Accouplement d'arbre de broyeur à boulets

Introduction détaillée aux accouplements de broyeurs à boulets

I. Fonctions et caractéristiques des accouplements de broyeurs à boulets

• Haute résistance : capable de supporter un couple allant de milliers à des dizaines de milliers de N·m ;

• Résistance à l'usure et à la corrosion : Adaptable aux environnements poussiéreux et humides ;

• Performances d'amortissement : Réduction des impacts rigides entre le moteur et le cylindre ;

• Entretien facile : pratique pour l'installation, le démontage et le remplacement des pièces vulnérables.

II. Types courants d'accouplements pour broyeurs à boulets

1. Accouplement à goupille élastique

• Structure : Composée de deux demi-accouplements, de goupilles élastiques (caoutchouc ou nylon) et de chicanes.

• Caractéristiques : Structure simple, faible coût, capable de compenser les légers déplacements radiaux et angulaires, avec des performances d'amortissement modérées. Convient aux broyeurs à boulets de petite et moyenne taille.

2. Accouplement à engrenages

• Structure : Composé de deux demi-accouplements à denture externe et d'un manchon externe à denture interne. Le profil des dents est généralement en développante de cercle, et la lubrification à la graisse est généralement utilisée.

• Caractéristiques : Capacité de charge élevée (couple jusqu'à 10⁶ N·m ou plus), capable de compenser d'importants déplacements radiaux, axiaux et angulaires. Convient aux broyeurs à boulets de grande taille, mais nécessite une grande précision d'installation et une lubrification régulière.

3. Accouplement à diaphragme

• Structure : Relie deux demi-accouplements par des diaphragmes métalliques (par exemple, en acier inoxydable) boulonnés. Les déplacements sont compensés par la déformation élastique des diaphragmes.

• Caractéristiques : Sans jeu, sans lubrification, résistant aux hautes et basses températures. Convient aux applications exigeant une grande précision de transmission (par exemple, broyeurs à boulets en céramique), mais avec un coût plus élevé et une capacité de charge légèrement inférieure à celle des accouplements à engrenages.

4. Accouplement universel

• Structure : Composée de deux articulations en forme de fourche, d'un arbre transversal et de roulements, capable de transmettre un couple à de grands angles (≤35°).

• Caractéristiques : Convient aux conditions de travail avec de grands décalages d'axes, souvent utilisés dans les systèmes de transmission auxiliaires des broyeurs à boulets (par exemple, les mécanismes de réglage de l'entrée d'alimentation).

III. Procédé de fabrication des accouplements de broyeurs à boulets

1. Sélection des matières premières et prétraitement

• MatérielsLes demi-accouplements et les manchons extérieurs sont généralement fabriqués en acier de construction allié à haute résistance (par exemple, 42CrMo, 35CrNiMo), nécessitant une résistance à la traction ≥ 800 MPa et une ténacité aux chocs ≥ 60 J/cm². Les surfaces des dents d'engrenage peuvent être traitées avec du 20CrMnTi (carburé et trempé) pour améliorer la résistance à l'usure.

• Prétraitement:

• Contrôle des matières premières : Analyse spectrale (pour garantir une composition qualifiée) et détection des défauts (contrôle par ultrasons pour les fissures internes) ;

• Forgeage : Chauffage de la billette d'acier (1100-1200℃) et forgeage (forgeage à matrice ouverte ou forgeage à matrice) pour éliminer la porosité interne et affiner les grains ;

• Recuit/normalisation : Recuit après forgeage (650-700℃ pendant 4-6h, refroidissement lent) pour réduire la dureté (≤250HBW) pour le traitement ultérieur.

2. Traitement des ébauches (en prenant les demi-accouplements comme exemple)

• Usinage grossier:

• Tournage : Tournage du cercle extérieur, du trou intérieur et de la face d'extrémité sur un tour, en laissant une surépaisseur d'usinage de 2 à 5 mm ;

• Perçage : Perçage de trous de boulons (pour la connexion de diaphragmes ou d'engrenages) avec une tolérance de 1 à 2 mm.

• Traitement thermique:

• Trempe et revenu : le 42CrMo et les matériaux similaires subissent une trempe (trempe à l'huile 850-880℃) + un revenu à haute température (550-600℃) pour atteindre une dureté de 280-320HBW, garantissant la résistance de la matrice ;

• Renforcement de la surface des dents (pour les accouplements à engrenages) : les dents externes 20CrMnTi subissent une cémentation (900-930℃, profondeur de la couche cémentée 1,5-3 mm) + une trempe (trempe à l'huile 850℃) + un revenu à basse température (180-200℃), ce qui donne une dureté de surface des dents de 58-62HRC et une dureté du noyau de 25-35HRC.

3. Usinage de finition

• Tournant: Tournage de précision du tourillon, de la face d'extrémité et du trou correspondant du demi-accouplement pour garantir la précision dimensionnelle (par exemple, tolérance du tourillon IT7-IT8, rugosité de surface Ra≤1,6μm) ;

• Usinage de profils de dents:

• Taillage : Usinage grossier du profil de la dent pour garantir la précision du pas (GB 10095 Grade 7) ;

• Rasage/rodage : Usinage de finition de la surface de la dent pour réduire la rugosité de surface (Ra≤0,8μm) ;

• Pour les matériaux carburés tels que le 20CrMnTi, la rectification des engrenages est nécessaire après la cémentation pour corriger la déformation due au traitement thermique, garantissant ainsi la précision du profil des dents (GB 10095 Grade 6) ;

• Perçage et taraudage:Usinage de trous de boulons de connexion (par exemple, M20-M48) avec une précision de filetage atteignant 6H.

4. Traitement de surface

• Surfaces non dentées : Après le sablage pour éliminer la rouille, appliquer un apprêt (par exemple, une peinture époxy riche en zinc) et une couche de finition (par exemple, une peinture polyuréthane) d'une épaisseur totale ≥ 80 μm pour améliorer la résistance à la corrosion ;

• Manchons de dents intérieurs des accouplements à engrenages : appliquez de la graisse antirouille (par exemple, de la graisse à base de lithium) sur la surface intérieure des dents et installez des joints (par exemple, des joints toriques) pour éviter les fuites de graisse.

5. Assemblage

• Pour les accouplements à engrenages : Relier les deux demi-accouplements à dents externes à l'arbre du moteur et à l'arbre du réducteur (ou à l'arbre principal du cylindre) via des clavettes (clavettes plates ou cannelures), en veillant à un jeu de montage de H7/k6 ;

• Montez le manchon extérieur de la dent interne, vérifiez le jeu des dents (0,1-0,3 mm) et installez les graisseurs ;

• Pour les accouplements élastiques : installer des goupilles élastiques avec un ajustement de transition (H7/m6) entre les goupilles et les trous pour éviter le desserrage.

IV. Processus d'inspection des accouplements de broyeurs à boulets

1. Inspection des matières premières

• Analyse de la composition chimique : utiliser un spectromètre à lecture directe pour détecter des éléments tels que C, Si, Mn, Cr et Mo, répondant aux normes des matériaux (par exemple, 42CrMo nécessite C : 0,38-0,45 %, Cr : 0,90-1,20 %) ;

• Essais de propriétés mécaniques : essai de traction (pour la résistance à la traction et la limite d'élasticité), essai d'impact (-20℃ énergie d'impact ≥40J) et essai de dureté (≤250HBW après recuit) ;

• Détection de défauts : contrôle par ultrasons des pièces forgées (GB/T 6402) pour garantir l'absence de défauts internes ≥φ3 mm ; contrôle par particules magnétiques (GB/T 15822) pour vérifier les fissures de surface.

2. Inspection en cours de fabrication

• Contrôle de la précision dimensionnelle :

• Diamètre du tourillon et du trou intérieur : Mesuré avec un micromètre ou un comparateur à cadran interne, avec des tolérances conformes aux normes IT7-IT8 ;

• Perpendiculaire de la face d'extrémité : Mesurée avec un comparateur à cadran sur une table rotative, avec une erreur ≤ 0,02 mm/100 mm ;

• Inspection du profil des dents :

• Utilisez un testeur de faux-rond d'engrenage pour mesurer le faux-rond radial de la couronne dentée (≤ 0,05 mm) et le faux-rond de la face d'extrémité (≤ 0,04 mm) ;

• Utilisez un centre de mesure d'engrenage pour détecter l'erreur de pas cumulée (≤ 0,1 mm/100 mm) et l'erreur de profil de dent (≤ 0,015 mm) ;

• Rugosité de surface : Mesurée avec un profilomètre, avec des surfaces non appariées Ra≤12,5μm, des surfaces appariées Ra≤3,2μm et des surfaces de dents Ra≤0,8μm.

3. Inspection du traitement thermique

• Essai de dureté : utiliser un testeur de dureté Rockwell pour mesurer la dureté de la surface des dents (couche carburée des accouplements d'engrenages ≥ 58 HRC, noyau 25-35 HRC) ;

• Profondeur de la couche carburée : observée avec un microscope métallographique pour garantir une profondeur de couche efficace (1,5 à 3 mm) ;

• Structure métallographique : Vérifier la nuance martensite de la surface de la dent (≤Grade 3), sans carbures en réseau autorisés.

4. Inspection du produit fini

• Contrôle des dimensions de l'assemblage :

• Longueur totale du raccord : Mesurée avec un ruban en acier, avec une erreur ≤±1mm ;

• Coaxialité des deux arbres : Après assemblage, utiliser un comparateur à cadran pour détecter le faux-rond circulaire radial (≤ 0,1 mm/m) et le mouvement axial (≤ 0,2 mm) ;

• Essai d'équilibrage dynamique : Pour les accouplements avec une vitesse ≥ 1000 tr/min, effectuer des essais d'équilibrage dynamique (GB/T 9239) avec un balourd ≤ 50 g·mm/kg ;

• Essais de portance : pour les grands accouplements à engrenages, effectuer des essais de couple statique (charge jusqu'à 1,5 fois le couple nominal, maintien pendant 10 minutes sans déformation plastique) ;

• Performances d'étanchéité : Pour les accouplements à engrenages, effectuer des tests de pression (0,2 MPa) après injection de graisse, sans fuite dans les 30 minutes.

5. Rapport d'inspection d'usine

• Certification des matières premières et rapports de détection des défauts ;

• Enregistrements des mesures des dimensions clés et rapports d’inspection du profil des dents ;

• Rapports sur la dureté du traitement thermique et la profondeur de la couche carburée ;

• Résultats des tests d'équilibrage dynamique et de couple statique du produit fini.