В тяжелой промышленности, включая горнодобывающую, цементную и энергетическую отрасли, надежность работы производственных механизмов имеет первостепенное значение. Одними из наиболее требовательных к качеству каждой детали являются вращающиеся конструкции – крупные печи, мельницы, конвейеры, барабаны. А одним из самых важных элементов данного оборудования являются венцовые шестерни, передающие мощность и крутящий момент.
Фото предоставлено David Brown Santasalo (DBSantasalo)
Долгое время перед производителями стояла задача по повышению прочности материала для шестерней, например, из литой или свариваемой стали. Это было необходимо, чтобы уберечь оборудование от повреждений и износа, которые в свою очередь приводят к дорогостоящему простою и многократным ремонтам. Решение проблемы предложила компания David Brown Santasalo (DBSantasalo) – мировой лидер в производстве промышленных редукторов. Им стало изготовление сегментных венцовых шестерней из аустенитного высокопрочного чугуна (ADI).
Промышленная экосистема Казахстана динамично развивается и трансформируется. В январе-марте 2025 года индекс промышленного производства (ИПП) составил 106,7 % по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, что отражает уверенный рост деловой активности. Рост заметен в горнодобывающем секторе – 7,1 %, обрабатывающей промышленности – 7,2 %, машиностроении – 11,2 %. В этом году страна планирует реализовать рекордное количество индустриальных проектов за последние пять лет. Запуск 190 проектов с инвестициями в 1,5 трлн тенге позволит создать 20,1 тыс. новых рабочих мест. При выходе на полную мощность объем производства составит 2,2 трлн тенге.
Материал как ценность
Для того, чтобы предложить заказчикам максимально эффективные решения, DBSantasalo задействовала собственные научно-технические мощности и усовершенствовала технологию производства венцовых шестерней. Результат превзошел все ожидания. По сравнению с традиционными аналогами, которые обычно изготавливаются из литой или кованной стали, произведенные шестерни из чугуна ADI обладают большей прочностью и износостойкостью, поэтому подходят для самых тяжелых условий эксплуатации. За счет своей микроструктуры, состоящей из игольчатого феррита и высокоуглеродистого аустенита, материал выдерживает экстремальные нагрузки и минимизирует износ произведенной из него детали даже в абразивных средах. Высокая усталостная прочность обеспечивает способность выдерживать циклические нагрузки и сопротивляться усталостному разрушению – наиболее частой причине поломок традиционных шестерней. Кроме этого, чугун ADI хорошо выдерживает удары и другие повреждения без растрескивания.
Austempered Ductile Iron (ADI) — это разновидность ковкого чугуна, обладающая высокой прочностью и пластичностью благодаря своей уникальной микроструктуре. Его создание стало результатом двух процессов: стандартной ковки чугуна и аустемперирования — специальной термической обработки металла.
Сегменты качества
Фото предоставлено David Brown Santasalo (DBSantasalo)
Еще одним ключом к качеству продукции стал выбор конструкции сегментированных венцовых шестерней, состоящих из нескольких частей (зубьев). Они соединяются болтами и образуют цельную передачу, а каждый сегмент проходит индивидуальную механическую и термическую обработку. Такое решение позволило производителю предложить заказчиком детали, свойства которых обеспечивают непрерывность и высокую эффективность производственных процессов.
Сегментная конструкция позволяет изменять диаметр, толщину и количество зубьев шестерни. Это дает специалистам возможность точнее настроить рабочие процессы распределение нагрузки, наладить оптимальную передачу мощности, тем самым сделав производство более кастомизированным. Монтаж не требует использования специального подъемного оборудования и кранов. А в случае повреждения или износа одного или нескольких сегментов, замене подлежат только они, а не вся конструкция.
Сегментные шестерни изготавливаются быстрее, чем традиционные, потому что каждый сегмент может обрабатываться параллельно. Еще одним немаловажным преимуществом является упрощенная транспортировка – конструкции поставляются в стандартных контейнерах, что сокращает транспортные расходы и задержки при перевозке.
Доказанная эффективность: 21 год безупречной службы на железорудной шахте
Фото предоставлено David Brown Santasalo (DBSantasalo)
Ярким примером эффективности конструкций DBSantasalo является 21-летний опыт эксплуатации венцовой шестерни из чугуна ADI в составе печи на железорудной шахте компании LKAB в Сваппаваре (Швеция).
Ранее специалисты производства, где использовались традиционные венцовые шестерни, регулярно сталкивались с проблемами преждевременного износа и поломок оборудования, что приводило к дорогостоящим простоям и частым ремонтам. Интенсивные нагрузки, воздействие абразивов и высоких температур предъявляли экстремальные требования к прочности и износостойкости компонентов вращающихся механизмов.
В 2003 году, столкнувшись с очередной проблемой, руководство компании LKAB обратилось в компанию DBSantasalo в поиске долгосрочного и надежного решения. Учитывая специфику эксплуатации и ограничения традиционных венцовых шестерней, специалисты предложили уникальное решение: сегментную венцовую шестерню из чугуна ADI диаметром 8,4 метра с двойной зубчатой передачей. Венцовую шестерню (ADI) разработали для эксплуатации печи с мощностью 320 кВт при 27 об/мин. Поставка и монтаж новой шестерни были выполнены в сжатые сроки, минимизируя простой производственной линии заказчика.
Спустя 21 год, в 2024 году, в ходе планового технического обслуживания была проведена инспекция венцовой шестерни DBSantasalo с целью оценки состояния и определения необходимости изменения вращения. Результаты поразили специалистов LKAB: инспекция не выявила существенного износа профиля передачи, трещин в конструкции или каких-либо иных признаков разрушения материала. Зубчатая передача будто бы только сошла с заводского конвейера. По результатам замеров качество изделия полностью соответствовало требованиям, предъявляемым к новым венцовым шестерням ADI стандарта ISO 9.
Стратегия лидерства
Фото предоставлено David Brown Santasalo (DBSantasalo)
Отвечая на запросы отрасли и обладая глубокой экспертизой, DBSantasalo разрабатывает не просто компоненты для механизмов, а комплексные инжиниринговые решения, адаптированные под конкретные условия эксплуатации и задачи каждого предприятия. Например, сочетание свойств чугуна ADI и сегментной конструкции венцовых шестерней позволяет добиться выдающихся эксплуатационных характеристик. При этом в комплекс услуг компании также входят рекомендации по эксплуатации, вплоть до использования смазочных материалов и методов смазки, что тоже способствует увеличению срока работы. Подобные решения призваны содействовать промышленным предприятиям, находящимся на этапе колоссального наращивания мощностей, максимально быстро модернизировать производство и повысить его эффективность на пути к решению стратегических задач по развитию реального сектора экономики в стране.
Горный журнал Казахстана № 5 / 2025
Материал подготовлен агентством «Маркетинг от Тимченко» для компании David Brown Santasalo (DBSantasalo)
