Redutor de engrenagem de moinho de bolas

Introdução detalhada às caixas de engrenagens de moinhos de bolas e seus processos de fabricação e inspeção

I. Introdução detalhada às caixas de engrenagens de moinhos de bolas

• Alta capacidade de carga: Capaz de suportar o peso total do cilindro, meios de moagem e materiais (variando de dezenas a centenas de toneladas) e resistir a cargas de impacto (por exemplo, sobrecargas transitórias devido à alimentação irregular).

• Alta eficiência de transmissão: Geralmente requer eficiência ≥90% para minimizar a perda de energia.

• Alta confiabilidade: Projetado para operação contínua de longo prazo, com peças vulneráveis (por exemplo, engrenagens, rolamentos) tendo uma vida útil correspondente à do moinho de bolas (normalmente ≥10.000 horas sem grandes revisões).

• Carcaça (fundida ou soldada, suportando peças internas);

• Trem de engrenagens (incluindo engrenagem do eixo de entrada, engrenagem do eixo intermediário, engrenagem do eixo de saída, principalmente engrenagens cilíndricas ou cônicas de face dura, com estágios determinados pela relação de transmissão);

• Eixo (eixo de entrada, eixo intermediário, eixo de saída, geralmente feito de 40Cr ou 42CrMo);

• Rolamentos (principalmente rolamentos de rolos esféricos ou rolamentos de rolos cônicos, suportando cargas radiais e axiais);

• Vedações (retentores de óleo da estrutura, anéis de vedação, etc., evitando vazamento de lubrificante e entrada de poeira);

• Sistema de lubrificação (lubrificação por cárter de óleo ou lubrificação forçada; grandes caixas de engrenagens podem incluir bombas de óleo e resfriadores).

II. Processo de Fabricação de Caixas de Engrenagens de Moinhos de Bolas

(A) Processo de fabricação de habitação

(B) Processo de processamento de engrenagens (engrenagens cilíndricas de face dura, 20CrMnTi como exemplo)

1. Preparação em branco:

• Forjamento: Forjamento em matriz (sobremetal de forjamento de 5-8 mm), seguido de normalização (860-880°C por 2h, resfriamento a ar) para eliminar o estresse de forjamento, com dureza controlada em 180-220HBW.

• Inspeção: UT para defeitos internos (sem rachaduras, cavidades de retração), MT para defeitos superficiais.

2. Usinagem de desbaste:

• Torneamento: usinagem em torno CNC do diâmetro externo, faces finais e furos internos (deixando uma margem de acabamento de 2-3 mm), garantindo perpendicularidade de referência ≤0,02 mm/100 mm.

3. Processamento de dentes em bruto:

• Fresamento: fresamento de engrenagens para usinar perfis de dentes (deixando uma margem de retificação de 0,3-0,5 mm), com erro de passo cumulativo ≤ 0,1 mm e erro de hélice ≤ 0,05 mm/100 mm.

• Chanfradura: remoção de rebarbas nas extremidades dos dentes para evitar rachaduras durante o tratamento térmico.

4. Tratamento térmico:

• Cementação e têmpera: Cementação a 920-940°C (profundidade da camada superficial de 1,2-2,0 mm, ajustável por módulo), têmpera a 850°C (resfriamento a óleo) e revenimento em baixa temperatura a 200-220°C. Dureza superficial de 58-62HRC, dureza do núcleo de 30-45HRC.

• Endireitamento: Endireitamento por pressão para deformação que excede a tolerância (desvio radial >0,1mm), evitando impacto.

5. Usinagem de acabamento:

• Retificação interna/externa: Retificação de furos internos ou círculos externos usando superfícies de dentes como pontos de referência (ou mandris dedicados), com circularidade ≤0,005 mm e cilindricidade ≤0,01 mm/100 mm.

• Retificação de engrenagens: retificação de forma CNC ou retificação de sem-fim para atingir precisão de perfil de dente GB/T 10095.1-2008 Grau 6, precisão de hélice Grau 6 e rugosidade de superfície Ra≤0,8μm.

• Brunimento (opcional): Para engrenagens de alta velocidade, o brunimento deve ser feito para reduzir a rugosidade da superfície para Ra≤0,4μm e minimizar o ruído de engrenamento.

(C) Processo de processamento de eixo (eixo de saída, 42CrMo como exemplo)

1. Preparação em branco:

• Forjamento: Forjamento em matriz aberta ou forjamento em matriz (para relação comprimento-diâmetro >5), seguido de normalização (850-870℃ por 2h, resfriamento a ar) para controlar a dureza em 180-220HBW.

• Inspeção: UT para defeitos internos, MT para defeitos superficiais.

2. Usinagem de desbaste:

• Torneamento: usinagem em torno CNC de degraus, faces finais e furos centrais (deixando uma margem de acabamento de 2-3 mm).

3. Têmpera e revenimento:

• Têmpera a 840-860°C (resfriamento a óleo) e revenimento a 600-620°C (resfriamento a ar), com dureza de 280-320HBW. Propriedades mecânicas: Resistência à tração ≥900MPa, tenacidade ao impacto ≥60J/cm².

4. Usinagem de semi-acabamento:

• Torneamento: Conclua as etapas de torneamento (deixando uma margem de retificação de 0,5-1 mm) e rosqueamento (deixando uma margem de retificação de 0,1-0,2 mm).

• Fresamento: fresamento CNC de rasgos (simetria ≤0,05 mm, tolerância de profundidade ±0,05 mm).

5. Usinagem de acabamento:

• Retificação: Retificação cilíndrica de superfícies de contato de rolamentos e engrenagens (circularidade ≤0,003 mm, cilindricidade ≤0,005 mm/100 mm, rugosidade da superfície Ra≤0,8 μm);

• Retificação de roscas (para roscas de alta precisão): Garantindo precisão de rosca 6g e rugosidade de superfície Ra≤1,6μm.

(D) Processo de Montagem

1. Limpeza e pré-tratamento de peças:

• Todas as peças são limpas com querosene (removendo óleo e resíduos); rolamentos e retentores são limpos com agentes específicos, secos e revestidos com óleo antiferrugem;

• Verificação de ajustes de peças (por exemplo, ajuste de interferência H7/k6 para rolamentos e eixos, ajuste de folga H7/g6).

2. Conjunto de eixos:

• Rolamentos de encaixe por pressão: aquecer os rolamentos a 80-100℃ para encaixe por pressão nos mancais, evitando martelamento;

• Conjunto de engrenagens e eixos: Ajustes interferentes utilizam encaixes a quente (engrenagens aquecidas a 120-150 °C) ou a frio (eixos resfriados com nitrogênio líquido). Verificação da coaxialidade pós-montagem (desvio radial ≤ 0,02 mm).

3. Montagem interna:

• Instalação dos componentes do eixo: Montagem dos conjuntos de eixo de entrada, intermediário e de saída na carcaça inferior. Ajuste das posições dos assentos dos rolamentos com relógios comparadores para garantir o paralelismo do eixo (≤0,03 mm/1000 mm);

• Ajuste do engrenamento das engrenagens: Verificação da folga (0,15-0,3 mm para engrenagens de grau 6) com calibradores de folga ou prensagem de avanço, e padrões de contato (≥60% ao longo da altura do dente, ≥70% ao longo do comprimento do dente) com pasta de marcação. Otimização do engrenamento ajustando a espessura do calço.

4. Fechamento e fixação da caixa:

• Aplicação de selante (p. ex., Loctite 510) na superfície da junta da carcaça inferior e, em seguida, fechamento da carcaça superior. Aperto uniforme dos parafusos (sequência diagonal, 2 a 3 estágios) com o torque especificado (p. ex., 350 a 400 N·m para parafusos M20);

• Verificação do encaixe do alojamento (o calibrador de folga de 0,05 mm não deve penetrar).

5. Instalação de acessórios:

• Instalação de vedações (lábios do retentor de óleo da estrutura voltados para dentro, interferência de 0,1-0,2 mm com os eixos);

• Instalação de sistemas de lubrificação (medidores de nível de óleo, respiros, bujões de drenagem). Caixas de engrenagens grandes incluem bombas de óleo, filtros e resfriadores.

6. Teste sem carga:

• Abastecimento com óleo para engrenagens (por exemplo, óleo industrial para engrenagens de extrema pressão L-CKD 220) até a linha média do medidor de nível de óleo. Operação sem carga por 2 horas a 1,2x da velocidade de operação;

• Monitoramento: Sem ruído anormal (≤85dB), aumento de temperatura do rolamento ≤40℃ (ambiente +40℃), sem vazamento.

III. Processo de Inspeção da Caixa de Engrenagens

(A) Inspeção de matéria-prima

• Certificação de materiais: Verificação de certificados de moinho (composição química, propriedades mecânicas), por exemplo, 20CrMnTi exigindo Cr 1,0-1,3%, Mn 0,8-1,1%;

• Testes físicos e químicos: Amostragem para análise química (espectrômetro de leitura direta) e ensaios de propriedades mecânicas (máquinas de ensaio de tração e impacto);

• Inspeção: 100% UT para peças forjadas (JB/T 5000.15-2007 Classe II) e MT para superfícies de fundição críticas (sem rachaduras ou poros).

(B) Inspeção em processo (nós-chave)

1. Inspeção de habitação:

• Caixas fundidas: verificações dimensionais (CMM, tolerância posicional crítica do furo ≤0,05 mm), qualidade da superfície (sem furos de areia ou encolhimento) e testes de pressão (0,3 MPa por 30 minutos, sem vazamento);

• Carcaças soldadas: UT/MT para soldas (JB/T 5000.3-2007 Classe II) e deformação pós-soldagem (planeza ≤0,05mm/100mm).

2. Inspeção de engrenagens:

• Pós-tratamento térmico: Dureza da superfície (58-62HRC, testador Rockwell), profundidade da caixa (1,2-2,0 mm, método metalográfico), dureza do núcleo (30-45HRC);

• Pós-acabamento: Precisão do perfil do dente (centro de medição da engrenagem, Grau 6), precisão da hélice (Grau 6), erro de passo cumulativo (≤0,05 mm) e rugosidade da superfície (Ra≤0,8 μm, perfilômetro).

3. Inspeção do eixo:

• Pós-tratamento térmico: Dureza (280-320HBW, testador Brinell) e uniformidade da camada temperada;

• Pós-acabamento: circularidade do munhão (≤0,003 mm, medidor de circularidade), cilindricidade (≤0,005 mm/100 mm) e simetria da chaveta (≤0,03 mm, indicador de mostrador + bloco em V).

(C) Inspeção do Produto Final

1. Aparência e dimensões:

• Qualidade da tinta (sem manchas ou descascamentos, espessura de 60-80 μm, medidor de espessura de revestimento) e marcações claras (modelo, proporção, peso);

• Dimensões de montagem (altura central do eixo de entrada/saída, diâmetro do espigão do flange, testado por CMM, tolerância ±0,1 mm).

2. Teste de desempenho:

• Eficiência: Calculada através de sensores de torque (≥90%);

• Vibração: Velocidade de vibração ≤1,1 mm/s (GB/T 6404.2-2005, medidor de vibração);

• Teste sem carga: Funcionamento por 2h, monitorando temperatura do rolamento (≤80℃, termômetro infravermelho), ruído (≤85dB, medidor de nível de som) e vazamento;

• Teste de carga: Carga escalonada em 25%, 50%, 75%, 100% da potência nominal (1h por escalonamento), com carga de 100% durante 4h;

• Teste de sobrecarga: 125% de carga nominal por 1 min, verificando deformação plástica em engrenagens e rolamentos.

3. Inspeção final de pré-embalagem:

• Limpeza de resíduos de óleo, abastecimento com óleo antiferrugem, verificação de acessórios (manuais, certificados, listas de peças de reposição) e garantia de embalagem à prova de intempéries/choque.