A mola do britador cônico, um componente crucial de segurança e amortecimento instalado ao redor da estrutura superior ou entre o anel de ajuste e a base, atua principalmente na proteção contra sobrecarga (absorvendo a energia do impacto para evitar danos causados por objetos estranhos), amortecimento de vibrações (reduzindo o ruído e prolongando a vida útil do componente), fornecendo força de redefinição (restaurando as posições após sobrecarga) e aplicando pré-carga (mantendo a operação estável). Ela requer alta resistência à fadiga, limite de elasticidade e resistência à corrosão, operando com pré-carga abaixo de 50% a 80% da resistência à compressão máxima.
Estruturalmente, trata-se de uma mola de compressão helicoidal composta por uma mola helicoidal (fio de aço de alto carbono, como 60Si2MnA, com 20 a 80 mm de diâmetro), faces finais (retificadas para estabilidade), diâmetro externo (DE 150 a 500 mm, DI, com passo de 20 a 100 mm), ganchos/conexões opcionais e revestimento superficial (zincagem, epóxi, etc.). Seu design apresenta uma taxa de mola de 50 a 200 kN/mm para britadores de grande porte.
O processo de fabricação (conformação do fio, sem fundição) inclui a seleção e preparação do material (inspeção e endireitamento do fio de aço de alto carbono para molas), o enrolamento (utilizando máquinas CNC para controlar o passo, o diâmetro e o número de espiras), o tratamento térmico (têmpera e revenimento para atingir dureza HRC 45–50) e o processamento das extremidades (retificação das extremidades para achatamento e rebarbação). Para sistemas com múltiplas molas, a montagem envolve a seleção/combinação, a instalação da placa de montagem e o ajuste da pré-carga.
O controle de qualidade abrange testes de materiais (composição química e resistência à tração), verificações dimensionais (CMM para parâmetros da bobina e teste de elasticidade da mola), testes de propriedades mecânicas (teste de dureza e fadiga), testes não destrutivos (MPT e UT para defeitos) e testes de resistência à corrosão (teste de névoa salina). Esses testes garantem que a mola proteja de forma confiável contra sobrecarga e amorteça a vibração, mantendo a operação estável do britador em ambientes severos.
Introdução detalhada ao componente de mola do triturador cônico
1. Função e papel da mola
A mola do britador cônico (também chamada de mola de segurança ou mola de compressão) é um componente crítico de segurança e amortecimento instalado ao redor da estrutura superior ou entre o anel de ajuste e a base. Suas principais funções incluem:
Proteção contra sobrecarga: Absorvendo energia de impacto quando objetos estranhos (por exemplo, restos de metal) entram na câmara de britagem, comprimindo para permitir a separação temporária dos cones móveis e fixos, evitando danos ao eixo principal, engrenagens e revestimentos.
Amortecimento de vibração: Reduzindo vibrações de alta frequência geradas durante a britagem, minimizando o ruído e prolongando a vida útil de rolamentos e outros componentes de precisão.
Força de redefinição: Após sobrecarga, fornecer força de restauração para retornar o anel de ajuste ou o cone móvel à sua posição original, garantindo que a folga de esmagamento seja mantida.
Pré-carregamento do aplicativo: Manter pressão constante no anel de ajuste para evitar afrouxamento, garantindo operação estável sob cargas de material variáveis.
Dado seu papel na absorção de carga dinâmica, a mola deve ter alta resistência à fadiga, limite de elasticidade e resistência à corrosão, operando normalmente sob uma pré-carga de 50–80% de sua resistência à compressão final.
2. Composição e Estrutura da Mola
As molas cônicas trituradoras são geralmente molas de compressão helicoidais com um design robusto, consistindo nos seguintes componentes principais e detalhes estruturais:
Mola helicoidal: O corpo principal, feito de fio de aço de alto carbono para molas (por exemplo, 60Si2MnA ou 50CrVA) com diâmetro variando de 20 mm a 80 mm. A bobina apresenta uma estrutura helicoidal uniforme com um número específico de espiras ativas (tipicamente 5 a 15) e espiras terminais (1 a 2) para um assentamento estável.
Faces finais: As extremidades superior e inferior da bobina, que podem ser retificadas planas (para molas com extremidades paralelas) ou quadradas (para extremidades não retificadas), garantem perpendicularidade ao eixo da mola e distribuição uniforme da carga.
Diâmetro da mola: Incluindo diâmetro externo (DE, 150–500 mm) e diâmetro interno (DI), com passo (distância entre bobinas adjacentes) de 20–100 mm para permitir curso de compressão suficiente (normalmente 10–30% do comprimento livre).
Recursos de gancho ou conexão (opcional):Para molas menores, ganchos nas extremidades podem ser formados para prender ao anel de ajuste ou à base, embora a maioria das molas trituradoras grandes use extremidades planas para contato direto.
Revestimento de superfície: Uma camada protetora, como galvanoplastia, revestimento epóxi ou imersão em óleo para resistir à corrosão, especialmente em ambientes de mineração úmidos ou empoeirados.
O design da mola é caracterizado por sua taxa de mola (rigidez), calculada para fornecer a resposta de força-deslocamento necessária — normalmente 50–200 kN/mm para grandes britadores cônicos.
3. Processo de fabricação da mola (conformação de arame, sem fundição)
Ao contrário dos componentes metálicos, as molas não são fundidas, mas fabricadas por meio de conformação de arame e tratamento térmico. As principais etapas são:
Seleção e preparação de materiais:
O fio de aço para molas de alto carbono (60Si2MnA) é escolhido por seu excelente limite elástico (≥1200 MPa) e resistência à fadiga. O fio é inspecionado quanto a defeitos superficiais (arranhões, rachaduras) e endireitado para garantir diâmetro uniforme (tolerância de ±0,1 mm).
Enrolamento:
O fio é alimentado em uma máquina CNC para enrolamento de molas, que o dobra em formato helicoidal usando mandris e rolos de precisão. A máquina controla:
Tom: Garantir espaçamento uniforme entre as bobinas (tolerância ±0,5 mm).
Diâmetro: Manter o diâmetro externo dentro de ±1 mm do valor do projeto.
Número de bobinas: Contagem precisa de bobinas ativas e finais para atender à especificação de comprimento livre (tolerância ±2 mm).
Tratamento térmico:
Têmpera e revenimentoA mola helicoidal é aquecida a 850–880 °C em um forno, mantida por 30–60 minutos e, em seguida, temperada em óleo para atingir uma estrutura martensítica. Em seguida, é revenida a 420–480 °C por 1–2 horas para reduzir a fragilidade, resultando em uma dureza de HRC 45–50 e uma resistência à tração de 1600–1900 MPa.
Esse processo define as propriedades elásticas da mola, garantindo que ela possa suportar compressões repetidas sem deformação permanente.
Fim do processamento:
As bobinas finais são retificadas com uma retificadora de superfície para atingir paralelismo (≤0,1 mm/m) e perpendicularidade ao eixo da mola (≤0,5°), garantindo um assento estável na estrutura superior e na base.
A rebarbação remove bordas afiadas das extremidades retificadas para evitar concentração de tensões e danos às superfícies de contato.
4. Processo de fabricação para conjuntos de molas (grandes sistemas multimolas)
Alguns trituradores usam várias molas menores dispostas em um padrão circular; sua montagem envolve:
Seleção e correspondência de primavera:
As molas são classificadas por comprimento livre e taxa de elasticidade (rigidez) para garantir uma distribuição uniforme da carga. Molas com variação de taxa de >5% são rejeitadas para evitar carga desigual.
Instalação da placa de montagem:
Placas de montagem superior e inferior (aço ou ferro fundido) com furos correspondentes ao diâmetro externo da mola são usadas para posicionar as molas. Cada mola é inserida em seu furo e fixada com anéis de retenção para evitar movimento lateral.
Configuração de pré-carregamento:
O conjunto é comprimido até a pré-carga especificada (usando uma prensa hidráulica) e travado no lugar com calços, garantindo que cada mola suporte carga igual (medida por meio de células de carga com uma tolerância de ±2%).
5. Processos de Controle de Qualidade
Teste de materiais:
A análise da composição química (espectrometria) confirma que o aço para molas atende aos padrões (por exemplo, 60Si2MnA: C 0,56–0,64%, Si 1,50–2,00%, Mn 0,60–0,90%).
O teste de tração em amostras de fios mede a resistência à tração máxima (≥1600 MPa) e o alongamento (≥6%).
Verificações de precisão dimensional:
Uma máquina de medição de coordenadas (CMM) inspeciona o diâmetro da bobina, o passo, o comprimento livre e a planura da extremidade, garantindo a conformidade com as tolerâncias do projeto.
Um testador de mola mede a taxa (força por mm de compressão) para verificar se ela está dentro da faixa especificada (±5%).
Teste de Propriedades Mecânicas:
Os testes de dureza (Rockwell) garantem que a mola tenha uma dureza de HRC 45–50; a dureza do núcleo é verificada por meio de perfis de microdureza para confirmar o tratamento térmico uniforme.
Testes de fadiga submetem a mola a 10⁶ ciclos de compressão (de 10% a 70% da deflexão máxima) sem que sejam permitidas rachaduras ou deformações permanentes.
Ensaios Não Destrutivos (END):
O teste de partículas magnéticas (MPT) detecta rachaduras superficiais nas bobinas, especialmente nas curvas da bobina (pontos de concentração de tensão), com qualquer rachadura de 0,2 mm de comprimento resultando em rejeição.
O teste ultrassônico (UT) inspeciona o fio em busca de defeitos internos (por exemplo, inclusões) que podem reduzir a vida útil da fadiga.
Teste de resistência à corrosão:
O teste de névoa salina (ASTM B117) por 48 horas avalia molas zincadas ou pintadas, sem ferrugem vermelha permitida em superfícies críticas.
Por meio desses processos, a mola do britador cônico atinge proteção confiável contra sobrecarga e amortecimento de vibração, garantindo que o britador possa lidar com objetos estranhos inesperados e manter uma operação estável em ambientes de mineração adversos.
