Britador cônico série CS

Estrutura superiorConstruída em aço fundido de alta resistência (como ZG270-500), a estrutura superior possui formato cilíndrico. Possui um flange na parte superior, que serve como ponto de conexão para a tremonha de alimentação. A parede interna da estrutura superior é meticulosamente usinada para se encaixar com precisão no revestimento cônico fixo. Para aumentar sua integridade estrutural e suportar as substanciais forças de esmagamento, nervuras de reforço radiais são incorporadas. Essas nervuras, normalmente com espessura variando de 40 a 100 mm, são estrategicamente posicionadas para distribuir a carga uniformemente, garantindo a durabilidade da estrutura a longo prazo.

Quadro inferiorA estrutura inferior, fabricada em aço fundido de alta resistência (como o ZG35CrMo), constitui a base do britador. Ela abriga componentes cruciais, como a luva do eixo excêntrico, o mancal do eixo principal e, em alguns modelos, os cilindros hidráulicos. Essa estrutura é fixada com segurança à fundação por meio de chumbadores (geralmente na faixa de M30 a M60). A estrutura inferior também contém passagens internas de óleo, essenciais para a lubrificação adequada das peças móveis, reduzindo o atrito e garantindo uma operação suave.

Cone Móvel: O cone móvel é uma parte crítica do mecanismo de britagem. Consiste em um corpo cônico forjado de 42CrMo e um revestimento resistente ao desgaste. O corpo cônico é forjado com precisão, com sua base esférica projetada para se encaixar perfeitamente no rolamento esférico do eixo principal. Isso permite um movimento de oscilação suave e flexível durante a operação. O revestimento resistente ao desgaste, feito de ferro fundido com alto teor de cromo (Cr20) ou aço manganês (ZGMn13), é fixado ao corpo cônico por meio de fundição em liga de zinco. Este método garante uma ligação firme e segura, com a camada resistente ao desgaste tipicamente tendo uma espessura de 30 a 80 mm para suportar as forças abrasivas do processo de britagem.

Cone Fixo (Côncavo): O cone fixo, também conhecido como côncavo, é um revestimento anular montado na parede interna da estrutura superior. Geralmente é segmentado em 3 a 6 segmentos, o que simplifica a instalação e a substituição. O material do cone fixo é o mesmo do revestimento do cone móvel, proporcionando alta resistência ao desgaste. Cada segmento possui um perfil de cavidade cuidadosamente projetado, com um ângulo tipicamente variando de 18° a 25°. As estruturas de intertravamento entre os segmentos evitam vazamentos de material, garantindo uma britagem eficiente e consistente.

Manga de eixo excêntrico: Feita de aço fundido (ZG35CrMo), a luva do eixo excêntrico é um componente essencial para impulsionar a oscilação do eixo principal. Ela possui uma excentricidade que normalmente varia de 10 a 30 mm, o que determina a amplitude da oscilação do cone móvel. A superfície externa da luva do eixo excêntrico é equipada com uma grande engrenagem cônica, feita de aço-liga 20CrMnTi, que passa por tratamento de cementação e têmpera. Este tratamento aumenta a resistência ao desgaste e à fadiga da engrenagem, garantindo uma transmissão de potência confiável.

Par de engrenagens cônicas: Composto por uma pequena engrenagem cônica montada no eixo de entrada e uma grande engrenagem cônica fixada na luva do eixo excêntrico, o par de engrenagens cônicas é responsável por transmitir a potência do motor. A relação de transmissão é cuidadosamente selecionada, geralmente na faixa de 1:4 a 1:6, para atingir a velocidade de rotação e o torque desejados para a luva do eixo excêntrico.

Motor e transmissão por correia em VUm motor de frequência variável, com potências tipicamente entre 160 e 630 kW, fornece energia para o britador. O motor é conectado ao eixo de entrada por correias em V, e a velocidade da polia pode ser ajustada na faixa de 980 a 1480 rpm. Este sistema de acionamento de velocidade variável permite flexibilidade na operação, permitindo que o britador se adapte a diferentes materiais e requisitos de produção.

Unidade de ajuste hidráulico: Em alguns modelos avançados da série CS, uma unidade de ajuste hidráulico é incorporada. Essa unidade normalmente consiste em 6 a 12 cilindros hidráulicos, dispostos ao redor da estrutura inferior. Esses cilindros operam a uma pressão de trabalho de 16 a 25 MPa e são usados para ajustar o tamanho da porta de descarga, que pode variar de 5 a 50 mm. Sensores de posição são integrados ao sistema para garantir o controle preciso da largura da porta de descarga, com uma precisão de ± 0,1 mm.

Sistema de segurança: O britador é equipado com um sistema de proteção contra sobrecarga. Nos modelos com cilindros hidráulicos, válvulas de alívio de pressão são utilizadas para proteger contra sobrecarga. Quando materiais não britáveis, como objetos metálicos, entram na cavidade de britagem, os cilindros hidráulicos se retraem, expandindo a porta de descarga para permitir a expulsão do material estranho. Uma vez removida a obstrução, os cilindros retornam automaticamente à sua posição original. Nos modelos tradicionais com molas, um conjunto de molas (geralmente 16 pares de molas de aço-liga de alto desempenho) atua como mecanismo de proteção contra sobrecarga. Quando uma força excessiva é aplicada, as molas se comprimem, permitindo que as peças móveis se movam e evitando danos ao britador.

Gabinete de Controle InteligenteAlguns britadores cônicos modernos da série CS são equipados com um gabinete de controle inteligente. Este gabinete é baseado em um sistema de Controlador Lógico Programável (CLP), que monitora diversos parâmetros, como temperatura, pressão e consumo de energia. Ele também permite operação remota e fornece funções de diagnóstico de falhas, permitindo que os operadores identifiquem e solucionem rapidamente quaisquer problemas que possam surgir durante a operação.

Lubrificação com óleo fino: Um sistema independente de lubrificação com óleo fino é empregado para garantir o bom funcionamento dos componentes críticos. Este sistema possui bombas duplas para redundância, resfriadores para regular a temperatura do óleo e filtros para remover contaminantes. O sistema circula óleo ISO VG 46 para rolamentos e engrenagens, mantendo a pressão do óleo na faixa de 0,2 a 0,4 MPa e a temperatura do óleo abaixo de 55 °C.

Estrutura à prova de poeiraPara evitar que a poeira entre no britador e afete seu desempenho, é implementada uma estrutura abrangente à prova de poeira. Isso normalmente inclui uma combinação de vedações de labirinto, vedações de óleo e um sistema de purga de ar. O sistema de purga de ar, que opera a uma pressão de 0,3 a 0,5 MPa, cria uma pressão positiva dentro do britador, impedindo a entrada de poeira. Em ambientes com alto teor de poeira, alguns modelos também podem ser equipados com um sistema de pulverização de água para suprimir ainda mais a poeira.

Criação de padrões: Moldes de alta precisão são criados para a fundição da estrutura. Na fabricação moderna, moldes de resina impressos em 3D são frequentemente utilizados. Esses moldes são projetados com tolerâncias de contração, normalmente na faixa de 1,2% a 1,5%, para levar em conta as mudanças dimensionais que ocorrem durante o processo de fundição. Os moldes também incorporam todos os detalhes complexos, como estruturas de nervuras e passagens de óleo, com alta precisão.

MoldagemMoldes de areia aglomerada com resina são comumente utilizados para fundição de estruturas. A cavidade do molde é revestida com um revestimento refratário à base de zircônio, com espessura típica de 0,2 a 0,3 mm. Esse revestimento melhora o acabamento superficial da peça fundida e ajuda a reduzir defeitos. Machos são usados para formar as cavidades internas, como as passagens de óleo, garantindo o alinhamento adequado e a precisão dimensional.

Derretendo e Derramando:

Para o aço fundido ZG270-500, as matérias-primas são fundidas em um forno de indução. A temperatura de fusão é cuidadosamente controlada na faixa de 1520 a 1560 °C. Para melhorar ainda mais a qualidade da fundição, pode ser utilizado o vazamento assistido a vácuo. O aço fundido é então vazado no molde a uma temperatura de 1480 a 1520 °C, com controle rigoroso da velocidade de vazamento para evitar turbulência e a formação de inclusões.

Para o aço fundido ZG35CrMo, cromo (0,8% a 1,2%) e molibdênio (0,2% a 0,3%) são adicionados durante o processo de fusão para atingir as propriedades mecânicas desejadas. A temperatura de vazamento do ZG35CrMo é tipicamente de 1500 a 1540 °C.

Tratamento térmicoApós a fundição, a estrutura passa por uma série de tratamentos térmicos. Primeiramente, a normalização é realizada a uma temperatura de 880 a 920 °C, seguida pelo resfriamento a ar. Esse processo refina a estrutura granular do metal. Posteriormente, o revenimento é realizado a 550 a 600 °C para aliviar as tensões internas e atingir uma faixa de dureza de HB 180 a 220, garantindo a integridade estrutural e a durabilidade da estrutura.

Moldagem: A moldagem em concha, que utiliza um ligante de resina fenólica, é um método preferencial para a fundição da luva do eixo excêntrico. Este processo oferece alta precisão dimensional, com tolerâncias de ±0,1 mm no furo excêntrico. O molde em concha proporciona um acabamento superficial liso, reduzindo a necessidade de usinagem extensa após a fundição.

Vazamento e tratamento térmicoO aço ZG35CrMo fundido é vazado no molde de revestimento a uma temperatura de 1500 a 1540 °C. Após a fundição, a luva do eixo excêntrico é temperada em óleo a 850 °C para endurecer a superfície. Em seguida, ocorre o revenimento a 580 °C para atingir a combinação desejada de dureza (HB 220 a 260) e resistência à tração (≥785 MPa), garantindo sua capacidade de suportar as condições operacionais de alta tensão.

Forjamento: O tarugo de aço 42CrMo é primeiramente aquecido a uma faixa de temperatura de 1150 a 1200 °C em um forno a gás. Essa alta temperatura torna o aço maleável, permitindo um forjamento eficiente. O tarugo é então submetido a uma série de operações de recalque e forjamento para moldá-lo na forma cônica com base esférica. Esses processos de forjamento garantem que o fluxo dos grãos metálicos esteja alinhado com a direção da tensão, aprimorando as propriedades mecânicas do corpo cônico móvel.

Tratamento térmicoApós o forjamento, o corpo do cone móvel é submetido a têmpera em água a 840 °C, que resfria rapidamente o metal e o endurece. Em seguida, ocorre o revenimento a 560 °C para aliviar a tensão interna e atingir uma dureza de HRC 28-32, juntamente com uma resistência à tração de ≥900 MPa, proporcionando a resistência e a tenacidade necessárias para sua operação no britador.

Usinagem de desbaste: Fresadoras CNC são utilizadas para moldar inicialmente os flanges e nervuras da estrutura. Durante esse processo, uma sobremetal de usinagem de 2 a 3 mm é deixada nas superfícies a serem acabadas posteriormente. Mandriladoras são então utilizadas para criar os assentos dos mancais, com tolerâncias dimensionais de IT7 para garantir um encaixe adequado dos mancais.

Usinagem de precisãoAs superfícies dos flanges são retificadas para atingir uma planicidade de ≤ 0,1 mm/m e uma rugosidade superficial de Ra1,6 μm. Este acabamento superficial liso é crucial para a vedação e a conexão mecânica adequadas. Os furos dos parafusos, normalmente na faixa de M30 a M60, são perfurados e rosqueados com uma tolerância de rosca de 6H. O posicionamento preciso desses furos é garantido, com uma precisão de ± 0,1 mm, para permitir a fixação segura de vários componentes.

Girando: Tornos CNC são utilizados para usinar o diâmetro externo e o furo excêntrico da luva do eixo. Durante o processo de torneamento, uma folga de 0,5 mm é deixada para as operações de retificação subsequentes. A excentricidade do furo é cuidadosamente monitorada por meio de um relógio comparador para garantir que atenda aos requisitos de projeto, com uma tolerância de ± 0,05 mm.

Moagem: O diâmetro externo e o furo excêntrico são retificados para atingir uma tolerância dimensional de IT6 e uma rugosidade superficial de Ra0,8 μm. A face de montagem da engrenagem também é usinada para garantir a perpendicularidade ao eixo, com uma tolerância de ≤0,02 mm/100 mm. Essa usinagem de alta precisão é essencial para o funcionamento suave da luva do eixo excêntrico e o engrenamento adequado das engrenagens cônicas.

Moagem: Centros de usinagem CNC são utilizados para moldar a superfície cônica do cone móvel. O ângulo do cone é mantido com uma tolerância de ±0,05° e a rugosidade da superfície é mantida em Ra3,2 μm. A base esférica do cone móvel também é usinada para garantir um encaixe adequado com o rolamento esférico.

Superfície de montagem do revestimento: A superfície onde o revestimento resistente ao desgaste é montado é usinada com uma planura de ≤ 0,1 mm/m. Essa superfície plana é necessária para o processo de fundição em liga de zinco, que fixa o revestimento ao corpo do cone, garantindo uma ligação firme e uniforme.

Teste de materiais:

A análise espectrométrica é realizada em todos os componentes fundidos e forjados para verificar sua composição química. Por exemplo, para o ZG35CrMo, o teor de carbono deve estar na faixa de 0,32 a 0,40%, e o teor de manganês, de 0,5 a 0,8%. Qualquer desvio dessas faixas especificadas pode afetar as propriedades mecânicas do material.

Ensaios de tração e impacto são realizados em corpos de prova retirados do mesmo lote de materiais. Para forjamento de 42CrMo, o limite de escoamento deve ser ≥785 MPa e a energia de impacto deve ser ≥60 J/cm². Esses ensaios garantem que os materiais possam suportar as altas condições de tensão durante a operação do britador.

Inspeção dimensional:

Máquinas de Medição por Coordenadas (CMM) são utilizadas para medir as principais dimensões dos componentes. Isso inclui a medição da excentricidade da luva do eixo excêntrico, a conicidade do cone móvel e a posição dos furos dos parafusos. A CMM fornece medições altamente precisas, com uma tolerância de ±0,05 mm, garantindo que os componentes se encaixem corretamente durante a montagem.

A tecnologia de escaneamento a laser também é empregada para detectar o perfil da cavidade de britagem formada pelo cone móvel e pelo cone fixo. Essa tecnologia pode comparar com precisão o perfil real com as especificações do projeto, garantindo que o processo de britagem seja consistente e eficiente.

Ensaios Não Destrutivos (END):

O Ensaio Ultrassônico (UT) é utilizado para detectar defeitos internos em peças fundidas, como quadros e camisas de eixos excêntricos. Quaisquer defeitos com diâmetro superior a 3 mm são considerados inaceitáveis, pois podem comprometer a integridade estrutural do componente.

O Teste de Partículas Magnéticas (MPT) é realizado em peças forjadas, como o eixo principal e o corpo do cone móvel, para inspecionar trincas superficiais e próximas à superfície. Trincas maiores que 1 mm são rejeitadas, pois podem levar a falhas catastróficas durante a operação.

Teste de desempenho:

O balanceamento dinâmico é realizado em conjuntos de rotores, como a luva do eixo excêntrico e os componentes acoplados. O processo de balanceamento visa atingir um grau G2.5, o que garante que o nível de vibração durante a operação seja ≤2,5 mm/s. Essa operação de baixa vibração reduz o desgaste dos componentes e melhora a estabilidade geral do britador.

Um teste de carga de 48 horas é realizado utilizando materiais padrão, como granito. Durante o teste, parâmetros como capacidade de produção, distribuição granulométrica das partículas de descarga e desgaste do revestimento são monitorados de perto. A capacidade de produção deve atender aos valores especificados para o modelo específico, o tamanho das partículas de descarga deve estar dentro da faixa desejada e os revestimentos devem apresentar desgaste uniforme para garantir o desempenho a longo prazo.

Preparação da Fundação: Uma fundação de concreto de grau C30 é preparada. Chumbadores embutidos são colocados na fundação, e o nivelamento da superfície da fundação é cuidadosamente verificado para garantir que seja ≤ 0,1 mm/m. O concreto é então curado por 28 dias para atingir sua resistência máxima.

Instalação da estrutura inferior: A estrutura inferior é içada até a posição na fundação usando equipamento de elevação apropriado. Calços são usados para nivelar a estrutura, e os chumbadores são inicialmente apertados a 30% do seu torque final. Esse aperto inicial permite pequenos ajustes durante as etapas subsequentes da instalação.

Conjunto de luva excêntrica e eixo principal: A luva excêntrica é instalada na estrutura inferior e o eixo principal é cuidadosamente inserido na luva. Todos os rolamentos são completamente lubrificados com o lubrificante apropriado antes da instalação para garantir um funcionamento suave.

Instalação de cone móvel: O cone móvel é içado e precisamente acoplado ao eixo principal. Durante a instalação do revestimento resistente ao desgaste no cone móvel, uma liga de zinco é derramada entre o corpo do cone e o revestimento. A liga de zinco é aquecida a uma faixa de temperatura de 450 a 500 °C para garantir uma ligação adequada e um encaixe firme.