A estrutura inferior do britador cônico, um componente estrutural fundamental, suporta todo o conjunto, distribui as cargas para a fundação, abriga peças críticas (mancal de encosto, soquete do eixo principal) e protege contra contaminação. Exige alta rigidez e resistência.
Estruturalmente, inclui um corpo de aço fundido/ferro dúctil (500 kg–5 toneladas) com nervuras de reforço, assento de mancal de encosto, montagem de soquete do eixo principal, canais de lubrificação/resfriamento, flange de fundação, portas de acesso e superfícies de vedação.
A fabricação envolve fundição em areia (seleção de material, criação de moldes, moldagem, fusão/vazamento) com tratamento térmico, seguido de usinagem (desbaste e precisão) e tratamento de superfície.
O controle de qualidade abrange testes de materiais, verificações dimensionais (CMM, varredura a laser), testes de integridade estrutural (UT, MPT), testes de desempenho mecânico e validação de montagem, garantindo que ele atenda aos requisitos de resistência e precisão para uma operação confiável em serviços pesados.
Introdução detalhada ao componente da estrutura inferior do britador cônico
1. Função e papel do quadro inferior
A estrutura inferior do britador cônico (também conhecida como estrutura de base ou estrutura inferior) serve como componente estrutural fundamental que sustenta todo o conjunto do britador. Suas principais funções incluem:
Suporte Estrutural: Suporta o peso de todos os componentes superiores, incluindo a estrutura principal, a bucha excêntrica, o cone móvel e o côncavo, bem como as cargas dinâmicas geradas durante o esmagamento (até dezenas de milhares de quilonewtons).
Distribuição de carga: Transmitir cargas estáticas e dinâmicas para a fundação do britador, garantindo uma operação estável e evitando vibração excessiva.
Alojamento de componentes: Envolver e posicionar peças críticas, como o mancal de encosto, o soquete do eixo principal e o sistema de lubrificação, mantendo seu alinhamento e funcionalidade.
Proteção contra contaminação: Atuando como uma barreira para evitar que poeira, partículas de minério e umidade entrem nos componentes internos, reduzindo o desgaste e prolongando a vida útil.
Como uma peça estrutural de alta resistência, a estrutura inferior requer alta rigidez, resistência à tração e resistência ao impacto para suportar condições operacionais adversas em mineração e processamento de agregados.
2. Composição e Estrutura da Estrutura Inferior
A estrutura inferior é uma peça fundida grande e robusta com uma geometria complexa, apresentando os seguintes componentes principais e detalhes estruturais:
Corpo do quadro: Estrutura inteiriça de aço fundido ou ferro dúctil com perfil externo cilíndrico ou cônico, pesando tipicamente de 500 kg a 5 toneladas, dependendo do tamanho do britador. Sua espessura de parede varia de 20 a 50 mm, com nervuras reforçadas em áreas de alta tensão.
Assento de rolamento de encosto: Um recesso ou flange usinado na parte superior da estrutura que abriga o mancal de encosto, com planura precisa (≤0,05 mm/m) para garantir a distribuição adequada da carga.
Montagem do soquete do eixo principal: Um furo central ou cavidade cilíndrica que fixa o soquete do eixo principal, com tolerância dimensional IT7 para manter a concentricidade com o eixo principal.
Costelas de reforço: Nervuras radiais/axiais internas ou externas que aumentam a rigidez sem peso excessivo, posicionadas para resistir à flexão e ao estresse torcional.
Canais de Lubrificação e Resfriamento: Passagens perfuradas ou fundidas que se conectam ao sistema de lubrificação, fornecendo óleo ao mancal de encosto e ao soquete do eixo principal e, em alguns projetos, canais de água de resfriamento para dissipar o calor.
Flange de montagem de fundação: Uma flange radial na base com furos para parafusos (normalmente de 8 a 24 furos) para fixar a estrutura à fundação de concreto. A flange tem tolerância de planicidade ≤ 0,1 mm/m para garantir uma distribuição uniforme da carga.
Portas de acesso/portas de inspeção: Painéis ou tampas removíveis que permitem acesso de manutenção aos componentes internos (por exemplo, mancal de encosto, linhas de lubrificação) sem desmontar toda a estrutura.
Superfícies de vedação: Superfícies usinadas que fazem interface com a estrutura superior ou anel de ajuste, equipadas com juntas ou anéis de vedação para evitar vazamento de material e contaminação.
3. Processo de fundição para o quadro inferior
Dado seu grande tamanho e estrutura complexa, a estrutura inferior é fabricada principalmente por fundição em areia com aço fundido ou ferro dúctil:
Seleção de materiais:
Aço fundido (ZG270-500): Preferível para grandes britadores devido à sua alta resistência à tração (≥ 500 MPa), limite de escoamento (≥ 270 MPa) e tenacidade ao impacto (≥ 20 J/cm²). Composição química: C 0,24–0,32%, Si 0,20–0,60%, Mn 0,50–0,80%.
Ferro Dúctil (QT500-7): Utilizado para britadores de médio porte, oferecendo boa fundibilidade e amortecimento de vibrações. Resistência à tração ≥500 MPa, alongamento ≥7%.
Criação de padrões:
Um molde em escala real é criado usando resina, madeira ou espuma impressa em 3D, replicando o perfil externo, as nervuras, o flange de montagem e as cavidades internas da estrutura. Margens de contração (1,5–2,5%) são adicionadas para compensar a contração por resfriamento.
Moldagem:
Um molde de areia aglomerado com resina é preparado com múltiplas seções para acomodar a complexidade da estrutura. Núcleos de areia (aglomerados com resina fenólica) formam características internas como nervuras, canais e furos. O molde é revestido com uma camada refratária para melhorar o acabamento da superfície.
Derretendo e Derramando:
Para aço fundido: Fundido em forno elétrico a arco a 1520–1560°C, com controle rigoroso de enxofre (≤0,04%) e fósforo (≤0,04%) para evitar fragilidade.
Para ferro dúctil: Derretido em uma cúpula ou forno de indução a 1400–1450°C, com nodulizantes (magnésio ou cério) adicionados para converter o grafite em forma esférica.
O vazamento é realizado por meio de uma concha com vazão controlada (100–300 kg/s) para garantir o preenchimento completo do molde, minimizando a porosidade e as falhas de moldagem.
Tratamento térmico:
Aço fundido: Normalizado a 850–900°C por 4–6 horas, depois resfriado ao ar para refinar a estrutura do grão e reduzir o estresse interno.
Ferro dúctil: Recozido a 850–900°C por 2–4 horas para eliminar carbonetos, seguido de resfriamento lento para melhorar a usinabilidade.
4. Processo de Usinagem e Fabricação
Usinagem de desbaste:
A estrutura fundida é montada em uma fresadora de pórtico CNC ou torno vertical para usinar o flange da fundação, as superfícies externas e as bordas da porta de acesso, deixando uma margem de acabamento de 5 a 10 mm. As dimensões principais (por exemplo, diâmetro do flange) são controladas em ±1 mm.
Usinagem de Precisão de Características Críticas:
Assento de rolamento de encosto: Acabamento usinado usando uma retificadora CNC para atingir planura (≤0,05 mm/m) e rugosidade de superfície Ra1,6 μm, garantindo o assentamento adequado do mancal de encosto.
Montagem do soquete do eixo principal: Perfurado e brunido até a tolerância dimensional IT7 (por exemplo, φ300H7) e cilindricidade ≤0,02 mm, mantendo a concentricidade com o assento do mancal de encosto (coaxialidade ≤0,1 mm).
Flange de fundação: Usinado para planicidade (≤ 0,1 mm/m) e perpendicularidade ao eixo da estrutura (≤ 0,2 mm/100 mm) usando uma fresadora CNC. Os furos dos parafusos são perfurados e rosqueados com tolerância de classe 6H, com precisão posicional (± 0,5 mm).
Usinagem de canais e portas:
Os canais de lubrificação e resfriamento são perfurados usando máquinas de perfuração profunda CNC, com tolerância de diâmetro (±0,5 mm) e precisão posicional (±1 mm) para garantir o alinhamento com os componentes conectados.
As portas de inspeção e de acesso são usinadas para garantir o encaixe adequado com juntas, evitando vazamentos.
Tratamento de superfície:
Superfícies usinadas (por exemplo, assento de rolamento de encosto, montagem de soquete) são polidas para Ra1,6 μm para reduzir o atrito e melhorar o acoplamento dos componentes.
As superfícies externas são limpas com jato de areia e pintadas com primer epóxi (80–100 μm) e acabamento (60–80 μm) para resistir à corrosão em ambientes externos ou empoeirados.
5. Processos de Controle de Qualidade
Teste de materiais:
A análise da composição química (espectrometria) verifica a conformidade com os padrões de aço fundido (ZG270-500) ou ferro dúctil (QT500-7).
Testes de tração em amostras fundidas confirmam propriedades mecânicas (por exemplo, aço fundido: resistência à tração ≥500 MPa, alongamento ≥15%).
Verificações de precisão dimensional:
Uma máquina de medição de coordenadas (CMM) inspeciona dimensões críticas: planicidade do assento do mancal de encosto, diâmetro de montagem do soquete e posições dos furos dos parafusos do flange.
A digitalização a laser verifica se a geometria geral corresponde ao modelo CAD, garantindo a compatibilidade com os componentes superiores.
Teste de Integridade Estrutural:
O teste ultrassônico (UT) detecta defeitos internos (por exemplo, poros de contração, rachaduras) em áreas de alta tensão, como nervuras e flanges, com defeitos >φ5 mm rejeitados.
O teste de partículas magnéticas (MPT) verifica se há rachaduras superficiais em recursos usinados (por exemplo, furos de parafusos, bordas de assentos de rolamentos), com defeitos lineares de >2 mm resultando em rejeição.
Teste de Desempenho Mecânico:
O teste de pressão dos canais de resfriamento/lubrificação (a 1,5× da pressão operacional) garante que não haja vazamentos.
O teste de carga envolve a aplicação de cargas estáticas simuladas (120% do peso nominal) à estrutura, com deformação medida por meio de medidores de tensão (limite: ≤0,1 mm/m).
Validação de Montagem:
A montagem de teste com o rolamento de encosto, o soquete do eixo principal e os parafusos de fundação verifica o encaixe correto: os componentes assentam com segurança sem emperrar e as tolerâncias de alinhamento são mantidas.
Por meio desses processos de fabricação e controle de qualidade, a estrutura inferior atinge a integridade estrutural, a precisão e a durabilidade necessárias para suportar a operação do britador cônico, garantindo um desempenho confiável em aplicações industriais pesadas.
