Rolamentos para britadores de mandíbula

Introdução detalhada ao componente de rolamento dos britadores de mandíbula

I. Composição e Estrutura dos Mancais

1. Anel Interno
   Um componente em forma de anel com ajuste de interferência no eixo excêntrico. O diâmetro interno do anel interno forma um ajuste de tolerância com o eixo (tipicamente H7/k6). Sua superfície externa é usinada com uma pista (esférica ou em forma de arco) para guiar o movimento dos rolos. Ambos os lados do anel interno possuem flanges para restringir o deslocamento axial dos rolos; a altura do flange corresponde ao comprimento do rolo (geralmente 1/3 a 1/2 do diâmetro do rolo) para garantir uma distribuição uniforme da força.
2. Anel externo
   Um componente em forma de anel com um ajuste de transição na carcaça do rolamento da mandíbula oscilante ou no furo da estrutura. O diâmetro externo do anel externo forma um ajuste de tolerância com o furo da carcaça do rolamento (tipicamente J7/h6). Sua superfície interna apresenta uma pista esférica correspondente ao anel interno, com o centro de curvatura da pista coincidindo com o eixo do rolamento. Isso permite que o anel interno se desloque angularmente em relação ao anel externo em ±2°–3° (compensando erros de instalação ou deflexão do eixo).
3. Elementos Rolantes
   Componentes de suporte de carga entre os anéis interno e externo, principalmente rolos em formato de barril (esféricos). O número varia de acordo com o tamanho do rolamento (8 a 12 para rolamentos pequenos/médios, 15 a 20 para rolamentos grandes). Os rolos são retificados com precisão (rugosidade superficial Ra ≤ 0,4 μm) e feitos de aço de cromo de alta resistência (GCr15SiMn), oferecendo alta dureza (60 a 65 HRC) e resistência ao desgaste para suportar cargas de impacto radial.
4. Jaula
   Uma estrutura que separa e guia os elementos rolantes, feita de latão (H62), aço estampado (SPCC) ou nylon reforçado (PA66+GF25). Rolamentos grandes geralmente utilizam gaiolas de latão maciço (para alta resistência), enquanto rolamentos pequenos/médios utilizam gaiolas de aço estampado (para design leve). As gaiolas possuem estruturas do tipo janela ou onda para garantir uma distribuição uniforme dos rolos e evitar atrito mútuo.
5. Dispositivo de vedação
   Componentes resistentes à contaminação em ambas as extremidades do rolamento, compostos por anéis de vedação (borracha nitrílica ou borracha fluorada) e tampas contra poeira. Os anéis de vedação formam um encaixe de interferência com o anel interno, com bordas na parte interna do anel externo para evitar vazamento de lubrificante e entrada de poeira/água (essencial para ambientes de esmagamento com muita poeira, exigindo proteção IP54 ou superior).

II. Processo de Fabricação de Rolamentos

(1) Fabricação de anéis internos e externos

1. Preparação de matéria-prima

• Barras redondas laminadas a quente de aço cromo com alto teor de carbono (GCr15) são selecionadas, com diâmetros determinados pelo tamanho do rolamento (reservando uma margem de usinagem de 5 a 10 mm). O teste ultrassônico (UT) garante a ausência de trincas ou inclusões internas.

2. Forjamento

• Barras redondas são aquecidas a 850–900 °C e forjadas em matrizes em formato de anel (anel interno) ou em formato de copo (anel externo) por meio de recalque, puncionamento e expansão. As peças forjadas são resfriadas a ar para manter o fluxo contínuo dos grãos (aumentando a resistência à fadiga).

3. Tratamento Térmico (Intermediário)

• Recozimento por esferoidização: aquecimento a 780–800 °C, mantendo-se por 3–4 horas e, em seguida, resfriamento lento a 600 °C para resfriamento a ar. Isso esferoidiza carbonetos, reduzindo a dureza para 207–255 HBW e melhorando a usinabilidade.

4. Usinagem de desbaste

• Torneamento: tornos CNC usinam diâmetros internos/externos, faces finais e flanges de anéis internos/externos, deixando uma margem de acabamento de 1–2 mm. O paralelismo das faces finais é ≤ 0,1 mm/100 mm e a coaxialidade dos diâmetros interno/externo é ≤ 0,05 mm.

• Perfuração (anel externo): furos de lubrificação (3–5 mm de diâmetro) são perfurados no flange do anel externo, com tolerância de posição de ±0,5 mm para alinhamento com as passagens de óleo da caixa do mancal.

5. Tratamento Térmico (Final)

• Têmpera: Aquecimento a 830–860°C, têmpera em óleo (taxa de resfriamento ≥ 50°C/s) para atingir 61–65 HRC para anéis internos/externos.

• Revenimento em baixa temperatura: Manter a 150–180 °C por 2–3 horas para aliviar o estresse de têmpera e estabilizar a microestrutura (austenita retida ≤ 5%).

6. Usinagem de Acabamento

• Retificação: retificadoras sem centro usinam diâmetros externos, retificadoras internas usinam diâmetros internos (tolerância IT5), retificadoras de superfície usinam faces finais (paralelismo ≤ 0,01 mm/100 mm) e retificadoras de canaletas usinam pistas esféricas (rugosidade da superfície Ra ≤ 0,1 μm, desvio do raio de curvatura ≤ 0,005 mm).

• Superacabamento: As pistas recebem superacabamento (removendo 0,005–0,01 mm) para reduzir a rugosidade para Ra ≤ 0,025 μm, melhorando a precisão do contato e a resistência ao desgaste.

(2) Fabricação de elementos rolantes

1. Cabeça fria

• O fio de aço GCr15 é cortado e laminado a frio em blocos em formato de barril com tolerância dimensional de ±0,1 mm e superfícies sem rachaduras.

2. Tratamento térmico

• Têmpera: têmpera em óleo de 830–860°C a 62–66 HRC.

• Temperagem: 150–180°C por 2 horas para aliviar o estresse.

3. Retificação e Superacabamento

• Retificadoras sem centro usinam diâmetros externos (tolerância ±0,002 mm). Retificadoras esféricas usinam superfícies esféricas (desvio do raio de curvatura ≤ 0,003 mm). O superacabamento atinge Ra ≤ 0,02 μm.

(3) Fabricação de gaiolas

1. Gaiolas de latão: Usinado a partir de barras de latão por meio de torneamento e fresamento em estruturas do tipo janela, com tolerância dimensional de janela de ±0,05 mm para garantir folga de 0,1–0,2 mm com rolos.

2. Gaiolas de aço estampadas:Formado a partir de folhas de SPCC por estampagem, com bordas de janela rebarbadas e superfícies zincadas (espessura de 8–12 μm) para resistência à ferrugem.

III. Processo de Controle de Qualidade para Rolamentos

1. Inspeção de Matéria-Prima

• Análise química: A espectrometria verifica a composição do GCr15 (C: 0,95–1,05%, Cr: 1,3–1,65%, P ≤ 0,025%, S ≤ 0,025%).

• Teste de inclusão não metálica: Classificação ≤ 2,5 (conforme GB/T 10561) para evitar que grandes inclusões causem falha prematura.

2. Inspeção de Precisão Dimensional

• Anéis internos/externos: Máquinas de medição por coordenadas verificam os diâmetros interno/externo e a curvatura da pista (desvio ≤ 0,005 mm). Testadores de circularidade verificam a circularidade (≤ 0,001 mm).

• Elementos rolantes: Medidores de diâmetro a laser verificam o diâmetro (tolerância ±0,002 mm) e a consistência dimensional (desvio ≤ 0,003 mm).

3. Teste de Propriedades Mecânicas

• Teste de dureza: os testadores de dureza Rockwell verificam 61–65 HRC para anéis e 62–66 HRC para rolos, com uniformidade de dureza ≤ 3 HRC.

• Resistência ao impacto: Amostragem para testes de impacto de -40°C (energia de impacto ≥ 20 J) para garantir tenacidade em baixas temperaturas.

4. Inspeção de qualidade de superfície

• Teste de partículas magnéticas (MT): detecta rachaduras superficiais em anéis/rolos (comprimento ≤ 0,5 mm), excluindo dobras ou arranhões.

• Teste de rugosidade: interferômetros a laser verificam a rugosidade da pista (Ra ≤ 0,1 μm) e o superacabamento Ra ≤ 0,025 μm.

5. Inspeção de Qualidade de Montagem

• Teste de folga: Instrumentos especializados medem a folga radial (conforme GB/T 4604, desvio ±5 μm).

• Precisão rotacional: Os testadores de rolamentos verificam o desvio radial (≤ 0,01 mm) e o movimento axial (≤ 0,02 mm) na velocidade nominal.

6. Verificação de vida

• Testes de vida útil acelerados: A amostragem opera sob carga nominal de 1,2x por 1.000 horas, sem exigir vibração anormal (amplitude ≤ 0,01 mm) ou aumento excessivo de temperatura (≤ 40 °C). A desmontagem confirma a ausência de lascamento ou desgaste severo da pista.

O rolamento é uma parte importante do britador de mandíbulas. Geralmente, são utilizados rolamentos de rolos de foguete. O modelo específico do rolamento pode ser determinado a partir de três aspectos: tamanho do rolamento, precisão do rolamento e folga interna do rolamento.

Um tamanho de rolamento

O tamanho do eixo excêntrico é calculado a partir da força de esmagamento. Após a determinação inicial dos munhões do eixo excêntrico no mancal da estrutura e no mancal da mandíbula móvel, as especificações do mancal são inicialmente determinadas com base nisso, e as especificações da série de largura média são geralmente selecionadas o máximo possível para verificar a vida útil teórica do mancal e atender aos padrões relevantes.

Precisão do rolamento B

A precisão do rolamento inclui dois aspectos: tolerância dimensional e precisão de rotação, seja a tolerância geométrica de cada componente do rolamento ou os erros de desvio radial e axial durante a rotação, porque o britador de mandíbula se move a uma velocidade do eixo menor que 300r/mim, portanto, rolamentos de precisão comuns podem atender aos requisitos.

Folga interna do rolamento C

Os rolamentos de rolos de foguete possuem apenas folga radial. De acordo com a norma, a folga radial é dividida em cinco grupos, que são selecionados e ajustados pelo fabricante antes de saírem da fábrica. Nesse momento, a folga é chamada de folga original. Após a montagem do rolamento, sua folga original será reduzida. Para o rolamento de mandíbula móvel, o eixo excêntrico é montado com ele por ajuste de interferência. Após o rolamento de mandíbula móvel ser aquecido, o anel interno é expandido e montado no eixo excêntrico. A expansão do anel interno reduzirá a folga original do rolamento.

2. Desgaste dos rolamentos do britador de mandíbula

Se o eixo apresentar muito pouco desgaste, ele pode ser torneado em um torno para que o munhão adquira o formato geométrico correto, apenas para repará-lo. Em seguida, reduza o diâmetro interno do rolamento de acordo. No entanto, se o tamanho do munhão for reduzido em 5% em relação ao original após vários tratamentos, o torneamento não é permitido e um novo eixo deve ser substituído.

3. Instalação do rolamento do britador de mandíbula

a. Verifique se há ferrugem antes da instalação. Você pode limpá-lo com diesel ou querosene. Em seguida, verifique se a folga radial do rolamento, o tamanho e a precisão do furo interno e o tamanho do munhão do eixo excêntrico atendem aos requisitos.

b. Devido à grande quantidade de sobra de munhão (até o máximo que pode ser acomodado ou suportado) do rolamento equipado, ele geralmente é instalado pelo método de fixação a quente. O rolamento é aquecido a uma temperatura de cerca de 100 °C, e o furo do eixo se expande para um tamanho maior que o munhão. Após isso, a montagem pode ser realizada. O método de carga a quente utiliza um banho de óleo para aquecimento, o que garante que todas as partes do rolamento sejam aquecidas uniformemente sem deformá-lo ou reduzir sua dureza.

c. Após a montagem do rolamento, utilize um calibrador de folga para verificar a folga radial do rolamento após o resfriamento completo. Identifique a causa a tempo se a folga for muito pequena ou se não houver folga. Se a causa não for encontrada, o rolamento deve ser removido e remontado. Se a folga for adequada, pode-se aplicar graxa e, em seguida, montar as demais peças.