Acoplamiento del contraeje de la trituradora de cono
SHILONG
Shenyang, China
1~2 meses
1000 juegos/año
El acoplamiento del contraeje de la trituradora cónica, un componente crítico de transmisión de potencia que conecta el contraeje con el sistema de accionamiento principal, desempeña un papel fundamental en la transmisión de par (transfiriendo potencia rotacional para impulsar el movimiento de trituración), la compensación de desalineación (adaptando desalineaciones axiales, radiales o angulares menores), la amortiguación de vibraciones (absorbiendo el impacto de los cambios de carga) y la protección opcional contra sobrecargas (mediante pasadores de seguridad o discos de fricción). Requiere alta resistencia a la torsión, resistencia a la fatiga y flexibilidad para operar a 500–1500 rpm.
Estructuralmente, es un conjunto de tipo brida o tipo manguito que consta de cubos de acoplamiento (acero fundido o forjado de alta resistencia con chaveteros/estrías), un elemento flexible (discos de caucho/elastómero, dientes de engranaje o pasador y buje), placas de brida, sujetadores y orificios para pasadores de corte opcionales.
Los cubos de acoplamiento se fabrican mediante fundición: selección del material (ZG35CrMo), modelado (con tolerancias de contracción), moldeo (molde de arena aglomerada con resina), fusión y vertido (temperatura y caudal controlados), enfriamiento y desmoldeo, y tratamiento térmico (normalización y revenido). El proceso de mecanizado y fabricación incluye el mecanizado del cubo (mecanizado de desbaste y acabado), la fabricación de elementos flexibles (moldeo para elementos de caucho, tallado de engranajes para elementos de tipo engranaje), el mecanizado de placas de brida, el montaje y el tratamiento superficial.
El control de calidad incluye pruebas de materiales (composición química y resistencia a la tracción), verificaciones de precisión dimensional (CMM y calibres de fijación), pruebas de propiedades mecánicas (dureza y torsión), pruebas no destructivas (MPT y UT) y pruebas funcionales (desalineación y sobrecarga). Estas pruebas garantizan que el acoplamiento del contraeje permita una transmisión de potencia fiable y un funcionamiento estable de la trituradora de cono en la minería y el procesamiento de áridos.
Introducción detallada al componente de acoplamiento del contraeje de la trituradora de cono
1. Función y rol del acoplamiento del contraeje
El acoplamiento del contraeje de la trituradora de cono (también conocido como acoplamiento del eje intermedio o acoplamiento del eje del piñón) es un componente esencial de la transmisión de potencia que conecta el contraeje (eje intermedio) con el sistema de accionamiento principal (p. ej., motor o caja de engranajes). Sus principales funciones incluyen:
Transmisión de par:Transfiere potencia rotacional del motor de accionamiento al eje intermedio, que luego impulsa el piñón y el buje excéntrico, impulsando en última instancia el movimiento de trituración.
Compensación por desalineación:Admite desalineaciones axiales, radiales o angulares menores (normalmente ≤0,5 mm axial, ≤0,1 mm radial, ≤1° angular) entre el eje intermedio y el eje de transmisión, lo que reduce la tensión en los cojinetes y los ejes.
Amortiguación de vibraciones:Absorbe los impactos y vibraciones generados durante cambios repentinos de carga (por ejemplo, al triturar materiales duros), protegiendo el motor, los engranajes y otros componentes de precisión contra daños.
Protección contra sobrecargas:Algunos diseños incluyen pasadores de corte o discos de fricción que fallan bajo sobrecarga extrema, lo que evita daños catastróficos al sistema de transmisión.
Dada su función en operaciones de alto torque y alta velocidad (normalmente 500–1500 rpm), el acoplamiento del contraeje debe tener alta resistencia a la torsión, resistencia a la fatiga y flexibilidad.
2. Composición y estructura del acoplamiento del contraeje
El acoplamiento del eje intermedio suele ser un conjunto de tipo brida o de tipo manguito, con los siguientes componentes clave y detalles estructurales:
Cubos de acoplamientoDos cubos cilíndricos (de entrada y de salida) con orificios internos que se montan en el eje intermedio y el eje de transmisión. Los cubos suelen estar hechos de acero fundido de alta resistencia (p. ej., ZG35CrMo) o acero forjado, con chaveteros o estrías para la transmisión del par.
Elemento flexible:Un componente que conecta los dos ejes permitiendo la desalineación, como por ejemplo:
Discos de caucho o elastómero:Discos resilientes unidos a placas metálicas, proporcionando flexibilidad y amortiguación de vibraciones.
Dientes de engranaje:Dientes de engranajes externos o internos en un cubo que engranan con un engranaje correspondiente en el otro cubo (acoplamiento tipo engranaje), lo que permite una desalineación angular.
Pasador y buje: Pasadores de acero unidos a un cubo que encajan en bujes del otro cubo, con bujes hechos de bronce o polímero para reducir la fricción.
Placas de bridaPlacas metálicas atornilladas a los cubos fijan el elemento flexible. Las bridas se perforan con orificios para pernos uniformemente espaciados para el montaje, lo que garantiza una distribución uniforme de la carga.
sujetadores:Pernos de alta resistencia (por ejemplo, grado 8.8 o 10.9) y tuercas que sujetan los cubos y el elemento flexible juntos, con arandelas de seguridad o adhesivo fijador de roscas para evitar que se aflojen.
Orificios para pasadores de corte (opcionales):Orificios radiales para pasadores de corte que se rompen bajo un torque excesivo, actuando como un mecanismo de seguridad para proteger el sistema de transmisión.
3. Proceso de fundición de los cubos de acoplamiento
Los cubos de acoplamiento, a menudo grandes y de formas complejas, se fabrican normalmente mediante fundición:
Selección de materiales:
El acero fundido de alta resistencia (ZG35CrMo) es el 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 colabilidad y maquinabilidad, ideal para la transmisión de par.
Fabricación de patrones:
Se crea un patrón de precisión con madera, espuma o resina impresa en 3D, que replica el diámetro exterior del cubo, el orificio interior, el chavetero, la brida y los orificios para pernos. Se añaden márgenes de contracción (1,5-2 %), con márgenes mayores para secciones de paredes gruesas (p. ej., bases de brida).
El patrón incluye núcleos para formar el orificio interno y la ranura, lo que garantiza la precisión dimensional.
Moldura:
Se prepara un molde de arena aglomerado con resina, con el patrón y los núcleos posicionados para formar el cubo. La cavidad del molde se recubre con un revestimiento refractario (a base de alúmina) 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 %, 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 características intrincadas como chaveteros.
Enfriamiento y agitación:
La pieza fundida se enfría en el molde durante 48-72 horas para minimizar 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 de bujes:
Mecanizado en brutoEl cubo de fundición se monta en un torno CNC para mecanizar el diámetro exterior, la cara de la brida y el orificio interior, dejando un margen de acabado de 2 a 3 mm. Las ranuras de chavetero se fresan desbastadamente con una fresadora CNC.
Mecanizado de acabadoEl orificio interno se rectifica para lograr una tolerancia dimensional de H7 (para un ajuste con holgura con el eje) y una rugosidad superficial de Ra0,8 μm. Las chaveteras o estrías se mecanizan según la norma DIN 6885, lo que garantiza un ajuste preciso con las chavetas del eje.
Fabricación de elementos flexibles:
Para elementos de caucho/elastómero: los compuestos de elastómero (por ejemplo, caucho de nitrilo o poliuretano) se moldean en discos con insertos de metal y se curan a 150–180 °C durante 10–20 minutos para lograr una dureza Shore de 60–80 A.
Para elementos tipo engranaje: los dientes del engranaje se cortan en un cubo utilizando una máquina talladora de engranajes CNC, con un módulo de 3-8 y un ángulo de presión de 20°, lo que garantiza la compatibilidad con el cubo de acoplamiento.
Mecanizado de placas de brida:
Las placas de brida se cortan a partir de placas de acero (p. ej., Q355B) mediante corte láser y, a continuación, se perforan con orificios para pernos (tolerancia de posición ±0,1 mm) con una máquina perforadora CNC. Las superficies de contacto se rectifican hasta quedar planas (≤0,05 mm/m) para un sellado hermético con los cubos.
Asamblea:
El elemento flexible está encajado entre los dos ejes, con placas de brida atornilladas entre sí mediante pernos de alta resistencia (grado 8.8) apretados a un torque especificado (normalmente 200–500 N·m).
Para los diseños de pasadores de corte, los pasadores (hechos de acero 45#, tratados térmicamente a HRC 30-35) se insertan en orificios pretaladrados, lo que garantiza que sean el eslabón más débil en la ruta de torsión.
Tratamiento de superficies:
Los cubos y las placas de brida están recubiertos con pintura epoxi o zincado (de 5 a 8 μm de espesor) para resistir la corrosión. Las superficies mecanizadas de los orificios están tratadas con un compuesto antiadherente para facilitar la instalación.
5. Procesos de control de calidad
Pruebas de materiales:
El análisis de la composición química (espectrometría) confirma que los materiales del cubo cumplen con los estándares (por ejemplo, ZG35CrMo: C 0,32–0,40%).
Las pruebas de tracción en muestras de cubo verifican una resistencia a la tracción ≥700 MPa y un alargamiento ≥12 %.
Comprobaciones de precisión dimensional:
Una máquina de medición de coordenadas (CMM) inspecciona las dimensiones del cubo: diámetro del orificio (tolerancia H7), profundidad/ancho de la chaveta (±0,05 mm) y planitud de la brida.
Las posiciones de los orificios de los pernos se verifican con un calibre de fijación para garantizar la alineación entre los cubos y las bridas.
Pruebas de propiedades mecánicas:
La prueba de dureza (Brinell) garantiza que la dureza del cubo sea de 180 a 230 HBW; los dientes del engranaje (si corresponde) se endurecen por inducción a HRC 50-55, verificado mediante pruebas Rockwell.
La prueba de torsión somete el acoplamiento al 120% del torque nominal durante 10 minutos, sin permitir deformaciones permanentes ni grietas.
Ensayos no destructivos (END):
La prueba de partículas magnéticas (MPT) detecta grietas superficiales en las chaveteros del cubo y en las raíces de las bridas, y cualquier defecto de 0,3 mm de longitud da como resultado el rechazo.
Las pruebas ultrasónicas (UT) inspeccionan los cuerpos de los cubos para detectar defectos internos (por ejemplo, poros de contracción) en las regiones que soportan carga.
Pruebas funcionales:
Prueba de desalineación: el acoplamiento funciona a la velocidad nominal con la máxima desalineación permitida, con niveles de vibración (medidos mediante acelerómetro) limitados a ≤5 mm/s.
Prueba de sobrecarga: para los diseños de pasadores de corte, el acoplamiento se somete al 150 % del torque nominal, verificando que los pasadores de corte fallen antes de que se produzcan daños en el cubo o el eje.
A través de estos procesos, el acoplamiento del contraeje garantiza una transmisión de potencia confiable, compensación de desalineación y protección contra sobrecargas, lo que contribuye al funcionamiento estable y eficiente de la trituradora de cono en aplicaciones de minería y procesamiento de agregados.
