El eje principal de la trituradora de cono, un componente giratorio crucial que conecta el buje excéntrico al cono móvil, desempeña funciones clave como la transmisión de potencia (impulsando la rotación excéntrica del cono móvil), la carga (soportando cargas axiales y radiales de hasta miles de kilonewtons), la guía del movimiento excéntrico (manteniendo la trayectoria orbital del cono móvil) y la alineación estructural (garantizando la concentricidad entre los conos móvil y fijo). Requiere una excepcional resistencia a la tracción, resistencia a la fatiga y precisión dimensional para operar a 500–1500 rpm.
Estructuralmente, es un componente forjado escalonado, cilíndrico o cónico que consta del cuerpo del eje (acero de aleación de alta resistencia 42CrMo o 35CrNiMo con un diámetro de 100–500 mm y una longitud de 500–2000 mm), montaje del cono superior, interfaz de buje excéntrico, muñones de cojinetes, hombros y chaveteros, y canales de lubricación.
El proceso de fabricación incluye forjado (calentamiento de la palanquilla a 1100-1200 °C, forjado en matriz abierta, forjado de precisión) y tratamiento térmico (temple y revenido, endurecimiento superficial local). El proceso de mecanizado y fabricación incluye mecanizado de desbaste, mecanizado de precisión de características críticas, taladrado de canales de lubricación, equilibrado y tratamiento superficial.
Los procesos de control de calidad abarcan pruebas de materiales y forjado (análisis de composición química, pruebas ultrasónicas), verificaciones de precisión dimensional (mediante CMM y herramienta de alineación láser), pruebas de propiedades mecánicas (pruebas de dureza y tracción), pruebas no destructivas (MPT y pruebas de corrientes de Foucault) y pruebas funcionales (pruebas de rotación y carga). Estos procesos garantizan que el eje principal alcance la precisión, resistencia y fiabilidad necesarias para impulsar el movimiento de trituración de la trituradora de cono en aplicaciones de minería y procesamiento de áridos.
Introducción detallada al componente del eje principal de la trituradora de cono
1. Función y papel del eje principal
El eje principal de la trituradora de cono (también llamado husillo) es un componente giratorio crucial en el núcleo de la trituradora, que conecta el buje excéntrico con el cono móvil. Sus principales funciones incluyen:
Transmisión de potencia:Transmite par desde el buje excéntrico al cono móvil, impulsando su rotación excéntrica para generar fuerzas de aplastamiento.
Soporte de carga:Soporta cargas axiales y radiales del cono móvil y del proceso de trituración (hasta miles de kilonewtons), transfiriendo estas fuerzas a los cojinetes del bastidor.
Guía de movimiento excéntrico:Trabajando con el buje excéntrico para mantener la trayectoria orbital del cono móvil, asegurando un control estable del espacio de trituración y un procesamiento uniforme del material.
Alineación estructural:Mantener la concentricidad entre el cono móvil y el cono fijo, fundamental para lograr un tamaño de producto consistente y reducir el desgaste de los revestimientos.
Dada su función en la rotación de alta velocidad (500–1500 rpm) y la carga pesada, el eje principal requiere una resistencia a la tracción excepcional, resistencia a la fatiga y precisión dimensional.
2. Composición y estructura del eje principal
El eje principal es un componente forjado escalonado, cilíndrico o cónico con las siguientes características clave:
Cuerpo del ejeEstructura forjada de una sola pieza de acero aleado de alta resistencia (p. ej., 42CrMo o 35CrNiMo) con un diámetro de entre 100 mm y 500 mm. Su longitud varía según el tamaño de la trituradora, siendo típicamente de 500 a 2000 mm.
Montaje del cono superior:Una sección cónica o roscada en la parte superior para fijar el cono móvil, con una superficie mecanizada con precisión (tolerancia IT6) para asegurar la concentricidad.
Interfaz de buje excéntrico:Una sección media cilíndrica con una superficie pulida (Ra0,8 μm) que encaja en el buje excéntrico, a menudo con ranuras de aceite para lubricación.
Cojinetes de cojinetes:Dos o más secciones cilíndricas (superior e inferior) que se acoplan a los cojinetes del bastidor, presentando tolerancias dimensionales ajustadas (IT5–IT6) y rugosidad superficial (Ra0,4 μm) para minimizar la fricción.
Hombros y chaveteros: Hombros radiales que limitan el movimiento axial de cojinetes o bujes, y chaveteros para transmisión de par entre el eje y el cono móvil.
Canales de lubricación:Orificios perforados axiales y radiales que suministran lubricante a los muñones de los cojinetes y a la interfaz del buje excéntrico, evitando el sobrecalentamiento y el desgaste.
3. Proceso de forjado y tratamiento térmico
Debido a sus elevados requisitos de capacidad de carga, el eje principal se fabrica mediante forjado en lugar de fundición para mejorar la integridad estructural:
Selección de materiales:
El acero de aleación de alta resistencia (42CrMo) se prefiere por su excelente resistencia a la tracción (≥1080 MPa), límite elástico (≥930 MPa) y tenacidad al impacto (≥60 J/cm²), adecuado para aplicaciones de carga dinámica.
Proceso de forja:
Calentamiento de palanquillas:El tocho de acero se calienta a 1100–1200 °C en un horno de gas, lo que garantiza una distribución uniforme de la temperatura para mejorar la plasticidad.
Forja en matriz abiertaEl tocho se forja en una forma escalonada rugosa mediante prensas hidráulicas (de 1000 a 5000 toneladas), con múltiples pasadas para refinar la estructura del grano y eliminar defectos internos. Los pasos clave incluyen el recalcado (para aumentar el diámetro) y el embutido (para extender la longitud).
Forjado de precisión:La pieza forjada en bruto se moldea hasta obtener el perfil escalonado final con dimensiones casi netas, lo que reduce las tolerancias de mecanizado a 5-10 mm.
Tratamiento térmico:
Temple y revenidoEl eje forjado se calienta a 850–880 °C durante 2–4 horas y luego se templa en aceite para obtener una estructura martensítica. El revenido a 550–600 °C durante 4–6 horas reduce la fragilidad, lo que resulta en una dureza de HRC 28–35 y una tenacidad optimizada.
Endurecimiento superficial localLos muñones de los cojinetes y los chaveteros se endurecen por inducción hasta una profundidad de 2 a 5 mm, consiguiendo un HRC 50-55 para mejorar la resistencia al desgaste y mantener la tenacidad del núcleo.
4. Proceso de mecanizado y fabricación
Mecanizado en bruto:
La pieza forjada se monta en un torno CNC para mecanizar todas las superficies exteriores (diámetros, hombros y conicidades), dejando un margen de acabado de 1 a 2 mm. Las dimensiones clave (p. ej., diámetros de muñón) se controlan con una precisión de ±0,1 mm.
Mecanizado de precisión de características críticas:
Cojinetes de cojinetes:Torneado y rectificado para lograr una tolerancia dimensional de IT5 (por ejemplo, φ200H5) y una rugosidad superficial de Ra0,4 μm, lo que garantiza un ajuste adecuado con los cojinetes y una fricción mínima.
Montaje cónico:El soporte del cono superior está mecanizado con una tolerancia de ángulo cónico de ±0,05° y una rugosidad de superficie de Ra0,8 μm, lo que garantiza la concentricidad con el cono móvil.
Chaveteros y ranuras de aceite:Fresado mediante máquinas CNC con tolerancia posicional (±0,05 mm) y acabado superficial Ra3,2 μm, evitando concentración de tensiones.
Perforación de canales de lubricación:
Se perforan orificios de aceite axiales y radiales (φ5–φ15 mm) con máquinas de perforación profunda CNC, con precisión de posicionamiento (±0,2 mm) para garantizar un flujo de lubricante sin obstrucciones. Los extremos de los orificios se desbarban para evitar la interrupción del flujo de aceite.
Equilibrio:
El eje se somete a un equilibrado dinámico en una equilibradora a 500–1000 rpm, con un desequilibrio residual limitado a ≤5 g·mm/kg para reducir la vibración y el desgaste de los cojinetes.
Tratamiento de superficies:
Los muñones de los cojinetes están pulidos a Ra0,2 μm para reducir la fricción y mejorar la vida útil del cojinete.
Las superficies que no soportan cargas están recubiertas con pintura antioxidante o galvanizado (5–8 μm) para resistir la corrosión durante el almacenamiento y el funcionamiento.
5. Procesos de control de calidad
Pruebas de materiales y forjado:
El análisis de la composición química (espectrometría) confirma el cumplimiento de los estándares 42CrMo (C 0,38–0,45%, Cr 0,9–1,2%, Mo 0,15–0,25%).
La calidad de la forja se inspecciona mediante pruebas ultrasónicas (UT) para detectar defectos internos (por ejemplo, grietas, inclusiones) con límites de tamaño ≤φ2 mm.
Comprobaciones de precisión dimensional:
Una máquina de medición de coordenadas (CMM) verifica todas las dimensiones críticas: diámetros de muñones, ángulos cónicos, posiciones de chaveteros y ubicaciones de orificios de aceite.
La redondez y rectitud del eje se miden utilizando una herramienta de alineación láser, con una tolerancia ≤0,01 mm/m.
Pruebas de propiedades mecánicas:
Las pruebas de dureza (Rockwell) garantizan que los muñones del cojinete tengan HRC 50-55 y el núcleo tenga HRC 28-35.
Las pruebas de tracción en muestras forjadas confirman una resistencia a la tracción ≥1080 MPa y un alargamiento ≥12%.
Ensayos no destructivos (END):
La prueba de partículas magnéticas (MPT) detecta grietas superficiales en chaveteros, hombros y muñones, y se rechaza cualquier defecto de hasta 0,2 mm de longitud.
Las pruebas de corrientes de Foucault verifican defectos subsuperficiales en superficies de muñones endurecidas.
Pruebas funcionales:
Prueba de rotación: el eje se monta en un dispositivo de prueba y se gira a la velocidad máxima (1500 rpm) durante 2 horas, con vibración monitoreada para garantizar niveles ≤0,1 mm/s.
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 (por ejemplo, cambio de redondez del muñón ≤0,005 mm).
A través de estos procesos de fabricación y control de calidad, el eje principal logra la precisión, resistencia y confiabilidad necesarias para impulsar el movimiento de trituración de la trituradora de cono, asegurando un funcionamiento eficiente y a largo plazo en aplicaciones de minería y procesamiento de agregados.
