Introducción detallada a la antigua trituradora de cono de resorte
1. Descripción general y función de la trituradora de cono de resorte antigua
La trituradora de cono de resorte antigua es un tipo clásico de trituradora de cono ampliamente utilizada en las industrias de minería, metalurgia, construcción y construcción de carreteras para la trituración secundaria y terciaria de diversos minerales y rocas. Goza de una larga reputación por su rendimiento confiable en la reducción de materiales duros y semiduros, como granito, basalto, caliza y mineral de hierro.
Su principio de funcionamiento se basa en la compresión e impacto de los materiales entre un cono móvil (manto) y un cono estacionario (cóncavo). El motor acciona el manguito del eje excéntrico, que a su vez hace que el manto gire excéntricamente. A medida que el manto se mueve, la separación entre este y el cóncavo cambia continuamente, comprimiendo y triturando los materiales que se introducen en la cámara de trituración hasta que alcanzan el tamaño de partícula deseado y se descargan por el fondo de la trituradora.
2. Composición y estructura de la trituradora de cono de resorte antigua
La antigua trituradora de cono de resorte se compone de varios componentes clave, cada uno de los cuales desempeña un papel crucial en el proceso de trituración:
2.1 Marco
El bastidor es el principal componente estructural, generalmente fabricado en acero fundido de alta resistencia (como ZG270-500). Proporciona una base estable y soporte para todos los demás componentes. La parte superior del bastidor alberga el cóncavo, mientras que la inferior soporta el manguito del eje excéntrico, el eje principal y otras piezas móviles. Se suelen añadir nervaduras de refuerzo al bastidor para aumentar su rigidez y resistir las altas fuerzas de impacto generadas durante el aplastamiento. El bastidor está diseñado para ser robusto, con un espesor de 30 a 50 mm en las zonas críticas.
2.2 Cono móvil (manto)
El manto es un componente cónico fabricado con acero de alto manganeso (como ZGMn13) o fundición de alto cromo. Está montado en el eje principal y gira excéntricamente dentro de la concavidad. La superficie del manto está diseñada con un perfil específico para triturar eficazmente los materiales. El espesor del manto varía de 30 a 80 mm, según el modelo y la aplicación. La parte inferior del manto está conectada al eje principal mediante un cojinete esférico, lo que permite un movimiento giratorio suave y estable.
2.3 Cono estacionario (cóncavo)
El cóncavo es la parte exterior fija de la cámara de trituración. Está fabricado con materiales resistentes al desgaste, como acero con alto contenido de manganeso o fundición con alto contenido de cromo. Está fijado a la parte superior del bastidor y tiene una forma cónica que se adapta al manto. La superficie interior del cóncavo está revestida con revestimientos antidesgaste reemplazables. Su estructura, con un espesor de 25 a 60 mm, está diseñada para resistir el impacto y la abrasión de los materiales triturados.
2.4 Manguito del eje excéntrico
El manguito del eje excéntrico es un componente clave para la transmisión de movimiento. Está fabricado en acero fundido de aleación (como ZG35CrMo). El manguito gira alrededor del eje principal, lo que provoca que la mantilla gire excéntricamente. Está equipado con un engranaje cónico de gran diámetro que engrana con un engranaje cónico pequeño en el eje de transmisión. La excentricidad del manguito del eje está cuidadosamente diseñada para controlar la amplitud del movimiento giratorio de la mantilla, que suele oscilar entre 10 y 30 mm.
2.5 Sistema de transmisión
El sistema de transmisión consta de un motor, correas trapezoidales, una polea, un eje de transmisión y engranajes cónicos. El motor (generalmente con una potencia de 55 a 315 kW) proporciona la fuerza motriz. Las correas trapezoidales transfieren la potencia del motor a la polea del eje de transmisión. El eje de transmisión gira el engranaje cónico pequeño, que engrana con el engranaje cónico grande en el manguito del eje excéntrico, impulsando la rotación de este. La relación de transmisión de los engranajes cónicos suele estar entre 1:4 y 1:6.
2.6 Conjunto de resorte
Los resortes son una importante característica de seguridad y ajuste en las trituradoras cónicas de resorte antiguas. Un conjunto de resortes de alta resistencia (generalmente de acero de aleación para resortes, como 60Si₂Mn) se instala alrededor de la parte inferior del bastidor. En caso de presencia de materiales no triturables (como fragmentos de hierro) en la cámara de trituración, los resortes se comprimen, permitiendo que el manto se desplace hacia abajo y aumentando la abertura de descarga, evitando así daños a la trituradora. La fuerza del resorte se puede ajustar para controlar la fuerza de trituración y el tamaño de descarga. El rango de compresión del resorte suele ser de 20 a 50 mm.
2.7 Sistema de alimentación y descarga
El sistema de alimentación suele incluir una tolva de alimentación en la parte superior de la trituradora. Esta tolva está diseñada para distribuir uniformemente los materiales en la cámara de trituración. Su tamaño varía según la capacidad de la trituradora, con un rango de volumen de 0,5 a 3 metros cúbicos. El sistema de descarga se encuentra en la parte inferior de la trituradora. Los materiales descargados caen a través de la abertura de descarga ajustable, que puede ajustarse modificando la posición del cóncavo o utilizando el mecanismo de ajuste por resorte. La abertura de descarga se puede ajustar entre 3 y 50 mm para controlar el tamaño de partícula del producto final.
3. Procesos de fabricación de trituradoras cónicas de resorte antiguas
3.1 Fabricación del marco
Fabricación de patronesSe crea un modelo a escala real, generalmente de madera o resina impresa en 3D, con tolerancias para la contracción (1,5-2,0 %) y el mecanizado. El modelo está diseñado para representar con precisión la compleja forma del marco, incluyendo todas las cavidades internas y los puntos de montaje.
MolduraPara el moldeo del armazón se utilizan moldes de arena aglomerada con resina. La arena se mezcla con aglutinantes de resina para formar un molde de fraguado duro. Se insertan machos en el molde para crear cavidades internas, como las del casquillo del eje excéntrico y el eje principal. Posteriormente, el molde se recubre con un revestimiento refractario para mejorar el acabado superficial de la pieza fundida.
FundiciónEl acero fundido de alta resistencia (ZG270-500) se funde en un horno de inducción a una temperatura de 1520-1560 °C. El metal fundido se vierte cuidadosamente en el molde a una velocidad controlada para asegurar un llenado adecuado y minimizar la formación de defectos. Tras la fundición, el marco se deja enfriar lentamente en el molde para reducir la tensión interna.
Tratamiento térmicoEl marco de fundición se somete a un proceso de tratamiento térmico. Primero, se normaliza a una temperatura de 880-920 °C y luego se enfría al aire. A continuación, se revene a 550-600 °C para mejorar las propiedades mecánicas, como la dureza (HB 180-220) y la tenacidad.
MecanizadoA continuación, se mecaniza el marco tratado térmicamente. Se utilizan fresadoras CNC para mecanizar las superficies de montaje del cóncavo, el manguito del eje excéntrico y otros componentes. La precisión del mecanizado se controla con un margen de ±0,1 mm para las dimensiones clave. Se realizan operaciones de taladrado y roscado para crear orificios para pernos y otros elementos de fijación.
3.2 Fabricación de cono móvil (manto)
ForjaLas palanquillas de acero de alto manganeso (ZGMn13) o de fundición de alto cromo se calientan a 1100-1150 °C y luego se forjan en la forma cónica del manto. El forjado ayuda a alinear la estructura del grano del material, mejorando su resistencia y resistencia al desgaste. Se pueden requerir múltiples pasos de forjado para lograr la forma y la precisión dimensional deseadas.
Tratamiento térmicoTras el forjado, el manto se somete a un tratamiento térmico. En el caso del acero con alto contenido de manganeso, se somete a un recocido en solución a 1050-1100 °C y posteriormente a un temple en agua para obtener una estructura martensítica de alta dureza. La dureza del manto tras el tratamiento térmico suele ser de 45-55 HRC.
MecanizadoEl manto tratado térmicamente se mecaniza para alcanzar las dimensiones finales. Se utilizan tornos CNC y fresadoras para mecanizar la superficie cónica exterior, la superficie inferior del rodamiento esférico y cualquier otra característica necesaria. El acabado superficial de la superficie de trabajo del manto se controla cuidadosamente para garantizar un triturado suave, con una rugosidad de Ra de 3,2 a 6,3 μm.
3.3 Fabricación de conos estacionarios (cóncavos)
FundiciónAl igual que el marco, la pieza cóncava se funde en moldes de arena con resina. Se funde acero con alto contenido de manganeso o hierro fundido con alto contenido de cromo en un horno de inducción a 1450-1500 °C y se vierte en el molde. El proceso de fundición se controla cuidadosamente para garantizar un espesor uniforme y minimizar la porosidad.
Tratamiento térmicoEl cóncavo fundido se trata térmicamente para mejorar sus propiedades mecánicas. Generalmente se normaliza y se templa. Para el acero con alto contenido de manganeso, la temperatura de normalización ronda los 950-1000 °C, seguida de un revenido a 200-300 °C para lograr la dureza y tenacidad deseadas.
MecanizadoTras el tratamiento térmico, se mecaniza el cóncavo. La superficie interior se mecaniza con un perfil específico para adaptarse al manto, y la superficie exterior se mecaniza para su montaje en el marco. La precisión de mecanizado del perfil de la superficie interior es de ±0,5 mm, y la rugosidad superficial es de Ra 6,3-12,5 μm.
3.4 Fabricación de manguitos de eje excéntrico
FundiciónSe utiliza acero fundido aleado (ZG35CrMo) para fundir el manguito del eje excéntrico. El proceso de fundición es similar al del bastidor, con un control minucioso de la temperatura de vertido (1500-1540 °C) y del diseño del molde para garantizar la correcta formación de la forma excéntrica.
MecanizadoSe utilizan tornos CNC y rectificadoras para mecanizar los diámetros exterior e interior del casquillo del eje excéntrico, así como las superficies del engranaje cónico y los rodamientos. La precisión de mecanizado para el diámetro excéntrico es de ±0,05 mm, y la rugosidad superficial de las superficies de contacto entre los rodamientos es de Ra 0,8-1,6 μm.
3.5 Fabricación de resortes
Dibujo de alambreSe trefila alambre de acero para resortes de aleación (como 60Si₂Mn) hasta el diámetro requerido, con una tolerancia de diámetro de ±0,05 mm. Posteriormente, se enrolla el alambre en la forma del resorte utilizando una máquina bobinadora de resortes.
4. Procesos de procesamiento y acabado
CuadroTodas las superficies metálicas expuestas de la trituradora, como el bastidor, están pintadas con pintura anticorrosiva. La pintura se aplica generalmente en varias capas. Primero, se aplica una capa de imprimación para mejorar la adherencia, seguida de una o más capas de acabado. La pintura utilizada suele ser epoxi de alta calidad, que proporciona una buena protección contra la oxidación y la corrosión en entornos de trabajo hostiles.
LubricaciónTodas las piezas móviles, como rodamientos, ejes y engranajes, se lubrican con lubricantes adecuados. Para los rodamientos, se suele utilizar grasa (como la grasa a base de litio), mientras que para los engranajes se utilizan lubricantes a base de aceite. Los puntos de lubricación están diseñados para facilitar el acceso para el mantenimiento regular.
La trituradora se ensambla siguiendo una secuencia específica. Primero, se coloca el bastidor sobre un banco de trabajo estable. A continuación, se instala el manguito del eje excéntrico en el bastidor, seguido del eje principal y el manto. El cóncavo se monta en la parte superior del bastidor. El conjunto de resortes se instala alrededor de la parte inferior del bastidor, y se ensambla y conecta el sistema de transmisión.
Durante el montaje, todos los componentes se alinean cuidadosamente y se fijan con pernos y tuercas. Se utilizan llaves dinamométricas para asegurar que los pernos se aprieten según los valores de par especificados, generalmente entre 100 y 500 N·m, según el tamaño y el tipo del perno.
Tras el montaje, se ajusta la trituradora. La separación de descarga entre el manto y el cóncavo se ajusta mediante el mecanismo de ajuste por resorte u otros dispositivos de ajuste. El ajuste se realiza para lograr el tamaño de partícula deseado del producto triturado. La precisión del ajuste de la separación de descarga es de ±1 mm.
El sistema de transmisión también se ajusta para asegurar la correcta alineación de los engranajes y las correas. La tensión de la correa se ajusta al valor recomendado, generalmente medido con un tensiómetro. Se verifica el engrane de los engranajes para asegurar un funcionamiento suave y un ruido mínimo.
5. Procesos de control de calidad
Análisis de la composición químicaLas muestras de materias primas utilizadas para fundición y forja, como acero fundido, acero de alto manganeso y acero aleado, se analizan mediante espectrómetros para verificar su composición química. Por ejemplo, el contenido de carbono en ZGMn⁻⁴ debe estar entre el 1,0 % y el 1,4 %, y el de manganeso, entre el 11 % y el 14 %.
Pruebas de propiedades mecánicasSe realizan ensayos de tracción, impacto y dureza en muestras de los materiales. Para el acero fundido de alta resistencia (ZG270-500), la resistencia a la tracción debe ser de al menos 500 MPa y el alargamiento no inferior al 18 %.
Inspección de la máquina de medición por coordenadas (CMM)Una CMM se utiliza para medir las dimensiones clave de todos los componentes, como el diámetro del manguito del eje excéntrico, la altura y el diámetro del manto y el cóncavo, y la distancia entre los orificios de montaje del bastidor. La precisión de medición de la CMM es de ±0,02 mm.
Inspección del medidorLos calibres especiales se utilizan para comprobar el tamaño de características como el paso de rosca de los pernos y el ajuste entre las piezas acopladas. Por ejemplo, el ajuste entre el eje principal y el rodamiento se comprueba con un calibre de diámetro interior y un calibre de eje para garantizar que la holgura se encuentre dentro del rango especificado.
Pruebas ultrasónicas (UT)La UT se utiliza para detectar defectos internos en piezas fundidas, como porosidad, grietas e inclusiones. Las ondas ultrasónicas se transmiten a través del material y cualquier defecto se detecta analizando las ondas reflejadas. Los defectos que superan un tamaño determinado (generalmente de 3 a 5 mm) se consideran inaceptables.
Prueba de partículas magnéticas (MPT)La MPT se utiliza para detectar grietas superficiales y cercanas a la superficie en materiales ferromagnéticos, como componentes de acero. Se aplica un campo magnético al componente y se proyectan partículas magnéticas sobre su superficie. Las grietas atraen las partículas magnéticas, haciéndolas visibles.
Vacío - Prueba de cargaLa trituradora ensamblada se pone en funcionamiento sin material durante 2 a 4 horas. Durante esta prueba, se verifica la rotación del eje, el funcionamiento del sistema de transmisión y la estabilidad de la máquina. El nivel de vibración de la máquina se mide mediante sensores de vibración y debe estar dentro del límite especificado (normalmente inferior a 10 mm/s).
Prueba de cargaLa trituradora se somete a una prueba de carga. Se introduce una muestra representativa del material a triturar (como granito o caliza) a una velocidad controlada. Se miden la capacidad de producción, la distribución granulométrica del producto triturado y la tasa de desgaste del manto y el cóncavo. La capacidad de producción debe cumplir con el valor nominal de la trituradora y la distribución granulométrica debe estar dentro del rango especificado.
6. Proceso de instalación
Se vierte una cimentación de hormigón para la trituradora. Esta cimentación se diseña en función del peso y el tamaño de la trituradora, así como de las fuerzas dinámicas generadas durante su funcionamiento. El hormigón utilizado suele ser de alta resistencia, como C30-C40.
La cimentación se nivela con una precisión de ±0,1 mm/m mediante un nivel de burbuja o un dispositivo de nivelación láser. Durante el proceso de vertido, se incrustan pernos de anclaje en la cimentación. Estos pernos se utilizan para fijar la trituradora a la cimentación y deben tener un diámetro y una longitud suficientes para soportar las fuerzas que actúan sobre ella.
Los pernos de anclaje se aprietan con una llave dinamométrica al par especificado, generalmente entre 300 y 800 N·m, según el tamaño del perno. El apriete se realiza en cruz para asegurar una distribución uniforme de la carga.
Los engranajes cónicos del sistema de transmisión se instalan y ajustan para asegurar un engrane correcto. La holgura entre los engranajes se mide con una galga de espesores y se ajusta al valor especificado, generalmente entre 0,1 y 0,3 mm.
Se instala el sistema de lubricación, que incluye bombas de aceite, filtros y líneas de aceite. Las líneas de aceite se conectan a todos los puntos de lubricación de la trituradora, como cojinetes y engranajes. El sistema de lubricación se llena con el lubricante adecuado y se verifica el nivel de aceite.
