Această lucrare oferă o prezentare detaliată a angrenajului concasorului conic, o componentă centrală de transmisie care transferă puterea motorului către arborele excentric, acționând oscilația conului în mișcare. Acesta îndeplinește roluri cheie în transmiterea puterii, reglarea vitezei și amplificarea cuplului, necesitând rezistență ridicată, rezistență la uzură și precizie.
Compoziția și structura angrenajului sunt descrise, inclusiv corpul angrenajului (oțel aliat, plin sau gol), dinții (profil evolvent cu parametri specifici), conexiunea alezaj/arbore, butucul/flanșa, canelurile de lubrifiere și nervurile/nervurile pentru angrenajele mari.
Pentru angrenajele mari, procesul de turnare este detaliat: selecția materialului (ZG42CrMo), realizarea tiparelor, turnarea, topirea, turnarea, răcirea și tratamentul termic. Procesul de prelucrare acoperă prelucrarea brută, tăierea dinților (frezare sau modelare), tratamentul termic de călire (carburare, călire, revenire), prelucrarea de finisare (rectificare) și debavurarea.
Măsurile de control al calității includ testarea materialelor (analiză chimică, teste de tracțiune și impact), verificări dimensionale (CMM, centru de măsurare a roților dințate), testarea durității și microstructurii, testarea performanței dinamice (teste de plasă și sarcină) și testarea nedistructivă (MPT, UT). Acestea asigură că roțile dințate îndeplinesc cerințele de precizie, rezistență și durabilitate, garantând o funcționare fiabilă în scenarii de concasare grea.
Introducere detaliată a componentei angrenajului concasorului conic
1. Funcția și rolul angrenajului concasorului conic
Angrenajul concasorului conic (adesea denumit angrenaj de acționare sau pinion) este o componentă centrală de transmisie care transferă puterea de la motor la arborele excentric al concasorului, acționând mișcarea oscilatorie a conului în mișcare. Funcțiile sale principale includ:
Transmisie de putereConversia energiei de rotație a motorului în mișcare mecanică prin angrenarea cu angrenajul excentric sau cu angrenajul pivotant, permițând ciclul de concasare.
Reglarea vitezeiReglarea vitezei de rotație a arborelui excentric (de obicei 150–300 rpm) pentru a se potrivi cu debitul proiectat al concasorului și cu duritatea materialului.
Amplificarea cupluluiCreșterea cuplului pentru a depăși rezistența ridicată întâlnită în timpul concasării materialului, asigurând o funcționare stabilă sub sarcini mari.
Având în vedere rolul său în funcționarea continuă și cu cuplu ridicat, angrenajul trebuie să aibă o rezistență ridicată, rezistență la uzură și precizie pentru a evita defectarea prematură.
2. Compoziția și structura angrenajului concasorului conic
Angrenajele concasorului conic sunt de obicei angrenaje cilindrice, cu diametrul drept sau conic, cu următoarele componente cheie și caracteristici structurale:
Corpul angrenajuluiO structură cilindrică sau conică realizată din oțel aliat de înaltă rezistență (de exemplu, 40CrNiMoA sau 20CrMnTi), cu dinți exteriori prelucrați la dimensiuni precise. Corpul poate fi solid (pentru angrenaje mici) sau gol (pentru angrenaje mari) pentru a reduce greutatea, menținând în același timp rigiditatea.
DințiCea mai critică parte, cu un profil în evolventă (unghi de presiune 20°) pentru a asigura o angrenare lină. Parametrii dinților includ modulul (8–20), numărul de dinți (15–40) și lățimea feței (100–300 mm), adaptați la puterea nominală a concasorului.
Conexiune alezaj sau arboreUn alezaj central (pentru angrenajele cu pinion) sau o canale de pană (pentru angrenajele cu roți dințate) care se conectează la arborele motorului sau la ansamblul excentric. Alezajul este prelucrat cu precizie pentru a asigura concentricitatea cu dinții angrenajului, reducând la minimum vibrațiile.
Butuc sau flanșăO secțiune ranforsată la capătul roții dințate, prevăzută cu găuri pentru șuruburi sau caneluri pentru fixarea roții dințate pe arbore sau cuplaj. Butucul îmbunătățește transmiterea cuplului și previne deplasarea axială.
Caneluri de lubrifiereCanale circumferențiale sau axiale pe flancurile dintelui și pe suprafața alezajului pentru distribuirea lubrifiantului, reducând frecarea și uzura în timpul angrenării.
Pânze sau coasteStructuri interne de ranforsare în angrenaje mari (diametru 500 mm) pentru reducerea greutății și îmbunătățirea disipării căldurii fără a compromite integritatea structurală.
3. Procesul de turnare a roții dințate (pentru roți dințate mari)
Angrenajele mari (de exemplu, angrenajele cilindrice cu diametrul de 800 mm) sunt adesea fabricate prin turnare pentru a obține forme complexe și o rezistență structurală ridicată:
Selecția materialelor:
Oțelul turnat de înaltă rezistență (ZG42CrMo) este preferat pentru combinația sa excelentă de rezistență la tracțiune (≥785 MPa), tenacitate la impact (≥45 J/cm²) și călibilitate.
Crearea de modele:
Se creează un model la scară reală din spumă sau lemn, replicând diametrul exterior, dinții, alezajul și butucul roții dințate. Se adaugă toleranțe de contracție (2-3%) și unghiuri de deformare (3°) pentru a ține cont de contracția post-turnare.
Turnare:
Matrițe de nisip lipite cu rășină sunt formate în jurul modelului, cu un miez de nisip folosit pentru a crea alezajul central. Cavitatea matriței este acoperită cu o soluție refractară pentru a asigura un finisaj neted al suprafeței.
Topire și turnare:
Oțelul aliat este topit într-un cuptor cu arc electric la 1550–1600°C, cu compoziția chimică controlată la C (0,40–0,45%), Cr (0,9–1,2%) și Mo (0,15–0,25%).
Turnarea se efectuează la 1480–1520°C folosind o polonic de turnare de jos pentru a minimiza turbulențele, asigurând umplerea uniformă a cavității matriței.
Răcire și agitare:
Piesa turnată este răcită în matriță timp de 72–96 de ore pentru a reduce stresul termic, apoi este îndepărtată prin vibrații. Reziduurile de nisip sunt curățate prin sablare.
Tratament termic:
Normalizarea (860–900°C, răcire cu aer) rafinează structura granulelor, urmată de revenire (600–650°C) pentru a obține o duritate de 220–250 HBW, îmbunătățind prelucrabilitatea.
4. Prelucrare și proces de fabricație
Prelucrare brută:
Roata brută a roții dințate este montată pe un strung CNC pentru a prelucra diametrul exterior, fața și alezajul, lăsând o adaos de finisare de 3-5 mm. Canelurile sau canelurile sunt prelucrate brut cu o freză.
Tăierea dinților:
Pentru angrenaje cilindrice: Dinții sunt prelucrați folosind o mașină de frezat angrenaje (cu o freză cu modul de elasticitate corespunzător), obținându-se un profil brut cu o adaos de finisare de 0,3–0,5 mm.
Pentru angrenaje conice: O mașină de modelat angrenaje sau un generator CNC pentru angrenaje conice se utilizează pentru a tăia profilul conic al dintelui, asigurând o angrenare precisă cu angrenajul de cuplare.
Tratament termic pentru întărire:
Angrenajul este supus unui proces de carburare (900–930°C timp de 8–12 ore) pentru a crea un strat de suprafață dur (grosime de 0,8–1,5 mm), urmat de călire (răcire cu ulei la 850–880°C) și revenire la temperatură joasă (180–200°C). Acest lucru are ca rezultat o duritate a suprafeței de 58–62 HRC (pentru rezistență la uzură) și un miez dur (30–35 HRC).
Prelucrare de finisare:
Dinții sunt rectificați folosind o polizor dințat pentru a obține o precizie AGMA 6–8, cu abateri ale profilului dintelui ≤0,02 mm și rugozitatea suprafeței Ra0,8–1,6 μm.
Alezajul și suprafețele de montare sunt rectificate cu precizie la toleranța IT6, asigurând concentricitatea cu axa angrenajului (bătaie ≤0,03 mm).
Debavurare și lustruire:
Marginile dinților sunt debavurate folosind o perie sau o roată abrazivă pentru a preveni concentrarea stresului și a reduce zgomotul în timpul angrenării.
Șanțurile de lubrifiere sunt lustruite pentru a asigura un flux neobstrucționat de ulei.
5. Procese de control al calității
Testarea materialelor:
Analiza compoziției chimice (prin spectrometrie) verifică conținutul de aliaj (de exemplu, 40CrNiMoA: C 0,37–0,44%, Ni 1,25–1,65%).
Testarea la tracțiune pe epruvete confirmă rezistența la curgere (≥835 MPa) și rezistența la impact (≥68 J/cm² la -20°C).
Verificări ale preciziei dimensionale:
O mașină de măsurat în coordonate (CMM) inspectează parametrii cheie: eroarea de pas a dintelui (≤0,02 mm), grosimea dintelui (±0,015 mm) și concentricitatea alezajului.
Un centru de măsurare a roților dințate evaluează profilul evolventei, unghiul elicei și distanța dintre dinți, asigurând conformitatea cu standardele AGMA.
Testarea durității și a microstructurii:
Duritatea suprafeței se măsoară folosind un duritatetor Rockwell (pentru suprafața dintelui este necesar un nivel de HRC 58–62).
Analiza metalografică verifică adâncimea și microstructura stratului carburat (fără rețele excesive de austenită sau carbură reținute).
Testarea dinamică a performanței:
Testarea angrenării roților dințate: Roata dințată este asociată cu roata dințată conexă pe un banc de testare pentru a măsura zgomotul (≤85 dB la viteza nominală) și vibrațiile (≤0,1 mm/s).
Testarea sarcinii: Se efectuează un test de cuplu nominal de 120% timp de 2 ore pentru a verifica deformarea sau fisurarea dinților.
Testare nedistructivă (NDT):
Testarea cu particule magnetice (MPT) detectează fisurile de suprafață din zonele dinților și butucilor.
Testarea cu ultrasunete (UT) inspectează corpul angrenajului pentru defecte interne (de exemplu, porii de contracție >φ3 mm sunt respinși).
Prin respectarea acestor procese, angrenajul concasorului conic atinge precizia, rezistența și durabilitatea necesare, asigurând o transmisie fiabilă a puterii și o durată lungă de viață în aplicații de concasare solicitante.
