วิธีเลือกรุ่นเครื่องสลายหินไฮดรอลิกที่เหมาะสมสำหรับเอ็กคาเวเตอร์ของคุณ?

เริ่มต้นด้วยวัสดุ ไม่ใช่เครื่องจักร

ผู้ซื้อส่วนใหญ่มักเริ่มต้นโดยป้อนน้ำหนักของเครื่องขุดเจาะลงในตารางการเลือกและเลือกเครื่องทุบแบบหนักที่สุดที่ตารางอนุญาต วิธีนี้ใช้ได้ผลดีเมื่อคุณต้องทุบวัสดุเพียงประเภทเดียวเท่านั้น แต่ทันทีที่งานนั้นเกี่ยวข้องกับหินแกรนิตในวันจันทร์ และแผ่นคอนกรีตเสริมเหล็กในวันพุธ การพิจารณาเพียงแค่น้ำหนักของเครื่องจักรต้นทาง (carrier weight) ก็จะไม่เพียงพอที่จะช่วยให้คุณเลือกรุ่นที่เหมาะสมได้ — เนื่องจากเครื่องจักรต้นทางที่มีน้ำหนักเท่ากันอาจรองรับเครื่องทุบที่มีข้อกำหนดทางเทคนิคที่แตกต่างกันมาก และความแตกต่างเหล่านั้นมีผลอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพในการปฏิบัติงานจริง

จุดเริ่มต้นที่มีประโยชน์มากกว่าคือความแข็งของหิน นักธรณีวิทยาจัดจำแนกหินโดยใช้สัมประสิทธิ์โปรโตเดียโคโนฟ หรือค่า f: หินอ่อน (soft rock) ที่มีค่า f ต่ำกว่า 6 (เช่น หินชิล, หินดินดาน, และชั้นหินที่ผุกร่อน), หินปานกลางถึงแข็ง (medium-hard rock) ที่มีค่า f ระหว่าง 6 ถึง 12 (เช่น หินปูน, หินทราย, และหินอ่อน), และหินแข็ง (hard rock) ที่มีค่า f สูงกว่า 12 (เช่น หินแกรนิต, หินบะซอลต์, และชั้นหินที่มีแร่) แต่ละช่วงค่าดังกล่าวต้องการข้อกำหนดสำหรับเครื่องทุบหิน (breaker) ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง — ไม่ใช่เพียงแค่รุ่นที่ใหญ่ขึ้นหรือเล็กลงของหน่วยเดียวกัน แต่เป็นการปรับสมดุลที่ต่างกันอย่างสิ้นเชิงของเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวทุบ (chisel diameter), พลังงานกระแทก (strike energy), และความถี่ของการกระแทก (blow frequency)

ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานกับความถี่ไม่ใช่เรื่องที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญ หินแข็งต้องการแรงกระแทกที่หนักและช้าเพื่อให้รอยแตกสามารถลึกลงไปในวัสดุได้ — ความถี่สูงบนหินแกรนิตจะทำให้พลังงานกระจายออกเป็นการกระแทกตื้นๆ หลายครั้ง ซึ่งแทบไม่สามารถขยายรอยแตกออกไปได้เลย สำหรับหินอ่อนกลับตรงกันข้าม: แรงกระแทกที่รุนแรงจะทำให้ปลายสิ่วฝังลึกเข้าไปในวัสดุ และวัสดุรอบข้างจะปิดเข้าหากันรอบปลายสิ่ว ดังนั้น ความถี่สูงพร้อมพลังงานต่ำจึงช่วยให้ปลายสิ่วทำงานอยู่ที่ผิวหน้าของวัสดุ ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ให้ผลลัพธ์ดีที่สุด การเลือกค่าพลังงานและความถี่ผิดพลาดไม่เพียงแต่ลดปริมาณงานที่ได้เท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดการสึกหรอของปลายสิ่วก่อนเวลาอันควร และในกรณีที่ใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่เกินไปกับวัสดุที่นุ่ม จะทำให้ซีลสึกหรอเร็วขึ้นเนื่องจากแรงดันไฮดรอลิกเกินขีดจำกัด

ตารางอ้างอิงการเลือกรุ่นเครื่องมือตามชนิดวัสดุ

ตารางด้านล่างนี้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างวัสดุ 5 ประเภท กับเส้นผ่านศูนย์กลางของปลายสิ่ว ระดับพลังงานในการกระแทก ความถี่การกระแทกที่เหมาะสม รวมทั้งหมายเหตุการปฏิบัติงานซึ่งมักไม่ปรากฏในแผ่นข้อมูลจำเพาะมาตรฐาน แต่มีบทบาทสำคัญต่อความราบรื่นของงานหรือความจำเป็นในการแก้ไขปัญหาภายหลัง

สองการตัดสินใจหลังยืนยันชนิดของวัสดุแล้ว

เมื่อชนิดของวัสดุระบุประเภทของหัวสกัดได้แล้ว จะยังคงเหลือการตัดสินใจอีกสองประการก่อนที่จะสามารถเลือกรุ่นเฉพาะได้ คือ รอบการทำงาน (duty cycle) และองค์ประกอบโลหะของหัวสกัด

รอบการทำงาน (Duty cycle) คือระยะเวลาที่เครื่องทุบทำงานจริงภายใต้ภาระงานต่อวัน ตัวอย่างเช่น เครื่องทุบสำหรับงานก่อสร้างบนไซต์รื้อถอนอาจทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาสี่ชั่วโมงภายในกะแปดชั่วโมง — ส่วนที่เหลือใช้สำหรับการปรับตำแหน่งเครื่องใหม่ การขนย้ายเศษซาก และการรอรถบรรทุก ในขณะที่เครื่องทุบหลักในเหมืองหินอาจทำงานทุบอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหกถึงเจ็ดชั่วโมง เครื่องทุบสำหรับงานก่อสร้างมักออกแบบให้สามารถเปลี่ยนซีลได้หลังจากใช้งานมาแล้ว 2,500–3,000 ชั่วโมง ส่วนเครื่องทุบเกรดเหมืองที่ใช้งานอย่างต่อเนื่องจำเป็นต้องตรวจสอบซีลตั้งแต่ 1,500–2,000 ชั่วโมง เนื่องจากแรงดันที่สูงและคงที่เป็นเวลานานทำให้เกิดการสึกหรอเร็วกว่าปกติ การเลือกใช้เครื่องทุบรุ่นสำหรับงานก่อสร้างมาใช้ในงานเหมืองแบบต่อเนื่อง คือข้อผิดพลาดในการระบุข้อกำหนดที่ก่อให้เกิดคำร้องเรียนมากที่สุด เพราะทุกอย่างทำงานได้ตามปกติในช่วง 1,200 ชั่วโมงแรก แต่หลังจากนั้นจะเสียหายเร็วกว่าที่คาดไว้ในช่วง 800 ชั่วโมงถัดไป

การผลิตสิ่วด้วยกรรมวิธีโลหะวิทยามีความสำคัญมากกว่าที่ผู้ซื้อส่วนใหญ่จะตรวจสอบ ซึ่งสิ่วคุณภาพสูงใช้เหล็กกล้าผสม 42CrMo พร้อมกระบวนการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำแบบเป็นส่วนๆ: ส่วนปลายถูกชุบให้มีความแข็งระดับ HRC 52–55 เพื่อต้านทานการบวมของปลายสิ่ว (mushrooming) ส่วนก้านถูกอบอ่อนให้มีความแข็งระดับ HRC 45–48 เพื่อป้องกันไม่ให้หมุดยึดแตกตัวและทำลายตัวสิ่ว และส่วนแกนกลางยังคงไว้ซึ่งความเหนียวเพื่อดูดซับแรงกระแทกจากลูกสูบเหมือนเป็นตัวดูดซับแรงกระแทก ในขณะที่สิ่วราคาประหยัดมักผ่านกระบวนการชุบแข็งแบบทั้งชิ้น (through-hardened) อย่างสม่ำเสมอ ซึ่งส่งผลให้สิ่วมีความเปราะเกินไป (หักภายใต้สภาวะการยิงแบบเปล่า—blank fire conditions) หรืออ่อนเกินไป (เกิดการบวมของปลายสิ่วภายใน 200 ชั่วโมงเมื่อใช้งานบนหินแกรนิต) สำหรับโรงโม่หินปูนแห่งหนึ่งที่ใช้สิ่วแต่ละชิ้นได้นาน 40 ชั่วโมงต่อหนึ่งหน่วยงานที่เหมาะสม พบว่าสิ่วราคาถูกที่ไม่ตรงตามข้อกำหนด ซึ่งนำมาใช้งานในภาระงานเดียวกันนี้ จำเป็นต้องเปลี่ยนทุกๆ 15 ชั่วโมง ความต่างของราคาสิ่วคือ 30% ขณะที่ความต่างของความถี่ในการเปลี่ยนสิ่วคือ 167%

กรณีศึกษาภาคสนามที่แสดงลำดับขั้นตอนการเลือกอุปกรณ์อย่างครบถ้วน: โรงโม่หินปูนออนแทรีโอ (Ontario limestone quarry) ใช้เครื่องขุดขนาด 32 ตันพร้อมเครื่องสลายหิน (breaker) ของคู่แข่งขนาด 150 มม. เพื่อทำลายก้อนหินที่มีปริมาตรตั้งแต่ 0.5 ถึง 2 ลูกบาศก์เมตร ซึ่งอายุการใช้งานของอุปกรณ์อยู่ที่ 40 ชั่วโมง เนื่องจากเกิดแรงกดข้าง (side loading) จากรูปร่างของก้อนหินที่ไม่สม่ำเสมอ เมื่อเปลี่ยนไปใช้หัวสลายหินแบบจิวเอล (chisel) ขนาด 155 มม. ที่ความดัน 200–220 บาร์ — ซึ่งใหญ่ขึ้นหนึ่งระดับ และสอดคล้องกับความสามารถสูงสุดของระบบไฮดรอลิกของเครื่องขุด — ทำให้เกิดความมั่นคงมากขึ้นเมื่อต้านแรงข้าง และช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถจัดตำแหน่งเครื่องได้เพื่อให้กระแทกแนวตั้งโดยตรงมากขึ้น อายุการใช้งานของอุปกรณ์จึงยืดออกไปเป็น 120 ชั่วโมง และผลผลิตเพิ่มขึ้น 20% โดยสาเหตุหลักคือผู้ปฏิบัติงานใช้เวลาน้อยลงในการปรับตำแหน่งเครื่องเพื่อเข้าถึงมุมที่ยากต่อการกระแทก ทั้งนี้ ตัวเครื่องบรรทุก (carrier) ไม่ได้เปลี่ยนแปลง น้ำหนักของเครื่องขุดก็ไม่ได้เปลี่ยนแปลงเช่นกัน ที่เปลี่ยนไปมีเพียงรุ่นของเครื่องสลายหิน (breaker) และเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวสลายหิน (chisel) เท่านั้น