Guide de sélection des composants essentiels des machines minières de charbon : Comment les pièces forgées, les rails de guidage, les fonds de cylindre et les axes de levage garantissent-ils l’efficacité des opérations souterraines ?

Guide de sélection des composants essentiels des machines minières de charbon : Comment les pièces forgées, les rails de guidage, les fonds de cylindre et les axes de levage garantissent-ils l’efficacité des opérations souterraines ?

Dans les conditions de travail complexes des mines de charbon, les équipements souterrains doivent résister à des chocs violents, à des charges importantes et à une forte corrosion. La qualité de leurs composants essentiels détermine directement l'efficacité de l'exploitation et la sécurité des opérations. Les pièces forgées, véritables piliers de la robustesse des machines minières, sont à l'origine de composants clés tels que les rails de guidage, les fonds de cylindre et les axes de support, largement utilisés dans des équipements essentiels comme les convoyeurs à raclettes, les soutènements hydrauliques et les machines d'extraction. De nombreux professionnels s'interrogent : quelles sont les fonctions principales de ces quatre types de composants ? Pourquoi est-il impératif de choisir des pièces forgées de haute qualité pour leur fabrication ? Comment interagissent-elles pour garantir le fonctionnement stable et durable des machines minières ? Cet article vous apportera des réponses complètes, articulées autour de trois axes principaux : la valeur fonctionnelle, les exigences de fabrication et les critères de sélection.

I. Quatre composantes essentielles : La « force principale des opérations souterraines » des machines d'extraction du charbon

Pièces forgées : la « source de qualité » pour tous les composants essentiels

Les pièces forgées sont des composants formés par des procédés de forgeage à haute température à partir de billettes métalliques. Comparées aux pièces moulées et aux pièces embouties, leurs grains internes sont affinés, leur structure est dense et elles sont exemptes de défauts tels que les pores et les inclusions. Leur résistance à la traction et leur résistance à la fatigue sont augmentées de plus de 50 %. Dans le domaine des machines d'extraction minière, les rails de guidage, les fonds de cylindre et les axes de liaison sont tous fabriqués à partir d'acier de construction allié de haute qualité par des procédés de forgeage, ce qui est une condition essentielle pour garantir la résistance aux chocs et à l'usure des composants. On peut affirmer que sans pièces forgées de haute qualité, il serait impossible de fabriquer les composants essentiels des machines d'extraction minière capables de résister aux conditions de travail difficiles en souterrain.

2. Rails à broches : « éléments vitaux de la transmission de puissance » des convoyeurs à raclettes

Le rail à picots est un élément mobile essentiel du convoyeur à raclettes et constitue également le rail de roulement de la machine d'extraction de charbon. Fabriqué principalement à partir de pièces forgées, il transmet la puissance et guide la haveuse le long du front de taille en s'engrenant avec sa roue de traction. Lors des opérations souterraines, les rails à picots doivent supporter le poids de la haveuse, la résistance à la coupe et les chocs fréquents. L'utilisation de pièces forgées de qualité inférieure risque d'entraîner des défauts tels que l'écaillage et la rupture des dents, provoquant l'arrêt du convoyeur et affectant la progression de l'ensemble du front de taille. La dureté de surface des dents des rails à picots forgés de haute qualité peut atteindre HRC 58-62, garantissant ainsi une précision optimale même en cas de frottement prolongé et une transmission de puissance efficace et stable.

3. Fond du cylindre : Le « noyau de protection porteur » du support hydraulique

Le fond du cylindre, pièce portante située entre la colonne de soutènement hydraulique et le vérin, est généralement forgé à parois épaisses. Dans les mines de charbon souterraines, les soutènements hydrauliques, véritables « protections », reposent sur l'extension et la rétraction des colonnes pour soutenir le toit. Le fond du cylindre supporte directement l'énorme pression exercée par le toit et la poussée interne de l'huile hydraulique. La qualité du soutènement a un impact direct sur sa sécurité : un fond de cylindre de mauvaise qualité peut se déformer plastiquement ou se rompre par manque de résistance, entraînant des accidents tels que l'effondrement du toit. Grâce à une conception structurelle et à des traitements thermiques appropriés, les fonds de cylindre forgés de haute qualité peuvent supporter des charges allant jusqu'à plusieurs centaines de tonnes, offrant ainsi une protection fiable aux mineurs.

4. Axe de liaison : Le point de connexion de la chaîne du convoyeur à raclettes

Les axes de liaison, appelés axes en haltère, assurent la connexion entre les auges centrales du convoyeur à raclettes et sont également fabriqués à partir de pièces forgées haute résistance. Leur fonction principale est de relier étroitement plusieurs auges centrales afin de garantir le bon fonctionnement de la chaîne de raclettes et d'absorber les vibrations et les chocs lors du fonctionnement du convoyeur. Dans les opérations souterraines, les axes en haltère doivent résister à des forces de traction et de cisaillement répétées. Si le matériau de la pièce forgée ne répond pas aux normes ou s'il existe des défauts lors du processus de forgeage, ils risquent fortement de se rompre, entraînant la déconnexion et l'arrêt du convoyeur à raclettes. La résistance au cisaillement des axes en haltère forgés de haute qualité dépasse largement les normes industrielles, leur permettant de fonctionner de manière stable et durable sous des charges élevées et de réduire la fréquence des interventions de maintenance souterraines.

II. Processus de forgeage : Le « code de base » pour adapter les quatre principaux composants aux conditions de travail souterraines

Les mines de charbon souterraines sont soumises à une triple contrainte : forte humidité, forte concentration de poussière et chocs importants. Les rails de guidage, les fonds de cylindre et les axes de support doivent être fabriqués selon une technologie de forgeage de précision afin de répondre aux exigences de performance strictes. Ses avantages se manifestent principalement sous trois aspects :

Renforcer la structure pour résister aux impacts extrêmes

Le forgeage, par forgeage et pressage répétés de billettes métalliques, élimine la porosité interne et autres défauts, répartit les fibres métalliques dans le sens des forces appliquées à la pièce et améliore considérablement sa résistance aux chocs et à la fatigue. Par exemple, après forgeage et trempe, les dents d'un rail de guidage résistent aux impacts à haute fréquence de l'engrènement de la roue de traction d'une machine minière. De même, la surface d'appui au fond d'un cylindre, après forgeage, répartit uniformément la pression sur la plaque supérieure et évite les fissures dues à la concentration des contraintes.

Améliorer la résistance à l'usure et à la corrosion pour prolonger la durée de vie

Les pièces forgées de haute qualité peuvent voir leur dureté superficielle et leur résistance à la corrosion encore améliorées par des traitements thermiques ultérieurs tels que la cémentation et la nitruration. Dans l'environnement humide des mines de charbon souterraines, les fonds de cylindre et les axes de piston forgés et traités anticorrosion résistent efficacement à la rouille, ce qui multiplie leur durée de vie par 3 à 5 par rapport aux pièces moulées ordinaires et réduit considérablement les coûts de remplacement et de maintenance des équipements.

Garantir la précision dimensionnelle et améliorer la compatibilité d'assemblage

La technologie de forgeage de précision permet d'obtenir des pièces quasi-finies, avec des tolérances dimensionnelles contrôlées au micromètre près. Seul un usinage minimal est ensuite nécessaire pour répondre aux exigences d'assemblage. Par exemple, l'alésage de liaison entre l'axe de l'haltère et la rainure centrale doit être parfaitement aligné. La haute précision du forgeage permet d'éviter les vibrations et les bruits anormaux dus à un jeu d'assemblage excessif. La précision du pas du rail de guidage influe directement sur la fluidité de mouvement de la haveuse à charbon. Le processus de forgeage est essentiel pour garantir cette précision.

III. Points clés pour la sélection : Guide pour éviter les pièges lors de l’achat des quatre composants de base

Pour les fabricants de machines d'extraction de charbon et les entreprises minières, le choix des pièces forgées, des rails de guidage, des fonds de cylindre et des axes de levage appropriés est essentiel pour réduire les taux de défaillance des équipements et améliorer l'efficacité des opérations souterraines. Trois points clés doivent être pris en compte :

Accorder la priorité à la vérification des qualifications des pièces forgées et refuser de faire passer des produits de qualité inférieure pour de bons

Lors d'un achat, il est impératif d'exiger du fournisseur les certificats de matériaux des pièces forgées, les rapports de processus de forgeage et les rapports de contrôle non destructif (tels que le contrôle par ultrasons ou par magnétoscopie) afin de confirmer l'absence de défauts internes. Par ailleurs, il convient de privilégier les produits forgés en matrice. La précision dimensionnelle et la résistance structurelle des pièces forgées en matrice sont nettement supérieures à celles des pièces forgées à main levée, ce qui les rend plus adaptées aux exigences de charge élevées des machines d'exploitation minière.

Adaptez-vous aux conditions de travail et personnalisez la sélection des matériaux

Les conditions de travail souterraines varient selon les matériaux utilisés : dans les chantiers soumis à des charges d'impact importantes, il convient d'utiliser des pièces forgées en alliage haute résistance, comme le 42CrMo, pour les rails de guidage et les axes de suspension. En milieu fortement corrosif, on peut opter pour des pièces forgées en acier Corten pour le fond du vérin, associées à des revêtements anticorrosion. Pour le fond du vérin de support hydraulique, l'épaisseur des pièces forgées doit être adaptée à la charge supportée afin d'éviter un déséquilibre entre la capacité de charge et la résistance du vérin.

Portez une attention particulière aux détails de la fabrication et assurez-vous de la coordination et de la compatibilité.

La rugosité de la surface dentée du rail de guidage, la planéité de la surface d'appui au fond du cylindre et le traitement de surface de l'axe de l'haltère influent directement sur la qualité d'utilisation des composants. Des contrôles ponctuels sur site sont nécessaires lors de l'approvisionnement : la surface dentée du rail de guidage doit être exempte de bavures et de fissures. Les trous taraudés au fond du cylindre doivent être précis et exempts de filetage endommagé. Les surfaces de contact aux extrémités des axes de l'haltère doivent être planes afin de garantir un ajustement parfait avec la rainure centrale. Par ailleurs, il est impératif de s'assurer que les quatre principaux composants proviennent du même système qualité afin de garantir la stabilité et le bon fonctionnement de l'ensemble de la machine.

Résumé

Les pièces forgées, les rails de guidage, les fonds de cylindre et les axes de liaison, composants essentiels des machines d'extraction du charbon, sont interdépendants et indispensables. Les pièces forgées garantissent la qualité, les rails de guidage assurent la transmission de la puissance, le fond de cylindre constitue la barrière de sécurité et les axes de liaison sont les éléments clés de la liaison. Ensemble, ils forment le support matériel nécessaire au bon fonctionnement des opérations souterraines dans les mines de charbon.

Dans le contexte de l'exploitation minière du charbon intelligente et efficace, le choix de composants essentiels issus de procédés de forgeage de haute qualité est primordial pour améliorer la fiabilité des équipements, réduire les coûts d'exploitation et de maintenance et garantir la sécurité des opérations. Pour en savoir plus sur nos solutions de forgeage sur mesure ou sur des exemples d'applications souterraines de nos quatre types de composants, n'hésitez pas à nous contacter !