El buje excéntrico de la trituradora de cono, un componente central que gira alrededor del eje principal, es crucial para impulsar el movimiento de trituración. Sus principales funciones son generar movimiento excéntrico (convirtiendo el movimiento rotacional en movimiento orbital del eje principal y el cono móvil), transmitir par, soportar cargas (hasta miles de kilonewtons) y servir como canal de lubricación.
Estructuralmente, es un manguito cilíndrico o cónico con un orificio interior desplazado, que consta de componentes como el cuerpo del buje (acero de aleación de alta resistencia o acero fundido como 42CrMo o ZG42CrMo), orificio excéntrico (con un desplazamiento de 5-20 mm), dientes de engranaje (perfil evolvente, módulo 10-25), conductos de lubricación, brida/hombro y revestimiento resistente al desgaste (bronce o metal babbitt).
Para bujes grandes (diámetro exterior >500 mm), el proceso de fundición incluye la selección del material (ZG42CrMo), la fabricación de patrones (con tolerancias de contracción), el moldeo (molde de arena aglomerada con resina), la fusión y el vertido (temperatura y caudal controlados), el enfriamiento y desmoldeo, y el tratamiento térmico (normalización y revenido). El proceso de mecanizado incluye el mecanizado de desbaste, el mecanizado de engranajes, el tratamiento térmico de temple (dientes de engranajes templados por inducción a HRC 50-55), el mecanizado de acabado (rectificado con precisión AGMA 6-7), la instalación de un revestimiento resistente al desgaste y el equilibrado.
El control de calidad abarca las pruebas de materiales (composición química y propiedades mecánicas), las comprobaciones dimensionales (CMM y laser tracker para excentricidad y concentricidad), las pruebas de dureza y microestructura, las pruebas no destructivas (UT y MPT) y las pruebas de rendimiento (ensayos de rotación y carga). Estas pruebas garantizan que el buje excéntrico cumpla con los requisitos de precisión y durabilidad para un funcionamiento eficiente de la trituradora de cono en aplicaciones de servicio pesado.
Introducción detallada al componente de buje excéntrico de la trituradora de cono
1. Función y rol del buje excéntrico
El buje excéntrico de la trituradora de cono (también llamado manguito excéntrico o cilindro excéntrico) es un componente giratorio central ubicado alrededor del eje principal, que desempeña un papel fundamental en el impulso del movimiento de trituración. Sus principales funciones incluyen:
Generación de movimiento excéntrico:Convertir el movimiento de rotación del engranaje impulsor en movimiento excéntrico (orbital) del eje principal y el cono móvil, creando la acción de trituración cerrando y abriendo periódicamente el espacio entre los conos móvil y fijo.
Transmisión de par:Transfiere torque desde el engranaje de piñón (a través del engrane con el engranaje excéntrico) al eje principal, asegurando una fuerza suficiente para triturar materiales duros como minerales y rocas.
Soporte de carga:Soportar las cargas radiales y axiales generadas durante el aplastamiento (hasta miles de kilonewtons), distribuyéndolas uniformemente al bastidor y a los cojinetes.
Canal de lubricación: Conductos de aceite internos que suministran lubricante al eje principal y a los cojinetes, lo que reduce la fricción y la acumulación de calor durante la rotación a alta velocidad (normalmente entre 150 y 300 rpm).
Dada su función en operaciones de alta velocidad y alta carga, el buje excéntrico debe tener una resistencia excepcional, resistencia al desgaste y precisión dimensional para evitar fallas prematuras.
2. Composición y estructura del buje excéntrico
El buje excéntrico es un manguito cilíndrico o cónico con un orificio interior desplazado, que presenta los siguientes componentes clave y detalles estructurales:
Cuerpo del bujeEstructura cilíndrica de paredes gruesas fabricada con acero aleado de alta resistencia (p. ej., 42CrMo o 35CrMo) o acero fundido de alta calidad (ZG42CrMo). La superficie exterior suele estar equipada con un engranaje grande (engranaje excéntrico) que engrana con el piñón, con un rango de módulo de 10 a 25 y un número de dientes de 30 a 80.
Orificio excéntricoUn orificio central con un desplazamiento (excentricidad) respecto al diámetro exterior, típicamente de 5 a 20 mm, según el modelo de trituradora. Este desplazamiento determina la carrera del cono móvil, lo que afecta directamente la eficiencia y el rendimiento de la trituración.
Dientes de engranaje: Integrado o soldado a la superficie exterior del buje, con perfil evolvente (ángulo de presión de 20°) para asegurar un engrane suave con el piñón. El engranaje está diseñado para una transmisión de alto par, con un ancho de cara de 150–400 mm.
Conductos de lubricación:Orificios o ranuras perforadas internamente que se conectan al sistema de lubricación principal, entregando aceite a la interfaz entre el buje y el eje principal, así como a los cojinetes superior e inferior.
Brida o hombro:Una proyección radial en un extremo del buje, que actúa como superficie de apoyo de empuje para absorber cargas axiales y limitar el movimiento axial con respecto al bastidor.
Revestimiento resistente al desgaste:Un manguito interior reemplazable hecho de bronce para cojinetes (por ejemplo, ZCuSn10Pb1) o metal babbitt, presionado en el orificio interior para reducir la fricción entre el buje y el eje principal.
La excentricidad (desplazamiento entre los ejes interior y exterior) se controla con precisión para garantizar que la carrera del cono móvil sea constante, lo que influye directamente en la capacidad de producción de la trituradora y en el tamaño del producto.
3. Proceso de fundición del buje excéntrico
Para bujes excéntricos grandes (diámetro exterior >500 mm), la fundición es el método de fabricación preferido para lograr formas complejas y formación de engranajes integrales:
Selección de materiales:
El acero fundido de alta resistencia (ZG42CrMo) se selecciona por sus excelentes propiedades mecánicas: resistencia a la tracción ≥800 MPa, límite elástico ≥600 MPa y tenacidad al impacto ≥45 J/cm². Ofrece buena templabilidad y resistencia al desgaste tras el tratamiento térmico.
Fabricación de patrones:
Se crea un modelo a escala real con madera, espuma o resina impresa en 3D, que reproduce el diámetro exterior del buje, el orificio excéntrico, los dientes del engranaje (simplificado), la brida y la posición del conducto de lubricación. Se añaden tolerancias de contracción (2-2,5 %), con tolerancias mayores para los dientes del engranaje y las secciones de paredes gruesas.
El patrón incluye núcleos para formar el orificio interno excéntrico y los conductos de aceite, lo que garantiza la precisión dimensional del desplazamiento.
Moldura:
Se prepara un molde de arena aglomerado con resina, con núcleos separados para el orificio interior y los dientes del engranaje. El molde y los núcleos se recubren con un revestimiento refractario (a base de alúmina) para evitar la penetración del metal y mejorar el acabado superficial.
El molde se ensambla con una alineación precisa del núcleo interno para garantizar que la excentricidad (desplazamiento) cumpla con las especificaciones de diseño (tolerancia ±0,1 mm).
Derretimiento y vertido:
El acero fundido se funde en un horno de arco eléctrico a 1530–1570 °C, con una composición química controlada a C 0,38–0,45 %, Cr 0,9–1,2 %, Mo 0,15–0,25 % para equilibrar la resistencia y la tenacidad.
El vertido se realiza mediante una cuchara de colada inferior, con un caudal controlado (100-200 kg/s) para evitar turbulencias y asegurar el llenado completo del molde, especialmente de los dientes del engranaje. La temperatura de vertido se mantiene entre 1490 y 1530 °C.
Enfriamiento y agitación:
La pieza fundida se enfría en el molde durante 72-120 horas para minimizar la tensión térmica y luego se elimina mediante vibración. Los residuos de arena se limpian mediante granallado (grano de acero G18), logrando una rugosidad superficial de Ra50-100 μm.
Tratamiento térmico:
La normalización (860–900 °C, enfriado por aire) refina la estructura del grano, seguida del revenido (600–650 °C) para reducir la dureza a 220–260 HBW, mejorando la maquinabilidad.
4. Proceso de mecanizado y fabricación
Mecanizado en bruto:
La pieza fundida se monta en un torno CNC con un dispositivo excéntrico para mecanizar el diámetro exterior, la cara de la brida y la superficie de referencia del engranaje exterior, dejando una tolerancia de acabado de 5 a 8 mm. El orificio interior se desbasta para determinar la excentricidad, con una tolerancia de ±0,2 mm.
Mecanizado de engranajes:
Los dientes del engranaje exterior se desbastan con una fresadora CNC, con un margen de acabado de 0,5 a 1 mm. Los parámetros del engranaje (módulo, ángulo de presión, número de dientes) se controlan con precisión para que coincidan con el piñón.
Tratamiento térmico para el endurecimiento:
Los dientes del engranaje y la superficie exterior se templan por inducción a una profundidad de 2 a 5 mm, alcanzando una dureza superficial de HRC 50-55 para mejorar la resistencia al desgaste. El diámetro interior y las superficies de los cojinetes se mantienen con una dureza inferior (HRC 25-35) para mayor tenacidad.
El revenido a 200–250 °C alivia la tensión residual del endurecimiento, evitando el agrietamiento durante el mecanizado posterior.
Mecanizado de acabado:
Diámetro exterior y dientes del engranaje:La superficie exterior y los dientes del engranaje se rectifican mediante una rectificadora de engranajes CNC para lograr una precisión AGMA 6-7, con una desviación del perfil del diente ≤0,02 mm y una rugosidad de la superficie Ra0,8 μm.
Calibre interior:El orificio interior excéntrico está perforado y pulido hasta una tolerancia dimensional de IT6, con una rugosidad de superficie de Ra0,4 μm para garantizar un ajuste adecuado con el revestimiento resistente al desgaste.
Conductos de lubricación:Se perforan y roscan orificios y ranuras de aceite, con un posicionamiento preciso (±0,2 mm) para alinearse con el sistema de lubricación del eje principal.
Instalación de revestimiento resistente al desgaste:
El revestimiento de bronce o babbitt se introduce a presión en el orificio interior mediante una prensa hidráulica, con un ajuste a presión (0,05–0,1 mm) para garantizar una unión firme. La superficie interior del revestimiento se tornea para ajustarse al diámetro del eje principal.
Equilibrio:
El buje excéntrico ensamblado se equilibra dinámicamente en una máquina equilibradora para corregir la excentricidad de la masa, garantizando niveles de vibración ≤0,1 mm/s a la velocidad de operación para evitar un desgaste excesivo de los cojinetes.
5. Procesos de control de calidad
Pruebas de materiales:
El análisis de la composición química (mediante espectrometría de emisión óptica) verifica que el contenido de la aleación cumpla con los estándares (por ejemplo, 42CrMo: C 0,38–0,45 %, Cr 0,9–1,2 %).
Las pruebas de tracción en muestras fundidas confirman las propiedades mecánicas: resistencia a la tracción ≥800 MPa, alargamiento ≥12%.
Comprobaciones de precisión dimensional:
Una máquina de medición de coordenadas (CMM) inspecciona dimensiones clave: excentricidad (desplazamiento entre los ejes interior y exterior, tolerancia ±0,05 mm), parámetros de engranaje y tolerancias de diámetro interior/exterior.
Un rastreador láser verifica la concentricidad del engranaje exterior y del orificio interior, garantizando la alineación con el eje principal.
Pruebas de dureza y microestructura:
La dureza superficial de los dientes del engranaje se mide utilizando un durómetro Rockwell (se requiere HRC 50-55).
El análisis metalográfico verifica la profundidad y uniformidad de la capa endurecida, garantizando que no haya exceso de martensita ni grietas.
Ensayos no destructivos (END):
La prueba ultrasónica (UT) inspecciona el cuerpo del buje para detectar defectos internos (por ejemplo, poros de contracción, grietas) con un límite de tamaño de φ2 mm.
La prueba de partículas magnéticas (MPT) detecta grietas superficiales en los dientes del engranaje y áreas de concentración de tensión (por ejemplo, raíces de bridas).
Pruebas de rendimiento:
Prueba de rotación: el buje se monta en un banco de pruebas y se gira a la velocidad de funcionamiento durante 2 horas, mientras se monitorea la vibración y la temperatura para garantizar la estabilidad.
Prueba de carga: se aplica una carga axial simulada (120 % de la carga nominal) durante 1 hora y la inspección posterior a la prueba no muestra deformación ni fallas en los cojinetes.
A través de estos rigurosos procesos de fabricación y control de calidad, el buje excéntrico logra la precisión y durabilidad necesarias para generar el movimiento excéntrico esencial para el funcionamiento eficiente de la trituradora de cono, asegurando un rendimiento confiable en aplicaciones de minería pesada y procesamiento de agregados.
