O eixo principal do britador cônico, um componente rotativo crítico que conecta a bucha excêntrica ao cone móvel, desempenha funções essenciais como transmissão de potência (impulsionando a rotação excêntrica do cone móvel), suporte de carga (suportando cargas axiais e radiais de até milhares de quilonewtons), orientação do movimento excêntrico (mantendo a trajetória orbital do cone móvel) e alinhamento estrutural (garantindo a concentricidade entre os cones móveis e fixos). Requer resistência à tração excepcional, resistência à fadiga e precisão dimensional para operação a 500–1500 rpm.
Estruturalmente, é um componente forjado escalonado, cilíndrico ou cônico, constituído pelo corpo do eixo (aço-liga de alta resistência 42CrMo ou 35CrNiMo com 100–500 mm de diâmetro e 500–2000 mm de comprimento), montagem cônica superior, interface de bucha excêntrica, mancais de rolamento, ressaltos e rasgos de chaveta e canais de lubrificação.
O processo de fabricação envolve forjamento (aquecimento do tarugo a 1100–1200 °C, forjamento em matriz aberta, forjamento de precisão) e tratamento térmico (têmpera e revenimento, têmpera superficial localizada). Seu processo de usinagem e fabricação inclui usinagem de desbaste, usinagem de precisão de características críticas, perfuração de canais de lubrificação, balanceamento e tratamento de superfície.
Os processos de controle de qualidade abrangem testes de material e forjamento (análise de composição química, testes ultrassônicos), verificações de precisão dimensional (usando CMM e ferramenta de alinhamento a laser), testes de propriedades mecânicas (dureza e tração), testes não destrutivos (MPT e correntes parasitas) e testes funcionais (testes de rotação e carga). Esses processos garantem que o eixo principal atinja a precisão, a resistência e a confiabilidade necessárias para acionar o movimento de britagem do britador cônico em aplicações de mineração e processamento de agregados.
Introdução detalhada ao componente do eixo principal do britador cônico
1. Função e papel do eixo principal
O eixo principal do britador cônico (também chamado de fuso) é um componente rotativo essencial no núcleo do britador, conectando a bucha excêntrica ao cone móvel. Suas principais funções incluem:
Transmissão de energia: Transmitir torque da bucha excêntrica para o cone móvel, impulsionando sua rotação excêntrica para gerar forças de esmagamento.
Suporte de carga: Suportando cargas axiais e radiais do cone móvel e do processo de esmagamento (até milhares de quilonewtons), transferindo essas forças para os rolamentos da estrutura.
Orientação de movimento excêntrico: Trabalhando com a bucha excêntrica para manter o caminho orbital do cone móvel, garantindo controle estável da folga de britagem e processamento uniforme do material.
Alinhamento Estrutural: Manter a concentricidade entre o cone móvel e o cone fixo, essencial para um tamanho de produto consistente e desgaste reduzido nos revestimentos.
Dado seu papel na rotação de alta velocidade (500–1500 rpm) e carga pesada, o eixo principal requer resistência à tração excepcional, resistência à fadiga e precisão dimensional.
2. Composição e Estrutura do Eixo Principal
O eixo principal é um componente forjado escalonado, cilíndrico ou cônico com as seguintes características principais:
Corpo do eixo: Estrutura forjada em peça única, feita de aço-liga de alta resistência (p. ex., 42CrMo ou 35CrNiMo), com diâmetro variando de 100 mm a 500 mm. Seu comprimento varia de acordo com o tamanho do britador, normalmente de 500 a 2000 mm.
Montagem do cone superior: Uma seção cônica ou rosqueada na parte superior para fixação do cone móvel, com uma superfície usinada com precisão (tolerância IT6) para garantir a concentricidade.
Interface de bucha excêntrica: Uma seção intermediária cilíndrica com uma superfície polida (Ra0,8 μm) que se encaixa na bucha excêntrica, geralmente com ranhuras de óleo para lubrificação.
Diários de rolamento: Duas ou mais seções cilíndricas (superior e inferior) que se encaixam nos rolamentos da estrutura, apresentando tolerâncias dimensionais rigorosas (IT5–IT6) e rugosidade da superfície (Ra0,4 μm) para minimizar o atrito.
Ombros e rasgos de chaveta: Ombros radiais que limitam o movimento axial de rolamentos ou buchas, e rasgos para transmissão de torque entre o eixo e o cone móvel.
Canais de Lubrificação: Furos perfurados axiais e radiais que fornecem lubrificante aos mancais e à interface da bucha excêntrica, evitando superaquecimento e desgaste.
3. Processo de forjamento e tratamento térmico
Devido aos seus altos requisitos de carga, o eixo principal é fabricado por forjamento em vez de fundição para melhorar a integridade estrutural:
Seleção de materiais:
O aço de liga de alta resistência (42CrMo) é preferido por sua excelente resistência à tração (≥1080 MPa), resistência ao escoamento (≥930 MPa) e tenacidade ao impacto (≥60 J/cm²), adequado para aplicações de carga dinâmica.
Processo de forjamento:
Aquecimento de tarugos:A tarugo de aço é aquecido a 1100–1200°C em um forno a gás, garantindo distribuição uniforme de temperatura para melhorar a plasticidade.
Forjamento em matriz aberta: A tarugo é forjada em um formato bruto escalonado usando prensas hidráulicas (1.000 a 5.000 toneladas), com múltiplas passagens para refinar a estrutura dos grãos e eliminar defeitos internos. As principais etapas incluem recalque (para aumentar o diâmetro) e trefilação (para estender o comprimento).
Forjamento de precisão:O forjamento bruto é moldado no perfil escalonado final com dimensões quase líquidas, reduzindo as tolerâncias de usinagem para 5–10 mm.
Tratamento térmico:
Têmpera e revenimento: O eixo forjado é aquecido a 850–880 °C, mantido por 2–4 horas e, em seguida, temperado em óleo para obter uma estrutura martensítica. O revenimento a 550–600 °C por 4–6 horas reduz a fragilidade, resultando em uma dureza de HRC 28–35 e tenacidade otimizada.
Endurecimento de superfície local: Os munhões e rasgos dos rolamentos são temperados por indução a uma profundidade de 2–5 mm, atingindo HRC 50–55 para aumentar a resistência ao desgaste e, ao mesmo tempo, manter a tenacidade do núcleo.
4. Processo de Usinagem e Fabricação
Usinagem de desbaste:
A peça bruta forjada é montada em um torno CNC para usinar todas as superfícies externas (diâmetros, ressaltos, cones), deixando uma margem de acabamento de 1 a 2 mm. As dimensões principais (por exemplo, diâmetros do munhão) são controladas para ±0,1 mm.
Usinagem de Precisão de Características Críticas:
Diários de rolamento: Acabamento torneado e retificado para atingir uma tolerância dimensional de IT5 (por exemplo, φ200H5) e rugosidade de superfície Ra0,4 μm, garantindo encaixe adequado com rolamentos e atrito mínimo.
Montagem cônica: O suporte do cone superior é usinado com acabamento para uma tolerância de ângulo cônico de ±0,05° e rugosidade de superfície Ra0,8 μm, garantindo concentricidade com o cone móvel.
Rasgos de chaveta e ranhuras de óleo: Fresado em máquinas CNC com tolerância posicional (±0,05 mm) e acabamento superficial Ra3,2 μm, evitando concentração de tensões.
Perfuração de Canal de Lubrificação:
Furos de óleo axiais e radiais (φ5–φ15 mm) são perfurados usando máquinas de perfuração profunda CNC, com precisão posicional (±0,2 mm) para garantir o fluxo desobstruído do lubrificante. As extremidades dos furos são rebarbadas para evitar a interrupção do fluxo de óleo.
Balanceamento:
O eixo passa por balanceamento dinâmico em uma máquina de balanceamento a 500–1000 rpm, com desequilíbrio residual limitado a ≤5 g·mm/kg para reduzir a vibração e o desgaste do rolamento.
Tratamento de superfície:
Os mancais dos rolamentos são polidos a Ra0,2 μm para reduzir o atrito e aumentar a vida útil do rolamento.
As superfícies não portantes são revestidas com tinta antiferrugem ou zincagem (5–8 μm) para resistir à corrosão durante o armazenamento e a operação.
5. Processos de Controle de Qualidade
Testes de materiais e forjamento:
A análise da composição química (espectrometria) confirma a conformidade com os padrões 42CrMo (C 0,38–0,45%, Cr 0,9–1,2%, Mo 0,15–0,25%).
A qualidade do forjamento é inspecionada por meio de testes ultrassônicos (UT) para detectar defeitos internos (por exemplo, rachaduras, inclusões) com limites de tamanho ≤φ2 mm.
Verificações de precisão dimensional:
Uma máquina de medição de coordenadas (CMM) verifica todas as dimensões críticas: diâmetros de mancal, ângulos de conicidade, posições de rasgos de chaveta e localizações de furos de óleo.
A circularidade e a retidão do eixo são medidas usando uma ferramenta de alinhamento a laser, com tolerância ≤0,01 mm/m.
Teste de Propriedades Mecânicas:
Os testes de dureza (Rockwell) garantem que os mancais tenham HRC 50–55 e que o núcleo tenha HRC 28–35.
Testes de tração em amostras forjadas confirmam resistência à tração ≥1080 MPa e alongamento ≥12%.
Ensaios Não Destrutivos (END):
O teste de partículas magnéticas (MPT) detecta trincas superficiais em rasgos de chaveta, ombros e munhões, rejeitando qualquer defeito de 0,2 mm de comprimento.
O teste de correntes parasitas verifica defeitos subsuperficiais em superfícies de mancais endurecidos.
Teste Funcional:
Teste rotacional: O eixo é montado em um dispositivo de teste e girado na velocidade máxima (1500 rpm) por 2 horas, com vibração monitorada para garantir níveis ≤0,1 mm/s.
Teste de carga: Uma carga axial simulada (120% da carga nominal) é aplicada por 1 hora, com inspeção pós-teste não mostrando deformação (por exemplo, alteração na circularidade do munhão ≤0,005 mm).
Por meio desses processos de fabricação e controle de qualidade, o eixo principal atinge a precisão, a resistência e a confiabilidade necessárias para conduzir o movimento de britagem do britador cônico, garantindo uma operação eficiente e de longo prazo em aplicações de mineração e processamento de agregados.
