El resorte de la trituradora cónica, un componente crucial de seguridad y amortiguación instalado alrededor del bastidor superior o entre el anillo de ajuste y la base, cumple principalmente las funciones de protección contra sobrecargas (absorbiendo la energía del impacto para evitar daños causados por objetos extraños), amortiguación de vibraciones (reduciendo el ruido y prolongando la vida útil del componente), proporcionando fuerza de reajuste (restaurando las posiciones después de una sobrecarga) y aplicando precarga (manteniendo un funcionamiento estable). Requiere alta resistencia a la fatiga, límite elástico y resistencia a la corrosión, operando con una precarga de resistencia a la compresión del 50 al 80 %.
Estructuralmente, se trata de un resorte de compresión helicoidal compuesto por una espira (alambre de acero para resortes con alto contenido de carbono, como 60Si₂MnA, de 20 a 80 mm de diámetro), caras finales (rectificadas para mayor estabilidad), diámetro del resorte (diámetro exterior: 150 a 500 mm, diámetro interior: 20 a 100 mm de paso), ganchos/conexiones opcionales y recubrimiento superficial (zincado, epoxi, etc.). Su diseño presenta una tasa de elasticidad de 50 a 200 kN/mm para trituradoras de gran tamaño.
El proceso de fabricación (conformado de alambre, sin fundición) incluye la selección y preparación del material (inspección y enderezamiento del alambre de acero para resortes con alto contenido de carbono), el bobinado (mediante máquinas CNC para controlar el paso, el diámetro y el número de espiras), el tratamiento térmico (templado y revenido para alcanzar una dureza HRC de 45-50) y el procesamiento de los extremos (rectificado de los extremos y desbarbado). En los sistemas multiresorte, el ensamblaje incluye la selección y el emparejamiento, la instalación de la placa de montaje y el ajuste de la precarga.
El control de calidad abarca las pruebas de materiales (composición química y resistencia a la tracción), las comprobaciones dimensionales (CMM para los parámetros de la bobina y pruebas de rigidez del resorte), las pruebas de propiedades mecánicas (pruebas de dureza y fatiga), las pruebas no destructivas (MPT y UT para detectar defectos) y las pruebas de resistencia a la corrosión (prueba de niebla salina). Estas pruebas garantizan una protección fiable del resorte contra sobrecargas y amortiguan las vibraciones, manteniendo así un funcionamiento estable de la trituradora en entornos hostiles.
Introducción detallada al componente de resorte de la trituradora de cono
1. Función y papel del resorte
El resorte de la trituradora de cono (también llamado resorte de seguridad o resorte de compresión) es un componente crítico de seguridad y amortiguación que se instala alrededor del bastidor superior o entre el anillo de ajuste y la base. Sus principales funciones incluyen:
Protección contra sobrecargas:Absorbe la energía del impacto cuando objetos extraños (por ejemplo, restos de metal) ingresan a la cámara de trituración, comprimiéndolos para permitir la separación temporal de los conos móviles y fijos, evitando daños al eje principal, engranajes y revestimientos.
Amortiguación de vibraciones:Reducir las vibraciones de alta frecuencia generadas durante el aplastamiento, minimizar el ruido y prolongar la vida útil de los cojinetes y otros componentes de precisión.
Fuerza de reinicio:Después de una sobrecarga, proporcionar fuerza de restauración para devolver el anillo de ajuste o el cono móvil a su posición original, asegurando que se mantenga el espacio de aplastamiento.
Aplicación de precarga:Mantener una presión constante sobre el anillo de ajuste para evitar que se afloje, asegurando un funcionamiento estable bajo cargas de material variables.
Dada su función en la absorción de carga dinámica, el resorte debe tener una alta resistencia a la fatiga, límite elástico y resistencia a la corrosión, y operar típicamente bajo una precarga del 50 al 80 % de su resistencia a la compresión máxima.
2. Composición y estructura del resorte
Los resortes de trituradora de cono suelen ser resortes de compresión helicoidales con un diseño robusto, que constan de los siguientes componentes clave y detalles estructurales:
Bobina de resorteEl cuerpo principal, fabricado con alambre de acero para resortes con alto contenido de carbono (p. ej., 60Si₂MnA o 50CrVA), tiene un diámetro de entre 20 mm y 80 mm. La bobina presenta una estructura helicoidal uniforme con un número específico de espiras activas (normalmente de 5 a 15) y espiras terminales (1 o 2) para un asentamiento estable.
Caras finales:Los extremos de la bobina superior e inferior, que pueden ser rectificados hasta quedar planos (para resortes de extremos paralelos) o cuadrados (para extremos no rectificados), garantizando la perpendicularidad al eje del resorte y una distribución uniforme de la carga.
Diámetro del resorte:Incluye diámetro exterior (DE, 150–500 mm) y diámetro interior (DI), con un paso (distancia entre bobinas adyacentes) de 20–100 mm para permitir una carrera de compresión suficiente (normalmente entre el 10 y el 30 % de la longitud libre).
Funciones de gancho o conexión (opcional):Para resortes más pequeños, se pueden formar ganchos en los extremos para sujetarlos al anillo de ajuste o a la base, aunque la mayoría de los resortes trituradores grandes usan extremos planos para contacto directo.
Recubrimiento de superficies:Una capa protectora como recubrimiento de zinc, revestimiento epoxi o inmersión en aceite para resistir la corrosión, especialmente en entornos mineros húmedos o polvorientos.
El diseño del resorte se caracteriza por su tasa de resorte (rigidez), calculada para proporcionar la respuesta de fuerza-desplazamiento requerida, típicamente 50–200 kN/mm para trituradoras de cono grandes.
3. Proceso de fabricación del resorte (conformado de alambre, sin fundición)
A diferencia de los componentes metálicos, los resortes no se funden, sino que se fabrican mediante conformado de alambre y tratamiento térmico. Los pasos clave son:
Selección y preparación de materiales:
Se selecciona alambre de acero para resortes con alto contenido de carbono (60Si₂MnA) por su excelente límite elástico (≥1200 MPa) y resistencia a la fatiga. El alambre se inspecciona para detectar defectos superficiales (rayaduras, grietas) y se endereza para garantizar un diámetro uniforme (tolerancia ±0,1 mm).
Enrollado:
El alambre se introduce en una máquina bobinadora de resortes CNC, que lo dobla en forma helicoidal mediante mandriles y rodillos de precisión. La máquina controla:
Paso:Asegurar un espaciado uniforme entre bobinas (tolerancia ±0,5 mm).
Diámetro:Mantener el diámetro exterior dentro de ±1 mm del valor de diseño.
Número de bobinas:Conteo preciso de bobinas activas y finales para cumplir con la especificación de longitud libre (tolerancia ±2 mm).
Tratamiento térmico:
Temple y revenidoEl resorte helicoidal se calienta a 850–880 °C en un horno, manteniéndolo a esta temperatura durante 30–60 minutos, y luego se enfría en aceite para lograr una estructura martensítica. Posteriormente, se templa a 420–480 °C durante 1–2 horas para reducir su fragilidad, lo que resulta en una dureza de HRC 45–50 y una resistencia a la tracción de 1600–1900 MPa.
Este proceso fija las propiedades elásticas del resorte, garantizando que pueda soportar compresión repetida sin deformación permanente.
Finalizar el procesamiento:
Las bobinas de los extremos se rectifican hasta quedar planas mediante una rectificadora de superficies para lograr paralelismo (≤0,1 mm/m) y perpendicularidad al eje del resorte (≤0,5°), lo que garantiza un asentamiento estable en el marco superior y la base.
El desbarbado elimina los bordes afilados de los extremos rectificados para evitar la concentración de tensión y daños en las superficies de contacto.
4. Proceso de fabricación de conjuntos de resortes (sistemas multiresorte de gran tamaño)
Algunas trituradoras utilizan varios resortes más pequeños dispuestos en un patrón circular; su montaje implica:
Selección y combinación de primavera:
Los resortes se clasifican por longitud libre y rigidez para garantizar una distribución uniforme de la carga. Los resortes con una variación de rigidez del 5% se descartan para evitar cargas desiguales.
Instalación de la placa de montaje:
Para colocar los resortes, se utilizan placas de montaje superior e inferior (de acero o hierro fundido) con orificios que coinciden con el diámetro exterior del resorte. Cada resorte se inserta en su orificio y se fija con anillos de retención para evitar el movimiento lateral.
Configuración de precarga:
El conjunto se comprime hasta la precarga especificada (usando una prensa hidráulica) y se bloquea en su lugar con calzas, lo que garantiza que cada resorte soporte la misma carga (medida a través de celdas de carga con una tolerancia de ±2%).
5. Procesos de control de calidad
Pruebas de materiales:
El análisis de la composición química (espectrometría) confirma que el acero para resortes cumple con los estándares (por ejemplo, 60Si2MnA: C 0,56–0,64 %, Si 1,50–2,00 %, Mn 0,60–0,90 %).
Las pruebas de tracción en muestras de alambre miden la resistencia máxima a la tracción (≥1600 MPa) y el alargamiento (≥6%).
Comprobaciones de precisión dimensional:
Una máquina de medición de coordenadas (CMM) inspecciona el diámetro de la bobina, el paso, la longitud libre y la planitud del extremo, lo que garantiza el cumplimiento de las tolerancias de diseño.
Un probador de resortes mide la tasa (fuerza por mm de compresión) para verificar que esté dentro del rango especificado (±5%).
Pruebas de propiedades mecánicas:
La prueba de dureza (Rockwell) garantiza que el resorte tenga una dureza de HRC 45-50; la dureza del núcleo se verifica mediante un perfil de microdureza para confirmar un tratamiento térmico uniforme.
Las pruebas de fatiga someten el resorte a 10⁶ ciclos de compresión (del 10% al 70% de la deflexión máxima) sin permitir grietas ni deformaciones permanentes.
Ensayos no destructivos (END):
La prueba de partículas magnéticas (MPT) detecta grietas superficiales en las bobinas, especialmente en las curvas de las bobinas (puntos de concentración de tensión), y cualquier grieta de 0,2 mm de longitud da como resultado el rechazo.
La prueba ultrasónica (UT) inspecciona el cable para detectar defectos internos (por ejemplo, inclusiones) que podrían reducir la vida útil por fatiga.
Prueba de resistencia a la corrosión:
La prueba de niebla salina (ASTM B117) durante 48 horas evalúa resortes galvanizados o pintados, sin permitir óxido rojo en superficies críticas.
A través de estos procesos, el resorte de la trituradora cónica logra una protección confiable contra sobrecargas y amortiguación de vibraciones, lo que garantiza que la trituradora pueda manejar objetos extraños inesperados y mantener un funcionamiento estable en entornos mineros hostiles.
