El engranaje de ajuste de la trituradora de cono, pieza clave del sistema de ajuste de la separación, modifica la separación de trituración entre el manto y el cóncavo para controlar el tamaño del producto. Sus funciones incluyen el ajuste de la separación (convirtiendo la rotación en movimiento vertical del tazón), la transmisión de par, el bloqueo de las posiciones ajustadas y la distribución de la carga, lo que requiere alta resistencia y una geometría dentada precisa.
Estructuralmente, es un componente en forma de anillo con un cuerpo de anillo dentado (acero fundido de alta resistencia ZG42CrMo), dientes externos/internos (módulo 8-20), brida de montaje, interfaz roscada opcional, canales de lubricación y características de bloqueo.
La fabricación implica fundición en arena (selección de materiales, creación de patrones, moldeo, fusión/vertido, tratamiento térmico), mecanizado (mecanizado de desbaste, mecanizado de dientes, procesamiento de roscas/bridas, perforación de canales de lubricación) y tratamiento de superficies (carburación de dientes, recubrimiento epoxi).
El control de calidad incluye pruebas de materiales (composición, resistencia a la tracción), comprobaciones dimensionales (CMM, centro de medición de engranajes), pruebas estructurales (UT, MPT), pruebas de rendimiento mecánico (dureza, pruebas de carga) y pruebas funcionales. Esto garantiza ajustes de separación fiables y precisos para un funcionamiento uniforme de la trituradora de cono.
Introducción detallada al componente del engranaje de ajuste de la trituradora de cono
1. Función y rol del engranaje de ajuste
El engranaje de ajuste de la trituradora de cono (también llamado corona de ajuste o engranaje de ajuste excéntrico) es un componente esencial del sistema de ajuste de la separación de la trituradora, responsable de modificar la separación de trituración entre el manto y el cóncavo para controlar el tamaño del producto. Sus principales funciones incluyen:
Ajuste de espacio:Traducir el movimiento de rotación en movimiento vertical del recipiente (o cóncavo), lo que permite a los operadores aumentar o disminuir el espacio de trituración para lograr el tamaño de partícula deseado.
Transmisión de par:Transfiere potencia desde el motor de accionamiento de ajuste (a través de un piñón o un sistema hidráulico) al recipiente, lo que permite un posicionamiento preciso incluso bajo cargas pesadas.
Mecanismo de bloqueo:Se acopla con dispositivos de bloqueo (por ejemplo, abrazaderas hidráulicas o contratuercas) para asegurar la posición ajustada, evitando movimientos involuntarios durante el aplastamiento.
Distribución de carga:Distribuye las cargas axiales desde el recipiente hasta el bastidor durante el ajuste y el funcionamiento, lo que garantiza la estabilidad y reduce el desgaste de los componentes acoplados.
Al operar en un entorno polvoriento y de alto torque, el engranaje de ajuste requiere alta resistencia, resistencia al desgaste y geometría de dientes precisa para garantizar un ajuste de espacio suave y confiable.
2. Composición y estructura del engranaje de ajuste
El engranaje de ajuste suele ser un componente grande, en forma de anillo, con dientes externos o internos, que presenta las siguientes piezas clave y detalles estructurales:
Cuerpo del anillo de engranajeAnillo de alta resistencia fabricado en acero fundido de alta resistencia (p. ej., ZG42CrMo) o acero forjado, con un diámetro exterior de entre 500 mm y 3000 mm, según el tamaño de la trituradora. El espesor del cuerpo es de 80 a 200 mm para soportar cargas axiales.
Perfil del diente:
Dientes externos:Diseño más común, con dientes trapezoidales o evolventes (módulo 8-20) mecanizados en la circunferencia exterior, que engranan con un piñón más pequeño del mecanismo de ajuste.
Dientes internos:Se utiliza en algunos diseños, con dientes en la circunferencia interior para ahorrar espacio y que se acoplan a un engranaje impulsor central.
Brida de montajeUna brida radial en la parte inferior o superior del anillo de engranaje, con orificios para pernos para conectarlo al tazón o al anillo de ajuste. La brida asegura la concentricidad entre el engranaje y el tazón.
Interfaz con subprocesos (opcional):Una rosca trapezoidal en la superficie interior que se acopla con una rosca correspondiente en el marco, convirtiendo el movimiento de rotación en movimiento vertical del cuenco.
Canales de lubricación:Orificios radiales o axiales que suministran lubricante a las superficies de los dientes y a las interfaces roscadas, lo que reduce la fricción y evita el desgaste.
Funciones de bloqueo:
Ranuras de abrazadera:Ranuras circunferenciales en la superficie exterior para que los pistones de sujeción hidráulicos bloqueen el engranaje en su posición.
Muescas o agujeros:Para pasadores de bloqueo mecánicos que aseguran la posición ajustada durante el mantenimiento.
3. Proceso de fundición del engranaje de ajuste
Dado su gran tamaño y su forma compleja, el engranaje de ajuste se fabrica principalmente mediante fundición en arena:
Selección de materiales:
El acero fundido de alta resistencia (ZG42CrMo) es el preferido por su excelente resistencia a la tracción (≥750 MPa), tenacidad al impacto (≥30 J/cm²) y resistencia al desgaste. La composición química se controla a un 0,38-0,45 % de Cr, un 0,9-1,2 % de Cr y un 0,15-0,25 % de Mo para equilibrar la resistencia y la maquinabilidad.
Fabricación de patrones:
Se crea un modelo a escala real (espuma, madera o resina impresa en 3D), que replica el diámetro exterior de la corona dentada, la brida, los orificios para los tornillos y los perfiles de los dientes (simplificados para la fundición). Se añaden márgenes de contracción (1,5-2,5 %), con márgenes mayores para secciones gruesas.
Moldura:
Se prepara un molde de arena aglomerado con resina, con el patrón posicionado para formar la superficie exterior y la brida del engranaje. Se utilizan machos para crear el orificio interior y los orificios para los pernos, garantizando la uniformidad del espesor de la pared (tolerancia ±3 mm).
Derretimiento y vertido:
El acero fundido se funde en un horno de arco eléctrico a 1520–1560 °C, con un estricto control del contenido de azufre y fósforo (≤0,035 % cada uno) para evitar la fragilidad.
El vertido se realiza a 1480–1520 °C utilizando una cuchara, con un caudal controlado (50–100 kg/s) para llenar la cavidad del molde sin turbulencias, minimizando la porosidad en los dientes del engranaje.
Tratamiento térmico:
Normalización:Calentamiento a 850–900 °C durante 4–6 horas, seguido de enfriamiento por aire para refinar la estructura del grano y reducir la tensión interna.
Templado:Calentar a 600–650 °C durante 3 a 5 horas para reducir la dureza a 180–230 HBW, mejorando la maquinabilidad y manteniendo la resistencia.
4. Proceso de mecanizado y fabricación
Mecanizado en bruto:
La corona dentada fundida se monta en un torno vertical CNC para mecanizar el diámetro exterior, el orificio interior y la brida, dejando un margen de acabado de 5 a 10 mm. Las dimensiones clave (p. ej., la planitud de la brida) se controlan con una precisión de ±1 mm.
Mecanizado de dientes:
Corte bastoLos dientes se desbastan con una fresadora CNC, eliminando el exceso de material siguiendo el perfil evolvente o trapezoidal. Para engranajes grandes, se puede utilizar una fresadora para los dientes internos.
Acabado de pulido:Los dientes se rectifican con precisión mediante una rectificadora de engranajes para lograr un perfil de diente preciso (tolerancia ISO 8-10), paso (±0,05 mm) y rugosidad de superficie (Ra1,6 μm) para un engrane suave.
Mecanizado de roscas y bridas:
Las roscas trapezoidales (si están presentes) se cortan utilizando una fresadora de roscas CNC, con precisión de paso y avance (±0,1 mm) para garantizar un movimiento vertical suave.
La brida de montaje se mecaniza con una rectificadora CNC para lograr una planitud (≤0,05 mm/m) y perpendicularidad al eje del engranaje (≤0,1 mm/100 mm). Los orificios para pernos se taladran y roscan con una tolerancia de clase 6H.
Perforación de canales de lubricación:
Se perforan orificios de aceite axiales y radiales (φ5–φ10 mm) utilizando máquinas perforadoras de agujeros profundos CNC, con precisión posicional (±0,2 mm) para garantizar que el lubricante llegue a las raíces de los dientes y las superficies roscadas.
Tratamiento de superficies:
Las superficies de los dientes se carburan y se enfrían hasta una profundidad de 1 a 2 mm, logrando una dureza HRC 58-62 para mejorar la resistencia al desgaste.
Las superficies que no son dentadas están recubiertas con pintura epoxi (de 100 a 150 μm de espesor) para resistir la corrosión en entornos mineros.
5. Procesos de control de calidad
Pruebas de materiales:
El análisis de la composición química (espectrometría) confirma el cumplimiento de los estándares ZG42CrMo (C 0,38–0,45%, Cr 0,9–1,2%).
Las pruebas de tracción en muestras fundidas verifican una resistencia a la tracción ≥750 MPa y un alargamiento ≥12%.
Comprobaciones de precisión dimensional:
Una máquina de medición de coordenadas (CMM) inspecciona las dimensiones del engranaje: diámetro exterior (±0,5 mm), paso de diente y parámetros de rosca.
Un centro de medición de engranajes verifica el perfil de los dientes, el ángulo de la hélice y la desviación del paso, garantizando el cumplimiento de las normas ISO 8.
Pruebas de integridad estructural:
La prueba ultrasónica (UT) detecta defectos internos en el cuerpo del engranaje y la brida, y se rechazan todos los poros de contracción de >φ5 mm.
La prueba de partículas magnéticas (MPT) verifica grietas superficiales en raíces de dientes, orificios de pernos y raíces de roscas, con defectos lineales de >1 mm que resultan en rechazo.
Pruebas de rendimiento mecánico:
La prueba de dureza (Rockwell) garantiza que las superficies de los dientes tengan HRC 58-62 y el núcleo 180-230 HBW.
La prueba de carga implica la aplicación del 120% del torque nominal a través de un probador de engranajes hidráulico, sin permitir deformaciones ni grietas en los dientes.
Pruebas funcionales:
Un montaje de prueba con el recipiente y el mecanismo de ajuste verifica una rotación suave: el engranaje engrana con el piñón sin atascarse y el recipiente se mueve verticalmente de manera uniforme.
Los mecanismos de bloqueo se prueban para garantizar que mantengan la posición ajustada bajo el 150% de la carga operativa.
A través de estos procesos de fabricación y control de calidad, el engranaje de ajuste logra la precisión, resistencia y confiabilidad necesarias para permitir ajustes precisos y repetibles del espacio de trituración, asegurando un tamaño de producto consistente y un funcionamiento eficiente en trituradoras de cono para minería y procesamiento de agregados.
