加します。この高 abrasive 性のシリカが、ドリルストリングが接触するすべてのベアリング表面を摩耗させます。上部の軟質層では1,200時間にわたり順調に稼働するRD18Uドリフターでも、掘削作業が硬質・シリカ含量の高い遷移層に到達すると、ニードルベアリングの寿命は600時間に短縮されます——使用機器は同一ですが、掘削深度が異なり、ベアリング寿命も異なります。

Atlas Copco RD18U回転モーター内のニードルベアリングは、ギア噛み合いによる径方向荷重を受ける一方で、シャフトはドライバーへトルクを伝達します。カラジャス鉱山の軟質帯域では、これらの径方向荷重は低く、ベアリングは低温で運転されます。シリカ質ヘマタイト帯域では、研磨性地層がドリルビットの回転を抵抗するため、回転トルク要求が40–60％増加し、それに比例してベアリングへの径方向荷重も上昇します。また、摩耗したフラッシングシールからシャンク潤滑回路に侵入した微細なシリカ粒子が、回転ハウジングのドレイン経路を通じてベアリングケージ内に移行します。

深度帯の変化がベアリング荷重に与える影響

ベアリング寿命を短縮させる汚染経路

シリカ質ヘマタイト帯から発生する微細なシリカ粒子は、油圧油のみを介してニードルベアリングに到達するわけではありません——この汚染経路はフィルターで除去されます。これらの粒子は、回転ハウジングのドレイン回路を介して到達します。すなわち、シャンク潤滑油をハウジングから排出するドレインラインは、シャンクアダプター表面に堆積した微細な研磨性粒子も同時に運び、潤滑膜とともに再びハウジング内へと戻すのです。軟質上部帯では、シャンク表面がほとんど研磨性物質を拾わず、ドレインラインには清浄な油が流れます。一方、シリカ質帯では、シャンクが石英を多く含む地層に対して回転・打撃を行い、微細な石英含有切削片が生成されます。その一部は、ワイパーリングを通過し、各打撃リターンストロークの際にシャンクハウジング内部へ侵入します。

実用的な指標は、ドレインオイルの色です：柔らかい地層帯ではクリアなアンバー色ですが、シリカ質地層帯では徐々に濃くなり、微細な粒子が懸濁するようになります。ブラジルの掘削監督者が、シリカ質地層での作業開始から200時間後にこの色の変化を検知し、それに応じてベアリング点検間隔を短縮した場合、標準の500時間間隔を維持する場合と比較して、ベアリング寿命が30～40％延長されます。色の確認には30秒かかります。

ブラジルにおける深度可変プログラム向けベアリング点検手順

カライアス・セラ・ノルテ鉱山およびS11D鉱山では、個別の掘削プログラムがしばしば軟質帯から始まり、シリカ質遷移帯へと下降していくため、推奨されるアプローチは、固定時間間隔ではなく地層に応じて適応するベアリング点検スケジュールである。ドリルログにおいて、ドリルビットがシリカ質ヘマタイト帯に入ったことが確認された場合（貫入速度の低下と回転圧力の上昇が、打撃設定の変更なしに同時に生じることで識別される）には、ベアリング点検間隔を500時間から250時間へと半減させるべきである。この単一の調整を一貫して適用することで、メンテナンス時期を、単に軟質帯を前提としたカレンダー上の想定ではなく、ベアリングの実際の暴露状況に合わせることができる。

シリケイ酸質ゾーンでは、250時間でのニードルベアリング交換費用は500時間での交換費用と同一である。ただし、250時間で交換したベアリングは、サービス可能な状態の保持器（ケージ）形状を維持したまま取り外されるのに対し、シリケイ酸質ゾーンで500時間まで運転を継続させたベアリングは、しばしば保持器の破片による汚染を引き起こし、その汚染が同じ保守サイクル内でドライバースプラインおよびガイドピストンボアにまで及ぶ。これにより、計画的なベアリング交換が予期せぬ多部品交換へと変化してしまう。HOVOO社は、ブラジル市場向けにOEM仕様で設計された高耐荷重RD18Uニードルベアリングを供給しており、サンパウロの配送拠点から短納期で調達可能である。完全な型番情報はhovooseal.comにてご確認いただけます。