A engrenagem de ajuste do britador cônico, peça fundamental do sistema de ajuste de folga, modifica a folga de britagem entre o manto e o côncavo para controlar o tamanho do produto. Suas funções incluem ajuste de folga (convertendo a rotação para movimento vertical do recipiente), transmissão de torque, travamento de posições ajustadas e distribuição de carga, exigindo alta resistência e geometria precisa dos dentes.
Estruturalmente, é um componente em forma de anel com corpo de anel de engrenagem (aço fundido de alta resistência ZG42CrMo), dentes externos/internos (módulo 8–20), flange de montagem, interface rosqueada opcional, canais de lubrificação e recursos de travamento.
A fabricação envolve fundição em areia (seleção de material, criação de padrões, moldagem, fusão/vazamento, tratamento térmico), usinagem (usinagem de desbaste, usinagem de dentes, processamento de roscas/flanges, perfuração de canais de lubrificação) e tratamento de superfície (cementação de dentes, revestimento de epóxi).
O controle de qualidade inclui testes de materiais (composição, resistência à tração), verificações dimensionais (CMM, centro de medição de engrenagens), testes estruturais (UT, MPT), testes de desempenho mecânico (dureza, testes de carga) e testes funcionais. Esses testes garantem ajustes de folga confiáveis e precisos para uma operação consistente do britador cônico.
Introdução detalhada ao componente de ajuste da engrenagem do britador cônico
1. Função e papel da engrenagem de ajuste
A engrenagem de ajuste do britador cônico (também chamada de coroa de ajuste ou engrenagem de ajuste excêntrica) é um componente crítico no sistema de ajuste da folga do britador, responsável por modificar a folga de britagem entre o manto e o côncavo para controlar o tamanho do produto. Suas principais funções incluem:
Ajuste de lacuna: Traduzir o movimento rotacional em movimento vertical da tigela (ou côncavo), permitindo que os operadores aumentem ou diminuam a abertura de britagem para atingir o tamanho de partícula desejado.
Transmissão de torque:Transferência de potência do motor de ajuste (por meio de um pinhão ou sistema hidráulico) para a tigela, permitindo um posicionamento preciso mesmo sob cargas pesadas.
Mecanismo de travamento: Engate com dispositivos de travamento (por exemplo, grampos hidráulicos ou porcas de segurança) para fixar a posição ajustada, evitando movimentos não intencionais durante o esmagamento.
Distribuição de carga: Distribuindo cargas axiais da tigela para a estrutura durante o ajuste e a operação, garantindo estabilidade e reduzindo o desgaste nos componentes de acoplamento.
Operando em um ambiente empoeirado e de alto torque, a engrenagem de ajuste requer alta resistência, resistência ao desgaste e geometria de dente de precisão para garantir um ajuste de folga suave e confiável.
2. Composição e estrutura da engrenagem de ajuste
A engrenagem de ajuste é normalmente um componente grande, em forma de anel, com dentes externos ou internos, apresentando as seguintes peças principais e detalhes estruturais:
Corpo do anel de engrenagem: Um anel de alta resistência feito de aço fundido de alta resistência (por exemplo, ZG42CrMo) ou aço forjado, com diâmetro externo variando de 500 mm a 3000 mm, dependendo do tamanho do britador. A espessura do corpo é de 80 a 200 mm para suportar cargas axiais.
Perfil do dente:
Dentes externos: Design mais comum, com dentes trapezoidais ou evolventes (módulo 8–20) usinados na circunferência externa, engatando com uma engrenagem de pinhão menor do acionamento de ajuste.
Dentes Internos: Usado em alguns projetos, com dentes na circunferência interna para economizar espaço, acoplados a uma engrenagem de transmissão central.
Flange de montagem: Flange radial na parte inferior ou superior da coroa, com furos para parafusos para conexão à cuba ou ao anel de ajuste. A flange garante a concentricidade entre a engrenagem e a cuba.
Interface encadeada (opcional): Uma rosca trapezoidal na superfície interna que engata em uma rosca correspondente na estrutura, convertendo o movimento rotacional em movimento vertical da tigela.
Canais de Lubrificação: Furos radiais ou axiais que fornecem lubrificante às superfícies dos dentes e interfaces roscadas, reduzindo o atrito e evitando corrosão.
Recursos de bloqueio:
Ranhuras de fixação: Ranhuras circunferenciais na superfície externa para pistões de fixação hidráulica para travar a engrenagem na posição.
Entalhes ou furos: Para pinos de travamento mecânicos que fixam a posição ajustada durante a manutenção.
3. Processo de fundição da engrenagem de ajuste
Dado seu grande tamanho e formato complexo, a engrenagem de ajuste é fabricada principalmente por fundição em areia:
Seleção de materiais:
Aço fundido de alta resistência (ZG42CrMo) é preferido por sua excelente resistência à tração (≥ 750 MPa), tenacidade ao impacto (≥ 30 J/cm²) e resistência ao desgaste. A composição química é controlada para C 0,38–0,45%, Cr 0,9–1,2% e Mo 0,15–0,25% para equilibrar resistência e usinabilidade.
Criação de padrões:
Um molde em escala real (espuma, madeira ou resina impressa em 3D) é criado, replicando o diâmetro externo, o flange, os furos dos parafusos e os perfis dos dentes do anel de engrenagem (simplificado para fundição). Margens de contração (1,5–2,5%) são adicionadas, com margens maiores para seções espessas.
Moldagem:
Um molde de areia aglomerado com resina é preparado, com o padrão posicionado para formar a superfície externa e o flange da engrenagem. Machos são usados para criar o furo interno e os furos dos parafusos, garantindo a uniformidade da espessura da parede (tolerância de ± 3 mm).
Derretendo e Derramando:
O aço fundido é derretido em um forno elétrico a arco a 1520–1560°C, com controle rigoroso do teor de enxofre e fósforo (≤0,035% cada) para evitar fragilidade.
O vazamento é realizado a 1480–1520°C usando uma concha, com vazão controlada (50–100 kg/s) para preencher a cavidade do molde sem turbulência, minimizando a porosidade nos dentes da engrenagem.
Tratamento térmico:
Normalização: Aquecimento a 850–900°C por 4–6 horas, seguido de resfriamento ao ar para refinar a estrutura do grão e reduzir o estresse interno.
Têmpera: Aquecimento a 600–650°C por 3–5 horas para reduzir a dureza para 180–230 HBW, melhorando a usinabilidade e mantendo a resistência.
4. Processo de Usinagem e Fabricação
Usinagem de desbaste:
O anel de engrenagem fundido é montado em um torno vertical CNC para usinar o diâmetro externo, o furo interno e o flange, deixando uma margem de acabamento de 5 a 10 mm. As dimensões principais (por exemplo, planicidade do flange) são controladas em ±1 mm.
Usinagem de dentes:
Corte bruto: Os dentes são usinados grosseiramente usando uma fresadora CNC para engrenagens, removendo o excesso de material e seguindo o perfil evolvente ou trapezoidal. Para engrenagens grandes, um desbastador pode ser usado para os dentes internos.
Acabamento de moagem: Os dentes são retificados com precisão usando uma retificadora de engrenagens para obter um perfil preciso do dente (tolerância ISO 8–10), passo (±0,05 mm) e rugosidade da superfície (Ra1,6 μm) para uma engrenagem suave.
Usinagem de Roscas e Flanges:
Roscas trapezoidais (se presentes) são cortadas usando uma fresadora de roscas CNC, com precisão de passo e avanço (±0,1 mm) para garantir movimento vertical suave.
O flange de montagem é usinado com precisão até atingir planicidade (≤ 0,05 mm/m) e perpendicularidade ao eixo da engrenagem (≤ 0,1 mm/100 mm) utilizando uma retificadora CNC. Os furos dos parafusos são perfurados e rosqueados com tolerância de classe 6H.
Perfuração de Canal de Lubrificação:
Furos de óleo axiais e radiais (φ5–φ10 mm) são perfurados usando máquinas de perfuração profunda CNC, com precisão posicional (±0,2 mm) para garantir que o lubrificante atinja as raízes dos dentes e as superfícies roscadas.
Tratamento de superfície:
As superfícies dos dentes são cementadas e temperadas a uma profundidade de 1–2 mm, atingindo dureza HRC 58–62 para aumentar a resistência ao desgaste.
Superfícies sem dentes são revestidas com tinta epóxi (100–150 μm de espessura) para resistir à corrosão em ambientes de mineração.
5. Processos de Controle de Qualidade
Teste de materiais:
A análise da composição química (espectrometria) confirma a conformidade com os padrões ZG42CrMo (C 0,38–0,45%, Cr 0,9–1,2%).
Testes de tração em amostras fundidas verificam resistência à tração ≥750 MPa e alongamento ≥12%.
Verificações de precisão dimensional:
Uma máquina de medição de coordenadas (CMM) inspeciona as dimensões da engrenagem: diâmetro externo (±0,5 mm), passo do dente e parâmetros da rosca.
Um centro de medição de engrenagens verifica o perfil do dente, o ângulo da hélice e o desvio do passo, garantindo a conformidade com os padrões ISO 8.
Teste de Integridade Estrutural:
O teste ultrassônico (UT) detecta defeitos internos no corpo da engrenagem e no flange, rejeitando quaisquer poros de contração >φ5 mm.
O teste de partículas magnéticas (MPT) verifica se há rachaduras superficiais em raízes de dentes, furos de parafusos e raízes de roscas, com defeitos lineares de >1 mm resultando em rejeição.
Teste de Desempenho Mecânico:
O teste de dureza (Rockwell) garante que as superfícies dos dentes tenham HRC 58–62 e o núcleo tenha 180–230 HBW.
O teste de carga envolve a aplicação de 120% do torque nominal por meio de um testador de engrenagens hidráulicas, sem deformação ou rachaduras permitidas nos dentes.
Teste Funcional:
Um teste de montagem com a tigela e o acionamento de ajuste verifica a rotação suave: a engrenagem engrena com o pinhão sem emperrar, e a tigela se move verticalmente de maneira uniforme.
Os mecanismos de travamento são testados para garantir que mantenham a posição ajustada abaixo de 150% da carga operacional.
Por meio desses processos de fabricação e controle de qualidade, o mecanismo de ajuste atinge a precisão, a resistência e a confiabilidade necessárias para permitir ajustes precisos e repetíveis da folga de britagem, garantindo tamanho consistente do produto e operação eficiente em britadores cônicos para mineração e processamento de agregados.
