O eixo excêntrico, um componente essencial dos britadores de mandíbulas, converte o movimento rotacional em movimento alternativo da mandíbula oscilante por meio de sua estrutura excêntrica, composta por pescoços de eixo principal/excêntrico, um corpo de eixo e filetes de transição. Feito de ligas de alta resistência (por exemplo, 40CrNiMo), ele passa por forjamento (ou fundição para modelos pequenos), usinagem de precisão (retificação com tolerância IT6) e tratamento térmico (têmpera/revenimento) para garantir resistência (resistência à tração ≥800 MPa).
O controle de qualidade inclui verificações da composição do material, UT/MT para defeitos internos/superficiais e testes de balanceamento dinâmico (desbalanceamento residual ≤10 g·cm). Com uma vida útil de 5 a 8 anos, garante uma operação estável do britador sob altas cargas.
Introdução detalhada ao componente de eixo excêntrico de britadores de mandíbula
O eixo excêntrico é o componente principal de um britador de mandíbulas, montado na caixa de mancal da estrutura. Uma extremidade se conecta ao volante e a outra recebe energia do motor por meio de uma polia. Sua estrutura excêntrica aciona a mandíbula oscilante para realizar movimentos reciprocantes periódicos durante a rotação, servindo como o principal componente de transmissão de energia para a britagem do material. O eixo excêntrico deve suportar enormes tensões de flexão, torque e cargas de impacto, exigindo, portanto, altíssima resistência do material, precisão de usinagem e estabilidade estrutural.
I. Composição e Estrutura do Eixo Excêntrico
O projeto estrutural do eixo excêntrico equilibra a eficiência da transmissão de força e a resistência à fadiga. Seus principais componentes e características estruturais incluem:
Pescoços de eixo: Dividido em pescoço do eixo principal e pescoço do eixo excêntrico. O pescoço do eixo principal é uma peça cilíndrica que se encaixa na caixa de mancal da estrutura, servindo como centro de rotação, exigindo alta cilindricidade e precisão de superfície. O pescoço do eixo excêntrico conecta-se ao rolamento da garra oscilante, com seu eixo deslocado do eixo do pescoço do eixo principal por uma excentricidade (tipicamente 1/4–1/3 do diâmetro do eixo). Essa excentricidade converte o movimento rotacional na oscilação da garra móvel.
Corpo do eixo: A parte intermediária que conecta o pescoço do eixo principal e o pescoço do eixo excêntrico, geralmente escalonado ou cilíndrico. Eixos excêntricos grandes podem ter ranhuras para redução de peso no corpo do eixo (reduzindo o peso sem comprometer a resistência). Alguns corpos de eixo possuem rasgos para posicionamento de chavetas de volantes ou polias.
Filetes de transição: As conexões entre o pescoço do eixo principal, o pescoço do eixo excêntrico e o corpo do eixo usam filetes de transição de grande raio (geralmente R ≥ 5 mm) para reduzir a concentração de tensão e evitar fratura por fadiga (essas são áreas estruturalmente fracas).
Faces finais: Ambas as faces finais do eixo são usinadas de forma plana para servir como referências de posicionamento para volantes e polias. Algumas faces finais possuem furos centrais (para posicionamento do dedal durante a usinagem).
O eixo excêntrico é normalmente feito de aço estrutural de liga de alta resistência. Britadores de pequeno a médio porte utilizam aço 45# (após têmpera e revenimento), enquanto máquinas de médio a grande porte adotam aços 40CrNiMo, 35CrMo ou outras ligas (forjadas e revenidas), garantindo resistência à tração ≥ 800 MPa, limite de escoamento ≥ 600 MPa e energia de impacto (-20 °C) ≥ 40 J.
II. Processo de Fundição do Eixo Excêntrico
Eixos excêntricos são produzidos principalmente por forjamento (a fundição é difícil de atender aos requisitos de alta resistência), mas a fundição é usada para alguns equipamentos pequenos e simples. Os detalhes do processo de fundição são os seguintes:
Preparação do molde
A fundição em areia (areia de resina) é utilizada. Moldes de madeira ou metal são feitos com base na estrutura do eixo, com uma margem de 8 a 12 mm para forjamento/usinagem (considerando a contração da fundição e as necessidades de processamento subsequentes).
A cavidade do molde é equipada com um sistema de passagem e elevação adequado para garantir o preenchimento completo do metal fundido. Os eixos grandes utilizam vazamento gradual para evitar cavidades de contração e porosidade.
Derretendo e Derramando
Ferro-gusa de alta qualidade e sucata de aço com baixo teor de fósforo e enxofre são fundidos em um forno de média frequência, produzindo aço fundido de liga (por exemplo, ZG35CrMo) com composição química controlada (C: 0,32–0,40%, Cr: 0,8–1,1%, Mo: 0,15–0,25%).
A temperatura de vazamento é controlada entre 1520–1560°C, usando vazamento pelo fundo para garantir um enchimento estável e evitar a entrada ou inclusão de gás.
Shakeout e tratamento térmico
A peça fundida é desmoldada após o resfriamento a menos de 300 °C. Os tubos de expansão são removidos e o recozimento é realizado (aquecimento a 650–700 °C, mantido por 4–6 horas e, em seguida, resfriado lentamente) para eliminar o estresse da fundição.
Após a usinagem grosseira, são realizados o revenimento e a têmpera: aquecimento a 850–880°C para têmpera em óleo, seguido de revenimento a 550–580°C para obter uma estrutura de sorbita revenida com dureza de 220–260 HBW e resistência à tração ≥ 700 MPa.
III. Processo de Fabricação do Eixo Excêntrico (Peças Forjadas)
Processo de forjamento
Tarugos de aço estrutural de liga de alta qualidade (por exemplo, 40CrNiMo) são aquecidos a 1100–1200°C e submetidos a forjamento livre, usando processos de trefilação e recalque para formar o formato, garantindo densidade interna e ausência de rachaduras de forjamento.
O recozimento de esferoidização (mantido a 780–800 °C, resfriado lentamente) é realizado após o forjamento para reduzir a dureza e melhorar a usinabilidade.
Usinagem de desbaste
O pescoço do eixo principal, o pescoço do eixo excêntrico e o corpo do eixo são torneados em um torno ou torno CNC, deixando uma margem de acabamento de 3–5 mm, com tolerância de diâmetro controlada em ±1 mm.
Furos centrais são perfurados nas extremidades do eixo como referências de posicionamento para processamento subsequente.
Semi-Acabamento
Utilizando furos centrais para posicionamento, os pescoços do eixo principal e excêntrico são torneados com acabamento próximo às dimensões de projeto (0,5–1 mm de margem de retificação restante), garantindo cilindricidade ≤ 0,1 mm e desvio de excentricidade ≤ 0,05 mm.
As ranhuras são fresadas: usinadas no corpo do eixo ou nas extremidades com tolerância de largura de ±0,05 mm, tolerância de profundidade de ±0,1 mm e rugosidade do fundo da ranhura Ra ≤ 6,3 μm.
Acabamento
Retificação de pescoços de eixos principais e excêntricos: Máquinas de retificação cilíndricas externas são usadas para atingir tolerância dimensional IT6, rugosidade de superfície Ra ≤ 0,8 μm, circularidade ≤ 0,005 mm e retidão do eixo ≤ 0,01 mm/m.
Retificação de precisão de faces finais: garantindo perpendicularidade ao eixo ≤ 0,02 mm/100 mm.
IV. Processo de Controle de Qualidade do Eixo Excêntrico
Inspeção de materiais
A análise espectral das matérias-primas é realizada antes do forjamento/fundição para verificar a conformidade da composição química. Testes de tração e impacto são realizados em amostras para garantir que as propriedades mecânicas atendam aos padrões (por exemplo, 40CrNiMo após revenimento requer energia de impacto ≥ 60 J).
Teste de Qualidade Interna
Testes ultrassônicos (UT) 100% são realizados em peças forjadas, proibindo defeitos internos ≥ φ2 mm. O teste de partículas magnéticas (MT) é aplicado em áreas de concentração de tensões, como filetes de transição do pescoço do eixo, para garantir a ausência de trincas superficiais.
Inspeção de Precisão de Usinagem
Os diâmetros do pescoço do eixo são medidos com micrômetros, e a circularidade/cilindricidade com relógios comparadores. A excentricidade é verificada com um medidor de excentricidade, exigindo um desvio de ±0,03 mm em relação ao valor de projeto.
Uma máquina de medição de coordenadas verifica a precisão da posição da chaveta, garantindo erro de simetria com o eixo ≤ 0,05 mm.
Verificação pré-montagem
Testes de balanceamento dinâmico são realizados (velocidade de rotação ≥ 1500 r/min) com desequilíbrio residual ≤ 10 g·cm. A montagem de teste com rolamentos e volantes garante a folga de ajuste adequada (H7/js6 para o pescoço e rolamento do eixo principal).
Por meio de um controle rigoroso do processo, o eixo excêntrico mantém um desempenho estável sob operação de alta carga de longo prazo, com uma vida útil de 5 a 8 anos (dependendo da dureza do material e da frequência de manutenção), tornando-o um componente essencial que garante a operação contínua dos britadores de mandíbulas.
