Arcul concasorului conic, o componentă crucială de siguranță și amortizare instalată în jurul cadrului superior sau între inelul de reglare și bază, are rol principal în protecția la suprasarcină (absorbția energiei de impact pentru a preveni deteriorarea cauzată de obiecte străine), amortizarea vibrațiilor (reducerea zgomotului și prelungirea duratei de viață a componentelor), asigurarea forței de resetare (restabilirea pozițiilor după suprasarcină) și aplicarea preîncărcării (menținerea unei funcționări stabile). Necesită o rezistență ridicată la oboseală, o limită de elasticitate și o rezistență la coroziune, funcționând sub o preîncărcare de 50-80% din rezistența maximă la compresiune.
Din punct de vedere structural, este un arc de compresie elicoidal, format dintr-o spirală a arcului (sârmă de oțel cu conținut ridicat de carbon, precum 60Si2MnA, diametru 20–80 mm), fețe frontale (rectificate pentru stabilitate), diametrul arcului (diametru exterior 150–500 mm, diametru interior, cu pas de 20–100 mm), cârlige/conexiuni opționale și un strat de acoperire a suprafeței (zincare, epoxid etc.). Designul său prezintă o rată de elasticitate a arcului de 50–200 kN/mm pentru concasoare mari.
Procesul de fabricație (formarea sârmei, fără turnare) include selecția și pregătirea materialelor (inspecția și îndreptarea sârmei de oțel pentru arcuri cu conținut ridicat de carbon), bobinarea (folosind mașini CNC pentru a controla pasul, diametrul și numărul de bobine), tratamentul termic (călire și revenire pentru a obține o duritate HRC 45-50) și prelucrarea capetelor (rectificarea capetelor, aplatizarea și debavurarea). Pentru sistemele cu arcuri multiple, asamblarea implică selecția/potrivirea, instalarea plăcii de montare și setarea preîncărcării.
Controlul calității acoperă testarea materialelor (compoziția chimică și rezistența la tracțiune), verificări dimensionale (CMM pentru parametrii bobinei și testarea ratei arcului), testarea proprietăților mecanice (testarea durității și a oboselii), testarea nedistructivă (MPT și UT pentru defecte) și testarea rezistenței la coroziune (testarea cu pulverizare cu sare). Acestea asigură că arcul protejează în mod fiabil împotriva supraîncărcării și amortizează vibrațiile, menținând o funcționare stabilă a concasorului în medii dure.
Introducere detaliată a componentei arcului concasorului conic
1. Funcția și rolul arcului
Arcul concasorului conic (numit și arc de siguranță sau arc de compresie) este o componentă critică de siguranță și amortizare instalată în jurul cadrului superior sau între inelul de reglare și bază. Funcțiile sale principale includ:
Protecție la suprasarcinăAbsorbția energiei de impact atunci când obiecte străine (de exemplu, resturi metalice) intră în camera de concasare, comprimarea acesteia permițând separarea temporară a conurilor mobile și fixe, prevenind deteriorarea arborelui principal, a angrenajelor și a căptușelilor.
Amortizarea vibrațiilorReducerea vibrațiilor de înaltă frecvență generate în timpul concasării, minimizarea zgomotului și prelungirea duratei de viață a rulmenților și a altor componente de precizie.
Resetare forțăDupă supraîncărcare, asigurând o forță de recuperare pentru a readuce inelul de reglare sau conul mobil în poziția inițială, asigurând menținerea spațiului de strivire.
Preîncărcați aplicațiaMenținerea unei presiuni constante asupra inelului de reglare pentru a preveni slăbirea, asigurând o funcționare stabilă sub sarcini variabile ale materialului.
Având în vedere rolul său în absorbția dinamică a sarcinii, arcul trebuie să aibă o rezistență ridicată la oboseală, o limită de elasticitate și o rezistență la coroziune, funcționând de obicei sub o preîncărcare de 50-80% din rezistența sa maximă la compresiune.
2. Compoziția și structura izvorului
Arcurile concasorului conic sunt de obicei arcuri de compresie elicoidale cu un design robust, constând din următoarele componente cheie și detalii structurale:
Arc spiralatCorpul principal, realizat din sârmă de oțel pentru arcuri cu conținut ridicat de carbon (de exemplu, 60Si2MnA sau 50CrVA) cu un diametru cuprins între 20 mm și 80 mm. Bobina prezintă o structură elicoidală uniformă cu un număr specificat de bobine active (de obicei 5-15) și bobine terminale (1-2) pentru o așezare stabilă.
Fețe de capătCapetele superioare și inferioare ale spiralei, care pot fi rectificate (pentru arcuri cu capete paralele) sau pătrate (pentru capete nerectificate), asigurând perpendicularitatea față de axa arcului și o distribuție uniformă a sarcinii.
Diametrul arculuiIncluzând diametrul exterior (OD, 150–500 mm) și diametrul interior (ID), cu un pas (distanța dintre bobinele adiacente) de 20–100 mm pentru a permite o cursă de compresie suficientă (de obicei 10–30% din lungimea liberă).
Caracteristici de cârlig sau conexiune (opțional)Pentru arcurile mai mici, se pot forma cârlige de capăt pentru a se atașa la inelul de reglare sau la bază, deși majoritatea arcurilor mari de concasare folosesc capete plate pentru contact direct.
Acoperire de suprafațăUn strat protector, cum ar fi placarea cu zinc, acoperirea cu rășină epoxidică sau imersarea în ulei, pentru a rezista la coroziune, în special în medii miniere umede sau prăfuite.
Designul arcului este caracterizat de rata (rigiditatea) arcului, calculată pentru a oferi răspunsul forță-deplasare necesar - de obicei 50–200 kN/mm pentru concasoarele conice mari.
3. Procesul de fabricație a arcului (formarea sârmei, fără turnare)
Spre deosebire de componentele metalice, arcurile nu sunt turnate, ci fabricate prin formare cu sârmă și tratament termic. Etapele cheie sunt:
Selectarea și pregătirea materialelor:
Sârma de oțel pentru arcuri cu conținut ridicat de carbon (60Si2MnA) este aleasă pentru limita sa elastică excelentă (≥1200 MPa) și rezistența la oboseală. Sârma este inspectată pentru defecte de suprafață (zgârieturi, fisuri) și îndreptată pentru a asigura un diametru uniform (toleranță ±0,1 mm).
Înfășurare:
Sârma este introdusă într-o mașină CNC de bobinat arcuri, care o îndoaie într-o formă elicoidală folosind dornuri și role de precizie. Mașina controlează:
PasAsigurarea unei distanțe uniforme între bobine (toleranță ±0,5 mm).
DiametruMenținerea diametrului exterior în limita a ±1 mm față de valoarea de proiectare.
Număr de bobineNumărarea precisă a bobinelor active și de capăt pentru a respecta specificația de lungime liberă (toleranță ±2 mm).
Tratament termic:
Călire și revenireArcul spiralat este încălzit la 850–880°C într-un cuptor, menținut timp de 30–60 de minute, apoi răcit în ulei pentru a obține o structură martensitică. Apoi este revenit la 420–480°C timp de 1–2 ore pentru a reduce fragilitatea, rezultând o duritate de HRC 45–50 și o rezistență la tracțiune de 1600–1900 MPa.
Acest proces stabilește proprietățile elastice ale arcului, asigurându-se că acesta poate rezista la compresiuni repetate fără deformare permanentă.
Sfârșitul procesării:
Bobinele de capăt sunt rectificate plan folosind o mașină de șlefuit plan pentru a obține paralelism (≤0,1 mm/m) și perpendicularitate față de axa arcului (≤0,5°), asigurând o așezare stabilă pe cadrul superior și pe bază.
Debavurarea îndepărtează muchiile ascuțite de la capetele rectificate pentru a preveni concentrarea stresului și deteriorarea suprafețelor de contact.
4. Procesul de fabricație pentru ansambluri de arcuri (sisteme mari cu arcuri multiple)
Unele concasoare folosesc mai multe arcuri mai mici, aranjate într-un model circular; asamblarea lor implică:
Selecție și potrivire de primăvară:
Arcurile sunt sortate după lungimea liberă și rigiditatea arcului pentru a asigura o distribuție uniformă a sarcinii. Arcurile cu o variație a rigidității de 5% sunt respinse pentru a preveni încărcarea neuniformă.
Instalarea plăcii de montare:
Pentru poziționarea arcurilor se utilizează plăci de montare superioare și inferioare (oțel sau fontă) cu găuri care se potrivesc cu diametrul exterior al arcului. Fiecare arc este introdus în gaura sa și fixat cu inele de reținere pentru a preveni mișcarea laterală.
Setare preîncărcare:
Ansamblul este comprimat la preîncărcarea specificată (folosind o presă hidraulică) și fixat în poziție cu șaibe, asigurându-se că fiecare arc suportă o sarcină egală (măsurată prin intermediul celulelor de sarcină cu o toleranță de ±2%).
5. Procese de control al calității
Testarea materialelor:
Analiza compoziției chimice (spectrometrie) confirmă că oțelul pentru arcuri respectă standardele (de exemplu, 60Si2MnA: C 0,56–0,64%, Si 1,50–2,00%, Mn 0,60–0,90%).
Testarea la tracțiune pe probe de sârmă măsoară rezistența maximă la tracțiune (≥1600 MPa) și alungirea (≥6%).
Verificări ale preciziei dimensionale:
O mașină de măsurat în coordonate (CMM) inspectează diametrul bobinei, pasul, lungimea liberă și planeitatea capătului, asigurând respectarea toleranțelor de proiectare.
Un tester de arcuri măsoară rata (forța pe mm de compresie) pentru a verifica dacă aceasta se încadrează în intervalul specificat (±5%).
Testarea proprietăților mecanice:
Testarea durității (Rockwell) asigură o duritate a arcului de 45–50 HRC; duritatea miezului este verificată prin profilarea microdurității pentru a confirma un tratament termic uniform.
Testarea la oboseală supune arcul la 10⁶ cicluri de compresie (de la 10% la 70% din deformarea maximă), fără a fi permise fisuri sau deformări permanente.
Testare nedistructivă (NDT):
Testarea cu particule magnetice (MPT) detectează fisurile de suprafață ale bobinelor, în special la îndoiturile bobinelor (puncte de concentrare a stresului), orice fisură cu o lungime de 0,2 mm rezultând în respingere.
Testarea cu ultrasunete (UT) inspectează sârma pentru defecte interne (de exemplu, incluziuni) care ar putea reduce durata de viață la oboseală.
Testarea rezistenței la coroziune:
Testarea prin pulverizare cu sare (ASTM B117) timp de 48 de ore evaluează arcurile zincate sau vopsite, fără a se permite prezența ruginii roșii pe suprafețele critice.
Prin aceste procese, arcul concasorului conic realizează o protecție fiabilă la suprasarcină și amortizare a vibrațiilor, asigurând că concasorul poate gestiona obiecte străine neașteptate și poate menține o funcționare stabilă în medii miniere dure.
