El eje excéntrico, componente esencial de las trituradoras de mandíbulas, convierte el movimiento rotatorio en movimiento alternativo de la mandíbula oscilante mediante su estructura excéntrica, compuesta por cuellos de eje principal/excéntrico, un cuerpo de eje y filetes de transición. Fabricado con aleaciones de alta resistencia (p. ej., 40CrNiMo), se somete a forjado (o fundición para modelos pequeños), mecanizado de precisión (rectificado a tolerancia IT6) y tratamiento térmico (templado/revenido) para obtener resistencia (resistencia a la tracción ≥800 MPa).
El control de calidad incluye comprobaciones de la composición del material, UT/MT para detectar defectos internos/superficiales y pruebas de equilibrio dinámico (desequilibrio residual ≤10 g·cm). Con una vida útil de 5 a 8 años, garantiza un funcionamiento estable de la trituradora bajo cargas elevadas.
Introducción detallada al componente del eje excéntrico de las trituradoras de mandíbulas
El eje excéntrico es el componente más importante de una trituradora de mandíbulas, montado en la carcasa del rodamiento. Un extremo se conecta al volante y el otro recibe la potencia del motor a través de una polea. Su estructura excéntrica impulsa la mandíbula oscilante para realizar un movimiento alternativo periódico durante la rotación, sirviendo como el componente principal de transmisión de potencia para la trituración de materiales. El eje excéntrico debe soportar enormes esfuerzos de flexión, par y cargas de impacto, lo que requiere una resistencia del material extremadamente alta, precisión de mecanizado y estabilidad estructural.
I. Composición y estructura del eje excéntrico
El diseño estructural del eje excéntrico equilibra la eficiencia de transmisión de fuerza y la resistencia a la fatiga. Sus principales componentes y características estructurales incluyen:
Cuellos de ejeSe divide en el cuello del eje principal y el cuello del eje excéntrico. El cuello del eje principal es una pieza cilíndrica que se acopla al alojamiento del rodamiento del bastidor y actúa como centro de rotación, lo que requiere alta cilindricidad y precisión superficial. El cuello del eje excéntrico se conecta al rodamiento de la mordaza oscilante, con su eje desplazado del eje del cuello del eje principal por una excentricidad (normalmente de 1/4 a 1/3 del diámetro del eje). Esta excentricidad convierte el movimiento de rotación en el movimiento de la mordaza móvil.
Cuerpo del eje: La pieza intermedia que conecta el cuello del eje principal y el cuello del eje excéntrico, a menudo escalonada o cilíndrica. Los ejes excéntricos grandes pueden tener ranuras para reducir el peso en el cuerpo del eje (lo que reduce el peso sin comprometer la resistencia). Algunos cuerpos de eje cuentan con chaveteros para posicionar las chavetas de los volantes o poleas.
Filetes de transición:Las conexiones entre el cuello del eje principal, el cuello del eje excéntrico y el cuerpo del eje utilizan filetes de transición de radio grande (generalmente R ≥ 5 mm) para reducir la concentración de tensión y evitar fracturas por fatiga (estas son áreas estructuralmente débiles).
Caras finalesAmbos extremos del eje están mecanizados de forma plana para servir como referencia de posicionamiento para volantes y poleas. Algunos extremos tienen orificios centrales (para posicionar el dedal durante el mecanizado).
El eje excéntrico suele estar fabricado con acero estructural de aleación de alta resistencia. Las trituradoras pequeñas y medianas utilizan acero 45# (después del temple y revenido), mientras que las máquinas medianas y grandes emplean acero 40CrNiMo, 35CrMo u otros aceros aleados (forjados y revenidos), lo que garantiza una resistencia a la tracción ≥ 800 MPa, un límite elástico ≥ 600 MPa y una energía de impacto (-20 °C) ≥ 40 J.
II. Proceso de fundición del eje excéntrico
Los ejes excéntricos se fabrican principalmente mediante forja (la fundición es difícil para cumplir con requisitos de alta resistencia), pero la fundición se utiliza para algunos equipos pequeños y sencillos. Los detalles del proceso de fundición son los siguientes:
Preparación del molde
Se utiliza fundición en arena (arena de resina). Se fabrican modelos de madera o metal según la estructura del eje, con un margen de 8 a 12 mm para el forjado/mecanizado (teniendo en cuenta la contracción de la fundición y las necesidades de procesamiento posteriores).
La cavidad del molde está equipada con un sistema de compuertas y elevadores adecuado para garantizar el llenado completo del metal fundido. Los ejes grandes utilizan un vertido escalonado para evitar cavidades por contracción y porosidad.
Derretimiento y vertido
El arrabio de alta calidad y el acero de desecho con bajo contenido de fósforo y azufre se funden en un horno de frecuencia media, produciendo acero fundido aleado (por ejemplo, ZG35CrMo) con una composición química controlada (C: 0,32–0,40 %, Cr: 0,8–1,1 %, Mo: 0,15–0,25 %).
La temperatura de vertido se controla entre 1520 y 1560 °C, mediante vertido inferior para garantizar un llenado estable y evitar la entrada de gases o inclusiones.
Sacudida y tratamiento térmico
Tras enfriarse por debajo de 300 °C, la pieza se desmolda. Se retiran las mazarotas y se realiza un recocido (se calienta a 650-700 °C, se mantiene durante 4-6 horas y luego se enfría lentamente) para eliminar la tensión de la pieza.
Después del mecanizado basto, se realizan el temple y revenido: calentamiento a 850–880 °C para el temple en aceite, seguido de revenido a 550–580 °C para obtener una estructura de sorbita templada con una dureza de 220–260 HBW y una resistencia a la tracción ≥ 700 MPa.
III. Proceso de fabricación del eje excéntrico (piezas forjadas)
Proceso de forja
Las piezas de acero estructural de aleación de alta calidad (por ejemplo, 40CrNiMo) se calientan a 1100–1200 °C y se someten a forjado libre, utilizando procesos de trefilado y recalcado para formar la forma, lo que garantiza la densidad interna y la ausencia de grietas de forjado.
El recocido esferoidizante (mantenido a 780–800 °C, enfriado lentamente) se realiza después del forjado para reducir la dureza y mejorar la maquinabilidad.
Mecanizado en bruto
El cuello del eje principal, el cuello del eje excéntrico y el cuerpo del eje se tornean en bruto en un torno o torno CNC, dejando un margen de acabado de 3 a 5 mm, con una tolerancia de diámetro controlada a ±1 mm.
En los extremos del eje se perforan agujeros centrales como referencias de posicionamiento para el procesamiento posterior.
Semiacabado
Utilizando orificios centrales para el posicionamiento, los cuellos del eje principal y excéntrico se tornean hasta alcanzar dimensiones cercanas a las de diseño (con un margen de rectificado restante de 0,5 a 1 mm), lo que garantiza una cilindricidad ≤ 0,1 mm y una desviación de excentricidad ≤ 0,05 mm.
Los chaveteros se fresan: se mecanizan en el cuerpo del eje o en los extremos con una tolerancia de ancho de ±0,05 mm, una tolerancia de profundidad de ±0,1 mm y una rugosidad del fondo de la ranura de Ra ≤ 6,3 μm.
Refinamiento
Rectificado de cuellos de ejes principales y excéntricos: Se utilizan rectificadoras cilíndricas exteriores para conseguir una tolerancia dimensional IT6, una rugosidad superficial Ra ≤ 0,8 μm, una redondez ≤ 0,005 mm y una rectitud de eje ≤ 0,01 mm/m.
Rectificado de precisión de caras frontales: Garantizar perpendicularidad al eje ≤ 0,02 mm/100 mm.
IV. Proceso de control de calidad del eje excéntrico
Inspección de materiales
Se realiza un análisis espectral de las materias primas antes del forjado/fundición para verificar la conformidad con la composición química. Se realizan pruebas de tracción e impacto en las muestras para garantizar que las propiedades mecánicas cumplan con las normas (p. ej., el 40CrNiMo después del revenido requiere una energía de impacto ≥ 60 J).
Pruebas de calidad internas
Se realizan pruebas ultrasónicas (UT) al 100 % en piezas forjadas, lo que impide defectos internos ≥ φ2 mm. Se aplican pruebas de partículas magnéticas (MT) en zonas de concentración de tensiones, como los filetes de transición del cuello del eje, para garantizar la ausencia de grietas superficiales.
Inspección de precisión de mecanizado
Los diámetros del cuello del eje se miden con micrómetros, y la redondez/cilindricidad con relojes comparadores. La excentricidad se comprueba con un calibre de excentricidad, con una desviación de ±0,03 mm respecto al valor de diseño.
Una máquina de medición de coordenadas verifica la precisión de la posición de la chaveta, garantizando un error de simetría con el eje ≤ 0,05 mm.
Verificación previa al montaje
Se realizan pruebas de equilibrio dinámico (velocidad de rotación ≥ 1500 r/min) con un desequilibrio residual ≤ 10 g·cm. El montaje de prueba con cojinetes y volantes de inercia garantiza una holgura de ajuste adecuada (H7/js6 para el cuello y el cojinete del eje principal).
A través de un estricto control del proceso, el eje excéntrico mantiene un rendimiento estable bajo una operación de alta carga a largo plazo, con una vida útil de 5 a 8 años (dependiendo de la dureza del material y la frecuencia de mantenimiento), lo que lo convierte en un componente central que garantiza el funcionamiento continuo de las trituradoras de mandíbula.
