O mancal de encosto do britador cônico, um componente essencial que suporta cargas axiais (de até milhares de quilonewtons) na base do eixo principal ou entre o anel de ajuste e a estrutura, suporta forças verticais, permite rotação suave, mantém o alinhamento e se integra aos sistemas de lubrificação. Opera a 500–1500 rpm, exigindo alta resistência e precisão.
Composto por um colar de encosto de 42CrMo (superfície HRC 50–55), pastilhas de encosto de babbitt/bronze, uma carcaça de ferro fundido/aço, elementos de lubrificação, dispositivos de localização e vedações, ele forma um conjunto robusto.
A fabricação envolve forjamento e tratamento térmico do colar, fundição/colagem de babbitt ao aço para as pastilhas e fundição em areia da carcaça, seguida de usinagem de precisão. A montagem inclui instalação das pastilhas, integração da lubrificação e verificações de alinhamento.
O controle de qualidade abrange testes de materiais, inspeção dimensional, ensaios não destrutivos (UT, MPT), ensaios de desempenho (carga, atrito) e validação de lubrificação. Esses ensaios garantem uma operação confiável em mineração e processamento de agregados.
Introdução detalhada ao componente de rolamento de encosto do britador cônico
1. Função e papel do rolamento de encosto
O mancal de encosto do britador cônico é um componente crítico de suporte de carga localizado na parte inferior do eixo principal ou entre o anel de ajuste e a estrutura, projetado para suportar cargas axiais geradas durante o processo de britagem. Suas principais funções incluem:
Suporte de carga axial: Absorvendo forças verticais (até milhares de quilonewtons) do cone móvel, do eixo principal e do esmagamento do material, evitando o deslocamento axial dos principais componentes.
Facilitação de Rotação: Permitindo a rotação suave do eixo principal ou do anel de ajuste, mantendo a estabilidade axial, reduzindo o atrito e a perda de energia.
Manutenção de Alinhamento: Garantir que o eixo principal permaneça concêntrico com a estrutura, evitando desalinhamento que poderia causar desgaste irregular no manto, côncavo ou outros componentes.
Integração de Lubrificação: Trabalhando com o sistema de lubrificação para distribuir o óleo uniformemente nas superfícies de contato, minimizando o desgaste e a geração de calor sob altas cargas.
Operando em um ambiente de alta carga e alta velocidade (500–1500 rpm), o mancal de encosto requer resistência à compressão excepcional, resistência ao desgaste e precisão dimensional para garantir confiabilidade a longo prazo.
2. Composição e estrutura do mancal de encosto
O mancal de encosto é normalmente um conjunto multicomponente que consiste em peças rotativas e estacionárias, com os seguintes componentes principais:
Colar de impulso (elemento rotativo): Um componente em forma de disco fixado ao eixo principal, com uma superfície de encosto usinada com precisão (Ra 0,8–1,6 μm) que entra em contato com as pastilhas de apoio. É feito de aço-liga de alta resistência (p. ex., 42CrMo) com superfície temperada (HRC 50–55).
Almofadas de impulso (elementos estacionários): Pastilhas segmentadas ou circulares completas (3 a 8 peças) que suportam cargas axiais contra o colar de encosto. São feitas de metal babbitt (à base de estanho: Sn 83–85%, Sb 11–13%), bronze (ZCuSn10Pb1) ou materiais bimetálicos com revestimento de aço e resistente ao desgaste.
Caixa de mancal: Uma carcaça cilíndrica ou anular que mantém as pastilhas de encosto no lugar, montada na estrutura ou no anel de ajuste. É feita de ferro fundido (HT300) ou aço fundido (ZG270-500) e possui ranhuras para distribuição de lubrificante.
Sistema de lubrificação:
Portas de entrada/saída de óleo: Canais no alojamento que fornecem lubrificante pressurizado (óleo mineral ou graxa sintética) para as superfícies de contato entre o colar e as pastilhas.
Sulcos de óleo: Ranhuras circunferenciais ou radiais nas superfícies do alojamento do rolamento ou das pastilhas para garantir uma distribuição uniforme do óleo e evitar atrito seco.
Pinos/clipes de localização: Dispositivos que fixam as pastilhas de impulso na carcaça, evitando rotação ou deslocamento sob carga.
Elementos de vedação: Anéis de vedação ou vedações de labirinto que evitam vazamento de lubrificante e bloqueiam contaminação por poeira, água ou partículas de minério.
3. Processos de fabricação para componentes-chave
3.1 Colar de impulso (aço de liga)
Seleção de materiais:O aço de liga de alta resistência (42CrMo) é escolhido por sua excelente resistência à tração (≥1080 MPa) e tenacidade ao impacto (≥60 J/cm²).
Forjamento:A tarugo de aço é aquecido a 1100–1200°C e forjado em forma de disco por meio de forjamento em matriz aberta, refinando a estrutura do grão e eliminando defeitos internos.
Tratamento térmico: A têmpera (850–880 °C, resfriado a óleo) seguida de revenimento (550–600 °C) atinge uma dureza do núcleo de HRC 28–35. A superfície de encosto é temperada por indução até HRC 50–55 para resistência ao desgaste.
Usinagem: Os processos de torneamento e retificação CNC alcançam planicidade (≤0,01 mm/m) e rugosidade superficial (Ra0,8 μm) na superfície de impulso, com tolerância dimensional (±0,02 mm) para o diâmetro externo.
3.2 Almofadas de impulso (Babbitt Metal)
Seleção de materiais: O metal babbitt à base de estanho (liga Sn-Sb-Cu) é usado por seu baixo coeficiente de atrito (≤0,1) e excelente conformabilidade a pequenos desalinhamentos.
Elenco: O metal Babbitt é fundido sobre uma placa de suporte de aço (Q235) por centrifugação ou fundição por gravidade, formando uma camada de 2 a 5 mm de espessura. O suporte de aço é pré-limpo e rugoso para garantir a ligação metalúrgica.
Usinagem: A superfície da pastilha é retificada para atingir planicidade (≤ 0,02 mm/m) e rugosidade superficial (Ra1,6 μm). Ranhuras para lubrificação são fresadas na superfície com profundidade precisa (0,5–1 mm).
3.3 Caixa de mancal (ferro fundido)
Seleção de materiais: O ferro fundido cinzento (HT300) é selecionado por seu bom amortecimento de vibração e usinabilidade, com uma resistência à tração de ≥300 MPa.
Fundição em areia: Um molde de areia aglomerado com resina é usado para fundir a carcaça, com núcleos formando canais de óleo e elementos de montagem. A temperatura de vazamento é de 1380–1420 °C.
Tratamento térmico: O recozimento a 550–600 °C alivia o estresse de fundição, reduzindo o risco de deformação durante a usinagem.
Usinagem: Os processos de fresamento e perfuração CNC criam furos de montagem, portas de óleo e reentrâncias de pastilhas, com tolerância dimensional (±0,1 mm) para recursos críticos.
4. Montagem e Acabamento
Instalação da sapata de impulso: As almofadas são pressionadas nos recessos do alojamento com um leve ajuste de interferência (0,01–0,03 mm) e fixadas com pinos de localização.
Integração do Sistema de Lubrificação: Os canais de óleo são limpos e testados quanto ao fluxo, com vedações instaladas para evitar vazamentos.
Alinhamento do colar de impulso: O colar é montado no eixo principal e verificado quanto à perpendicularidade ao eixo do eixo (≤0,05 mm/m) usando um indicador de mostrador.
Teste de run-out: O rolamento montado é girado em condições sem carga para medir o desvio radial e axial, garantindo valores ≤0,05 mm.
5. Processos de Controle de Qualidade
Teste de materiais: A análise da composição química (espectrometria) verifica a conformidade da liga (por exemplo, 42CrMo, HT300). Os testes de dureza (Rockwell/Brinell) confirmam que a dureza da superfície e do núcleo atendem às especificações.
Inspeção dimensionalMáquinas de medição por coordenadas (CMM) verificam dimensões críticas do colar, das pastilhas e do alojamento, garantindo a conformidade com as tolerâncias. A planicidade e o paralelismo são verificados por meio de planos ópticos.
Ensaios Não Destrutivos (END):
O teste ultrassônico (UT) detecta defeitos internos no colar de impulso (por exemplo, rachaduras, inclusões).
O teste de partículas magnéticas (MPT) inspeciona a superfície de impulso do colar em busca de rachaduras superficiais.
Testes de ligação (ultrassônicos ou de descascamento) garantem a ligação do aço ao babbitt em pastilhas de encosto (sem delaminação).
Teste de desempenho:
O teste de carga aplica 120% da carga axial nominal por 1 hora, monitorando o aumento da temperatura (≤40°C acima da temperatura ambiente) e o desgaste (≤0,01 mm).
O teste de atrito mede o coeficiente de atrito sob condições operacionais simuladas, exigindo valores ≤0,15 com lubrificação adequada.
Validação de Lubrificação: O teste de pressão dos canais de óleo garante que não haja bloqueios, com taxas de fluxo verificadas para atender às especificações do projeto.
Por meio desses rigorosos processos de fabricação e controle de qualidade, o mancal de encosto do britador cônico suporta de forma confiável as cargas axiais, garante uma rotação suave e prolonga a vida útil do britador, tornando-o essencial para uma operação eficiente na mineração e no processamento de agregados.
