O contrapeso do britador cônico, um componente essencial de balanceamento dinâmico montado na bucha excêntrica, compensa as forças centrífugas da rotação excêntrica, reduzindo a vibração, melhorando a estabilidade (500–1500 rpm), otimizando o uso de energia e equilibrando as cargas da estrutura.
Estruturalmente, é composto por um corpo de alta densidade (7,0–7,8 g/cm³) (HT350/QT600-3), 2–6 segmentos anulares, furos para parafusos (classe 8.8+), pinos de localização, abas de balanceamento e nervuras de reforço, com um revestimento resistente à corrosão.
Fabricado por fundição em areia (vazamento de 1350 a 1380 °C), passa por recozimento (550 a 600 °C) e usinagem de precisão (torneamento/retificação CNC) para garantir precisão dimensional. O controle de qualidade inclui testes de material (densidade ≥ 7,0 g/cm³), END (UT/MPT), balanceamento dinâmico (desbalanceamento residual ≤ 5 g·mm/kg) e testes de carga (força nominal de 150%).
Isso garante uma operação confiável no processamento de mineração/agregados, minimizando o estresse e prolongando a vida útil dos componentes.
Introdução detalhada ao componente de contrapeso do britador cônico
1. Função e papel do contrapeso
O contrapeso do britador cônico (também conhecido como contrapeso ou contrapeso excêntrico) é um componente crítico de balanceamento dinâmico montado na bucha excêntrica ou no conjunto do eixo principal. Suas principais funções incluem:
Balanceamento Dinâmico: Compensa a força centrífuga gerada pela rotação excêntrica do cone móvel e da bucha excêntrica, reduzindo a vibração e o ruído durante a operação. Isso minimiza o estresse na estrutura, nos rolamentos e em outros componentes estruturais.
Melhoria da estabilidade: Garantir a rotação suave do conjunto excêntrico em altas velocidades (500–1500 rpm), evitando carga irregular que pode levar ao desgaste prematuro ou falha do eixo principal e do mancal de encosto.
Otimização de Energia: Reduzindo o consumo de energia associado ao amortecimento de vibração, melhorando a eficiência energética geral do britador.
Distribuição de carga: Equilibrar as forças laterais exercidas na estrutura do britador durante o ciclo de britagem, evitando deflexão excessiva e mantendo a precisão consistente da folga de britagem.
Operando sob altas forças centrífugas (frequentemente excedendo 10.000 N), o contrapeso requer alta densidade, rigidez estrutural e distribuição de massa precisa para obter um balanceamento eficaz.
2. Composição e Estrutura do Contrapeso
O contrapeso é normalmente um componente anular segmentado ou de peça única, projetado para corresponder à geometria da bucha excêntrica. Seus principais componentes e detalhes estruturais incluem:
Peso Corporal: Uma estrutura robusta feita de ferro fundido de alta densidade (HT350), ferro dúctil (QT600-3) ou aço preenchido com concreto (para britadores grandes). A densidade do material varia de 7,0 a 7,8 g/cm³ para fornecer massa suficiente (50 a 500 kg, dependendo do tamanho do britador).
Segmentos Anulares: Para britadores grandes, o contrapeso costuma ser dividido em 2 a 6 segmentos (por exemplo, 4 partes iguais) para facilitar a instalação. Cada segmento tem uma largura radial de 100 a 300 mm e espessura de 50 a 150 mm.
Características de montagem:
Furos para parafusos: Furos espaçados circunferencialmente (8–24) para fixação do peso na bucha excêntrica, com rosca classe 8.8 ou superior para suportar forças centrífugas.
Pinos de localização: Saliências cilíndricas na superfície de montagem que se encaixam nos furos correspondentes na bucha excêntrica, garantindo posicionamento angular preciso.
Abas de balanceamento: Pequenas placas ajustáveis ou orifícios roscados na circunferência externa para ajuste fino da distribuição do peso. Permitem adicionar/remover pequenos pesos (100–500 g) para obter o equilíbrio ideal.
Costelas de reforço: Nervuras radiais internas ou externas que aumentam a rigidez estrutural, evitando a deformação sob tensão centrífuga. A espessura das nervuras varia de 10 a 30 mm, dependendo do tamanho do segmento.
Superfície externa lisa: Uma circunferência externa usinada com baixa rugosidade (Ra3,2–6,3 μm) para reduzir a resistência do ar e minimizar o arrasto dinâmico durante a rotação.
Camada de proteção contra corrosão: Um revestimento pintado ou galvanizado (50–100 μm de espessura) para resistir à ferrugem em ambientes empoeirados ou úmidos.
3. Processo de fundição do contrapeso
Dada a necessidade de alta densidade e geometria complexa, o contrapeso é fabricado principalmente por fundição em areia:
Seleção de materiais:
Ferro fundido de alta densidade (HT350): Preferida por sua alta densidade (7,2–7,3 g/cm³), resistência à compressão (≥350 MPa) e custo-benefício. Composição química: C 3,2–3,6%, Si 1,8–2,4%, Mn 0,6–1,0%, com baixo teor de enxofre/fósforo (≤0,035% cada).
Ferro Dúctil (QT600-3): Usado para aplicações de alto estresse, oferecendo melhor resistência ao impacto (alongamento ≥3%) e resistência à tração (≥600 MPa).
Criação de padrões:
Um padrão em escala real (espuma, madeira ou resina) é criado para cada segmento, incluindo furos para parafusos, pinos de fixação e nervuras. Margens de contração (1,2–1,8%) são adicionadas para compensar a contração por resfriamento.
Moldagem:
Moldes de areia aglomerados com resina são preparados, com núcleos usados para formar furos para parafusos e elementos internos. A cavidade do molde é revestida com uma camada refratária para melhorar o acabamento da superfície e evitar a inclusão de areia.
Derretendo e Derramando:
O ferro fundido é derretido em uma cúpula ou forno de indução a 1380–1420°C, com carbono equivalente controlado para 4,2–4,6% para boa fluidez.
O vazamento é realizado a 1350–1380 °C, com uma vazão controlada para garantir o preenchimento completo do molde, minimizando a porosidade em áreas de alta tensão, como ressaltos de furos de parafusos.
Tratamento térmico:
Recozimento: As peças fundidas são aquecidas a 550–600 °C por 2–4 horas e depois resfriadas lentamente para aliviar o estresse interno, reduzindo o risco de rachaduras durante a usinagem ou operação.
Normalização (Opcional):Para ferro dúctil, o aquecimento a 850–900 °C seguido de resfriamento a ar refina a microestrutura e melhora as propriedades mecânicas.
4. Processo de Usinagem e Fabricação
Usinagem de desbaste:
Segmentos fundidos são montados em um torno CNC ou fresadora para aparar o excesso de material, com foco na superfície de montagem e na circunferência externa. A tolerância dimensional é controlada em ±1 mm.
Usinagem de precisão de recursos de montagem:
Furos para parafusos: Furado e rosqueado usando um centro de usinagem CNC, com tolerância de rosca 6H e precisão posicional (±0,2 mm) para garantir o alinhamento com a bucha excêntrica.
Pinos de localização: Usinado com tolerância de diâmetro h6, com perpendicularidade (≤0,05 mm/100 mm) em relação à superfície de montagem.
Superfície de montagem: Retificado até atingir planicidade (≤0,1 mm/m) e rugosidade Ra3,2 μm para garantir contato uniforme com a bucha excêntrica, evitando concentração de carga.
Preparação das abas de balanceamento:
As abas são usinadas ou soldadas à circunferência externa, com furos roscados para fixação de pesos de balanceamento. Esses recursos são posicionados para permitir ajustes em incrementos de 15 a 30°.
Tratamento de superfície:
A superfície externa é jateada para remover incrustações e depois pintada com primer epóxi (60–80 μm) e acabamento (40–60 μm) para resistência à corrosão.
Os furos roscados são revestidos com composto antigripante para evitar escoriações durante a instalação.
5. Processos de Controle de Qualidade
Teste de materiais:
A análise da composição química (espectrometria) verifica a conformidade com os padrões HT350 ou QT600-3.
O teste de densidade (por meio de deslocamento de água) garante que a densidade do material atenda às especificações (≥7,0 g/cm³).
Verificações de precisão dimensional:
Uma máquina de medição de coordenadas (CMM) inspeciona dimensões críticas: peso do segmento (tolerância de ±0,5%), posições dos furos dos parafusos e planura da superfície de montagem.
Um scanner a laser verifica o perfil da circunferência externa, garantindo a eficiência aerodinâmica.
Teste de Integridade Estrutural:
Testes ultrassônicos (UT) detectam defeitos internos (por exemplo, poros de contração) em ressaltos de furos de parafusos, com defeitos >φ3 mm rejeitados.
O teste de partículas magnéticas (MPT) verifica se há rachaduras superficiais em áreas de alta tensão, como nervuras e bordas de montagem.
Teste de Balanceamento Dinâmico:
Os segmentos montados são montados em uma máquina de balanceamento e girados à velocidade operacional (500–1500 rpm). O desequilíbrio é medido e corrigido usando abas de balanceamento, com desequilíbrio residual limitado a ≤ 5 g·mm/kg.
Teste de carga:
Um teste de carga estática aplica 150% da força centrífuga nominal aos parafusos de montagem, sem deformação ou desgaste de rosca permitido.
Por meio desses processos de fabricação e controle de qualidade, o contrapeso equilibra efetivamente o conjunto excêntrico do britador cônico, reduzindo a vibração, prolongando a vida útil dos componentes e garantindo uma operação eficiente em aplicações de mineração e processamento de agregados.
