Tuerca del eje principal de la trituradora de cono
SHILONG
Shenyang, China
1~2 meses
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La tuerca del eje principal de la trituradora de cono, un elemento de fijación crucial en la parte superior o inferior del eje principal, fija componentes como el rodamiento del eje principal, el buje excéntrico y el cono móvil. Sus funciones principales incluyen la fijación axial (evitando el desplazamiento por vibración y cargas), la transferencia de carga (distribuyendo cargas axiales de hasta cientos de kilonewtons), el ajuste de la precarga del rodamiento y la prevención de la contaminación.
Estructuralmente, es un sujetador grande para trabajo pesado con un perfil cilíndrico o hexagonal, que consta del cuerpo de la tuerca (acero de aleación de alta resistencia 42CrMo/35CrMo o acero fundido ZG35CrMo), roscas internas (tolerancia clase 6H, paso grueso M30–M100), mecanismos de bloqueo (ranuras de bloqueo, interfaz cónica, orificios para tornillos de fijación), superficie de aplicación de torsión, ranura de sello y hombro/brida.
Para tuercas grandes (diámetro exterior >300 mm), el proceso de fundición incluye la selección del material (ZG35CrMo), la fabricación de patrones (con tolerancias de contracción), el moldeo (arena verde o arena aglomerada con resina), la fusión y el vertido (temperatura y flujo controlados), el enfriamiento y el desmoldeo, y el tratamiento térmico (normalización y revenido). El proceso de mecanizado incluye el mecanizado de desbaste, el mecanizado de roscas, el mecanizado de elementos de bloqueo, el tratamiento térmico para el temple (roscas templadas por inducción a HRC 45-50), el mecanizado de acabado y el tratamiento superficial.
El control de calidad abarca las pruebas de materiales (composición química y dureza), las comprobaciones dimensionales (CMM y calibres de rosca), las pruebas de integridad estructural (MPT y UT), las pruebas funcionales (pruebas de par y vibración) y las pruebas de rendimiento de los sellos. Estas pruebas garantizan una fijación fiable de la tuerca del eje principal, lo que permite un funcionamiento estable de la trituradora de cono bajo cargas pesadas y vibraciones elevadas.
Introducción detallada al componente de tuerca del eje principal de la trituradora de cono
1. Función y rol de la tuerca del eje principal
La tuerca del eje principal de la trituradora de cono (también conocida como tuerca del husillo o tuerca de retención del eje) es un elemento de fijación crucial ubicado en el extremo superior o inferior del eje principal, que sirve para asegurar componentes clave como el rodamiento del eje principal, el buje excéntrico o el cono móvil. Sus principales funciones incluyen:
Fijación axial: Bloqueo del eje principal al buje excéntrico o carcasa del cojinete, evitando el desplazamiento axial causado por vibraciones de alta frecuencia y cargas alternas durante el aplastamiento.
Transferencia de carga:Distribuye cargas axiales (hasta cientos de kilonewtons) desde el cono móvil y el eje principal al sistema de cojinetes, garantizando una transmisión de fuerza equilibrada.
Ajuste de la precarga del cojinete:Trabajar con calzas o arandelas para establecer la precarga óptima para el cojinete del eje principal, reduciendo el juego y mejorando la estabilidad rotacional.
Prevención de la contaminación:Creación de un sello con el eje principal y los componentes adyacentes para evitar que el polvo, las partículas de mineral y la humedad ingresen al sistema de cojinetes, lo que extiende la vida útil.
Dada su función en entornos de alta carga y alta vibración, la tuerca del eje principal debe tener alta resistencia a la tracción, resistencia al impacto y rendimiento antiaflojamiento.
2. Composición y estructura de la tuerca del eje principal
La tuerca del eje principal es un sujetador grande y resistente con un perfil cilíndrico o hexagonal, que presenta los siguientes componentes clave y detalles estructurales:
Cuerpo de la tuercaSección estructural principal, generalmente de acero aleado de alta resistencia (p. ej., 42CrMo o 35CrMo), con diseño macizo o hueco. Su diámetro exterior varía de 150 mm a 600 mm, con un espesor de pared de 20 a 50 mm, según el modelo de trituradora.
Hilos internosRoscas mecanizadas con precisión (métricas o en pulgadas) que se acoplan a las roscas externas del eje principal. Las roscas suelen ser de paso grueso (M30–M100) para soportar cargas axiales elevadas, con una tolerancia de clase 6H para un ajuste apretado.
Mecanismo de bloqueo:Características para evitar el aflojamiento por vibración, como:
Ranuras de bloqueo:Ranuras circunferenciales en la superficie exterior de la tuerca que se alinean con los pernos de bloqueo en el buje excéntrico, lo que restringe la rotación.
Interfaz cónica:Un asiento cónico en un extremo que se acopla con un cono correspondiente en el eje principal o cojinete, mejorando el agarre bajo carga.
Orificios para tornillos de fijación:Orificios roscados radiales para tornillos de fijación que presionan contra el eje principal, creando un bloqueo basado en fricción.
Superficie de aplicación de par:Un perfil exterior hexagonal o una unidad cuadrada en la cara superior, que permite aplicar torsión a través de una llave o herramienta hidráulica durante la instalación y el retiro.
Ranura de sello:Una ranura circunferencial en la superficie interior o exterior que alberga una junta tórica o junta, mejorando el sellado con los componentes adyacentes.
Hombro o brida:Una proyección radial en un extremo que actúa como tope, limitando la profundidad de inserción de la tuerca y asegurando un posicionamiento adecuado en relación con el rodamiento.
3. Proceso de fundición de la tuerca del eje principal
Para tuercas de eje principal de gran tamaño (diámetro exterior de 300 mm), la fundición es un método de fabricación eficiente para lograr formas complejas:
Selección de materiales:
El acero fundido de alta resistencia (ZG35CrMo) es el acero preferido por sus excelentes propiedades mecánicas: resistencia a la tracción ≥700 MPa, límite elástico ≥500 MPa y tenacidad al impacto ≥35 J/cm². Ofrece buena maquinabilidad y templabilidad, ideal para aplicaciones de carga.
Fabricación de patrones:
Se crea un patrón de precisión con madera, espuma o resina impresa en 3D, que reproduce el diámetro exterior de la tuerca, las roscas internas (simplificadas), las características de bloqueo y la brida. Se añaden márgenes de contracción (1,5-2 %), con márgenes mayores para secciones de paredes gruesas.
El patrón incluye un núcleo para formar el orificio interno, lo que garantiza la precisión dimensional del diámetro de la raíz de la rosca.
Moldura:
Se prepara un molde de arena verde o arena aglomerada con resina, con el patrón posicionado para formar la forma exterior y el núcleo del orificio interior. La cavidad del molde se recubre con un revestimiento refractario para mejorar el acabado superficial y evitar la inclusión de arena.
Derretimiento y vertido:
El acero fundido se funde en un horno de arco eléctrico a 1520–1560 °C, con una composición química controlada a C 0,32–0,40 %, Cr 0,8–1,1 % y Mo 0,15–0,25 % para equilibrar la resistencia y la tenacidad.
El vertido se realiza a 1480–1520 °C utilizando una cuchara, con un caudal constante para evitar turbulencias y garantizar el llenado completo del molde, especialmente en funciones de bloqueo intrincadas.
Enfriamiento y agitación:
La pieza fundida se enfría en el molde durante 48-72 horas para reducir la tensión térmica y luego se elimina mediante vibración. Los residuos de arena se limpian mediante granallado (grano de acero G25), logrando una rugosidad superficial de Ra25-50 μm.
Tratamiento térmico:
La normalización (850–900 °C, enfriado por aire) refina la estructura del grano, seguida del revenido (600–650 °C) para reducir la dureza a 180–230 HBW, mejorando la maquinabilidad.
4. Proceso de mecanizado y fabricación
Mecanizado en bruto:
La pieza fundida se monta en un torno CNC para mecanizar el diámetro exterior, la cara de la brida y las superficies superior e inferior, dejando un margen de acabado de 2 a 3 mm. Las dimensiones clave (p. ej., altura de la tuerca, espesor de la brida) se controlan con una precisión de ±0,2 mm.
Mecanizado de roscas:
Las roscas internas se desbastan con un macho de roscar o una fresadora de roscas CNC, garantizando que el diámetro de paso se encuentre dentro de los 0,5 mm del tamaño final. Para tuercas grandes, se utiliza una herramienta de roscado de una sola punta para crear el perfil de la rosca.
Mecanizado de funciones de bloqueo:
Las ranuras de bloqueo se fresan en la superficie exterior mediante una fresadora CNC, con una tolerancia de profundidad (±0,1 mm) y un espaciado uniforme (±0,5 mm) alrededor de la circunferencia de la tuerca.
Los orificios para los tornillos de fijación se perforan y roscan con una tolerancia de clase 6H, con perpendicularidad (±0,1 mm/100 mm) con respecto al eje de la tuerca para garantizar un enganche adecuado con el eje principal.
Tratamiento térmico para el endurecimiento:
Las superficies de rosca de la tuerca y las áreas de soporte de carga están endurecidas por inducción a una profundidad de 1 a 3 mm, logrando una dureza de superficie de HRC 45-50 para mejorar la resistencia al desgaste y la resistencia de la rosca.
El revenido a 200–250 °C alivia la tensión residual, evitando el agrietamiento durante el mecanizado de acabado.
Mecanizado de acabado:
Las roscas internas están mecanizadas a una tolerancia de clase 6H utilizando un macho de roscar de precisión o una rectificadora, lo que garantiza flancos de rosca suaves y un diámetro de paso correcto para un acoplamiento adecuado con el eje principal.
La interfaz cónica (si corresponde) está rectificada con una tolerancia de ángulo (±0,1°) y una rugosidad de superficie de Ra1,6 μm, lo que garantiza un sellado hermético con el eje principal.
La superficie de aplicación de torsión (perfil hexagonal) está mecanizada para lograr planitud (≤0,05 mm/m) y tolerancia dimensional (±0,1 mm) para un enganche seguro de la llave.
Tratamiento de superficies:
La superficie exterior de la tuerca está recubierta con pintura antioxidante o zincado (de 5 a 8 μm de espesor) para resistir la corrosión. Las roscas están tratadas con un compuesto antiadherente a base de disulfuro de molibdeno para facilitar la instalación y evitar el desgaste por rozamiento.
5. Procesos de control de calidad
Pruebas de materiales:
El análisis de la composición química (espectrometría) confirma que la aleación cumple con los estándares (por ejemplo, ZG35CrMo: C 0,32–0,40 %, Cr 0,8–1,1 %).
La prueba de dureza (Rockwell) garantiza que las superficies de la rosca tengan una dureza HRC 45-50, mientras que la dureza del núcleo es HRC 25-35 para tenacidad.
Comprobaciones de precisión dimensional:
Una máquina de medición de coordenadas (CMM) inspecciona parámetros clave: diámetro del paso de rosca (±0,03 mm), diámetro exterior (±0,1 mm) y posiciones de ranura de bloqueo.
Los calibres de rosca (calibres de anillo) verifican el ajuste con las roscas del eje principal, asegurando un enganche suave sin juego excesivo ni atascamientos.
Pruebas de integridad estructural:
La prueba de partículas magnéticas (MPT) detecta grietas superficiales en roscas, ranuras de bloqueo y raíces de bridas, y cualquier defecto de 0,5 mm de longitud da como resultado el rechazo.
Se realizan pruebas ultrasónicas (UT) en tuercas grandes para verificar defectos internos (por ejemplo, poros de contracción) en regiones que soportan carga.
Pruebas funcionales:
Prueba de torque: La tuerca se instala en un eje principal de prueba y se aprieta al 120 % del torque nominal, y la inspección posterior a la prueba no muestra deformación ni pelado de la rosca.
Prueba de vibración: la tuerca se somete a una vibración de 10 a 500 Hz durante 2 horas, sin que se detecte ningún aflojamiento medible (rotación ≤0,01 mm) utilizando una llave dinamométrica.
Prueba de rendimiento del sello:
En el caso de tuercas con ranuras de sellado, se instala una junta tórica y el conjunto se prueba a presión con aire (0,2 MPa) para garantizar que no haya fugas y verificar así una prevención eficaz de la contaminación.
A través de estos procesos de fabricación y control de calidad, la tuerca del eje principal logra la resistencia, precisión y confiabilidad necesarias para asegurar los componentes críticos de la trituradora de cono, asegurando un funcionamiento estable bajo cargas pesadas y condiciones de alta vibración en aplicaciones de minería y procesamiento de agregados.
