Acoplamiento del eje del molino de bolas

Introducción detallada a los acoplamientos de molinos de bolas

I. Funciones y características de los acoplamientos de molinos de bolas

• Alta resistencia: capaz de soportar un par que varía desde miles hasta decenas de miles de N·m;

• Resistencia al desgaste y a la corrosión: Adaptable a ambientes polvorientos y húmedos;

• Rendimiento de amortiguación: reduce los impactos rígidos entre el motor y el cilindro;

• Fácil mantenimiento: conveniente para la instalación, desmontaje y reemplazo de piezas vulnerables.

II. Tipos comunes de acoplamientos para molinos de bolas

1. Acoplamiento de pasador elástico

• Estructura: Compuesta por dos semiacoplamientos, pasadores elásticos (caucho o nylon) y deflectores.

• Características: Estructura simple, bajo costo, capaz de compensar pequeños desplazamientos radiales y angulares, con un rendimiento de amortiguación moderado. Adecuado para molinos de bolas pequeños y medianos.

2. Acoplamiento de engranajes

• Estructura: Consta de dos semiacoplamientos con dientes externos y un manguito externo con dientes internos. El perfil del diente suele ser evolvente y se suele utilizar lubricación con grasa.

• Características: Alta capacidad de carga (par de hasta 10⁶ N·m o superior), capaz de compensar grandes desplazamientos radiales, axiales y angulares. Adecuado para molinos de bolas grandes, pero requiere alta precisión de instalación y lubricación regular.

3. Acoplamiento de diafragma

• Estructura: Conecta dos semiacoplamientos mediante diafragmas metálicos (p. ej., de acero inoxidable) con pernos. Los desplazamientos se compensan mediante la deformación elástica de los diafragmas.

• Características: Sin holgura, sin necesidad de lubricación, resistente a altas y bajas temperaturas. Ideal para aplicaciones que requieren alta precisión de transmisión (p. ej., molinos de bolas cerámicos), pero con un coste superior y una capacidad de carga ligeramente inferior a la de los acoplamientos de engranajes.

4. Acoplamiento universal

• Estructura: Compuesta por dos articulaciones en forma de horquilla, un eje transversal y cojinetes, capaces de transmitir par en grandes ángulos (≤35°).

• Características: Adecuado para condiciones de trabajo con grandes desplazamientos de ejes, a menudo utilizado en sistemas de transmisión auxiliares de molinos de bolas (por ejemplo, mecanismos de ajuste de entrada de alimentación).

III. Proceso de fabricación de acoplamientos para molinos de bolas

1. Selección de materia prima y pretratamiento

• MaterialesLos semiacoplamientos y los manguitos exteriores suelen estar fabricados con acero estructural de aleación de alta resistencia (p. ej., 42CrMo, 35CrNiMo), con una resistencia a la tracción ≥800 MPa y una tenacidad al impacto ≥60 J/cm². Las superficies de los dientes de los engranajes pueden utilizar 20CrMnTi (carburado y templado) para mejorar la resistencia al desgaste.

• Pretratamiento:

• Inspección de materia prima: análisis espectral (para garantizar una composición calificada) y detección de fallas (prueba ultrasónica para detectar grietas internas);

• Forjado: Calentar la palanquilla de acero (1100-1200 ℃) y forjar (forjado en matriz abierta o forjado en matriz) para eliminar la porosidad interna y refinar los granos;

• Recocido/normalizado: Recocido después del forjado (650-700 ℃ durante 4-6 h, enfriamiento lento) para reducir la dureza (≤250 HBW) para el procesamiento posterior.

2. Procesamiento en blanco (tomando como ejemplo los semiacoplamientos)

• Mecanizado de desbaste:

• Torneado: Torneado del círculo exterior, del agujero interior y de la cara final en un torno, dejando un margen de mecanizado de 2-5 mm;

• Perforación: Perforar orificios para pernos (para conectar diafragmas o engranajes) con un margen de 1-2 mm.

• Tratamiento térmico:

• Temple y revenido: 42CrMo y materiales similares se someten a temple (temple en aceite de 850-880 ℃) + revenido a alta temperatura (550-600 ℃) para lograr una dureza de 280-320 HBW, lo que garantiza la resistencia de la matriz;

• Fortalecimiento de la superficie de los dientes (para acoplamientos de engranajes): los dientes externos de 20CrMnTi se someten a carburación (900-930 ℃, profundidad de la capa carburada 1,5-3 mm) + temple (temple en aceite a 850 ℃) + revenido a baja temperatura (180-200 ℃), lo que da como resultado una dureza de la superficie del diente de 58-62 HRC y una dureza del núcleo de 25-35 HRC.

3. Mecanizado de acabado

• Torneado:Torneado de precisión del muñón, la cara final y el orificio correspondiente del semiacoplamiento para garantizar la precisión dimensional (por ejemplo, tolerancia del muñón IT7-IT8, rugosidad de la superficie Ra≤1,6 μm);

• Mecanizado de perfiles de dientes:

• Tallado: Mecanizado basto del perfil del diente para asegurar la precisión del paso (GB 10095 Grado 7);

• Afeitado/bruñido: Mecanizado de acabado de la superficie del diente para reducir la rugosidad de la superficie (Ra≤0,8 μm);

• Para materiales carburizados como 20CrMnTi, es necesario rectificar los engranajes después de la carburación para corregir la deformación del tratamiento térmico y garantizar la precisión del perfil de los dientes (GB 10095 Grado 6);

• Taladrado y roscado:Mecanizado de orificios para pernos de conexión (por ejemplo, M20-M48) con una precisión de rosca que alcanza 6H.

4. Tratamiento de superficies

• Superficies sin dientes: después del arenado para eliminar el óxido, aplique una imprimación (por ejemplo, pintura epoxi rica en zinc) y una capa superior (por ejemplo, pintura de poliuretano) con un espesor total ≥80 μm para mejorar la resistencia a la corrosión;

• Manguitos de dientes internos de acoplamientos de engranajes: aplique grasa antioxidante (por ejemplo, grasa a base de litio) en la superficie de los dientes internos e instale sellos (por ejemplo, juntas tóricas) para evitar fugas de grasa.

5. Montaje

• Para acoplamientos de engranajes: Conecte los dos semiacoplamientos de dientes externos al eje del motor y al eje del reductor (o eje principal del cilindro) mediante conexiones de chaveta (chavetas planas o estrías), asegurando una holgura de montaje de H7/k6;

• Coloque el manguito exterior del diente interno, verifique el juego de los dientes (0,1-0,3 mm) e instale los engrasadores;

• Para acoplamientos elásticos: Instale pasadores elásticos con un ajuste de transición (H7/m6) entre los pasadores y los orificios para evitar que se aflojen.

IV. Proceso de inspección de acoplamientos de molinos de bolas

1. Inspección de la materia prima

• Análisis de composición química: utilice un espectrómetro de lectura directa para detectar elementos como C, Si, Mn, Cr y Mo, que cumplan con los estándares de materiales (por ejemplo, 42CrMo requiere C: 0,38-0,45 %, Cr: 0,90-1,20 %);

• Pruebas de propiedades mecánicas: Pruebas de tracción (para resistencia a la tracción y límite elástico), pruebas de impacto (-20 ℃ energía de impacto ≥40 J) y pruebas de dureza (≤250 HBW después del recocido);

• Detección de defectos: Prueba ultrasónica de piezas forjadas (GB/T 6402) para garantizar que no haya defectos internos ≥φ3 mm; prueba de partículas magnéticas (GB/T 15822) para comprobar si hay grietas en la superficie.

2. Inspección en proceso

• Inspección de precisión dimensional:

• Diámetro del muñón y del orificio interior: medido con un micrómetro o un calibre de cuadrante interno, con tolerancias que cumplen con IT7-IT8;

• Perpendicularidad de la cara final: medida con un comparador en una mesa giratoria, con un error ≤0,02 mm/100 mm;

• Inspección del perfil del diente:

• Utilice un comprobador de descentramiento de engranajes para medir el descentramiento radial del anillo de engranaje (≤0,05 mm) y el descentramiento de la cara del extremo (≤0,04 mm);

• Utilice un centro de medición de engranajes para detectar el error de paso acumulativo (≤0,1 mm/100 mm) y el error del perfil del diente (≤0,015 mm);

• Rugosidad superficial: medida con un perfilómetro, con superficies no coincidentes Ra≤12,5μm, superficies coincidentes Ra≤3,2μm y superficies dentadas Ra≤0,8μm.

3. Inspección del tratamiento térmico

• Prueba de dureza: utilice un probador de dureza Rockwell para medir la dureza de la superficie del diente (capa carburizada de acoplamientos de engranajes ≥58HRC, núcleo 25-35HRC);

• Profundidad de la capa carburizada: se observa con un microscopio metalográfico para garantizar la profundidad efectiva de la capa (1,5-3 mm);

• Estructura metalográfica: Verificar el grado de martensita de la superficie del diente (≤Grado 3), no permitiéndose carburos en red.

4. Inspección del producto terminado

• Inspección de la dimensión del conjunto:

• Longitud total del acoplamiento: Medida con cinta de acero, con un error ≤±1mm;

• Coaxialidad de los dos ejes: Después del montaje, utilice un comparador para detectar el descentramiento circular radial (≤0,1 mm/m) y el movimiento axial (≤0,2 mm);

• Prueba de equilibrio dinámico: para acoplamientos con una velocidad ≥1000 r/min, realice pruebas de equilibrio dinámico (GB/T 9239) con un desequilibrio ≤50 g·mm/kg;

• Prueba de carga: para acoplamientos de engranajes grandes, realice pruebas de torsión estático (cargando a 1,5 veces el torque nominal, manteniendo durante 10 minutos sin deformación plástica);

• Rendimiento de sellado: para acoplamientos de engranajes, realice pruebas de presión (0,2 MPa) después de la inyección de grasa, sin fugas en 30 minutos.

5. Informe de inspección de fábrica

• Informes de certificación de materia prima y detección de fallas;

• Registros de mediciones de dimensiones clave e informes de inspección del perfil de los dientes;

• Informes sobre la dureza del tratamiento térmico y la profundidad de la capa carburizada;

• Resultados de pruebas de equilibrio dinámico y torque estático del producto terminado.