La bague d'adaptation du concasseur à cône, élément clé entre l'arbre principal et le cône mobile, transmet le couple et les charges axiales, compense les légers défauts d'alignement, protège les pièces coûteuses et facilite l'assemblage. Elle fonctionne sous des couples élevés et des charges cycliques exigeant résistance et précision.
Structurellement, il est doté d'un corps conique en acier allié (40CrNiMoA ou 45#) avec un cône intérieur de précision (1:10 à 1:20), des filetages extérieurs/une bride, une rainure de clavette, des rainures de lubrification et un épaulement de positionnement.
La fabrication comprend le forgeage (chauffage à 1 150–1 200 °C, refoulement/perçage) ou le moulage, suivi d'une trempe/revenu (HRC 28–35). L'usinage comprend la rectification de précision du cône (Ra 0,8 μm) et le filetage.
Le contrôle qualité comprend les essais de matériaux (composition, résistance à la traction et aux chocs), les contrôles dimensionnels (MMT, calibre conique), les essais non destructifs (UT, MPT), les essais de couple et de fatigue et la validation des assemblages. Ces contrôles garantissent des performances fiables en termes de transmission de couple et de charge pour un fonctionnement efficace du concasseur.
Présentation détaillée du composant de la bague d'adaptation du concasseur à cône
1. Fonction et rôle de la bague adaptatrice
La bague d'adaptation du concasseur à cône (également appelée bague de transition ou bague d'accouplement) est un composant de connexion essentiel situé entre l'arbre principal et le cône mobile, servant d'interface mécanique pour la transmission du couple et des charges axiales. Ses principales fonctions sont les suivantes :
Transmission de chargeTransférer la force de rotation de la douille excentrique au cône mobile, assurant ainsi un mouvement synchronisé lors de l'écrasement. Il répartit également les charges axiales du cône mobile vers l'arbre principal, évitant ainsi la concentration des contraintes au point de connexion.
Compensation d'alignement:Permettant un léger désalignement entre l'arbre principal et le cône mobile (jusqu'à 0,1 mm) en raison des tolérances de fabrication ou de l'usure opérationnelle, réduisant les vibrations et prolongeant la durée de vie des composants.
Protection contre l'usure: Agissant comme intermédiaire remplaçable pour protéger l'arbre principal et le cône mobile du contact direct, minimisant l'usure de ces composants à coût élevé.
Facilitation de l'assemblée:Simplification de l'installation et du remplacement du cône mobile en fournissant une interface de connexion standardisée, réduisant ainsi le temps de maintenance.
Fonctionnant sous un couple élevé (jusqu'à des milliers de N·m) et des charges cycliques, la bague adaptatrice nécessite une résistance à la traction élevée, une résistance à la fatigue et une précision dimensionnelle pour garantir des performances fiables.
2. Composition et structure de la bague adaptatrice
La bague d'adaptation est généralement un composant annulaire conique avec un centre creux, comportant les éléments clés et les détails structurels suivants :
Corps de baguePièce forgée ou moulée d'une seule pièce, en acier allié à haute résistance (par exemple, 40CrNiMoA) ou en acier à teneur moyenne en carbone (45#), dont le diamètre extérieur varie de 300 mm à 1 200 mm. L'épaisseur de la paroi est de 20 à 50 mm, avec une surface intérieure conique adaptée à l'arbre principal.
Surface intérieure conique: Surface conique usinée avec précision (rapport de conicité de 1:10 à 1:20) qui épouse l'extrémité conique de l'arbre principal, assurant un ajustement serré (0,02 à 0,05 mm) pour une transmission du couple sans glissement. La rugosité de surface est de Ra0,8 à 1,6 μm.
Filetages extérieurs/Bride:Une section filetée extérieurement ou une bride radiale à l'extrémité supérieure qui se connecte au cône mobile, avec une classe de filetage 6g ou une planéité de bride (≤ 0,05 mm/m) pour une fixation sécurisée.
Rainure de clavette/Siège de clavette: Fente ou évidement longitudinal sur la surface intérieure, logeant une clavette, améliorant la transmission du couple entre la bague d'adaptation et l'arbre principal. Les dimensions de la rainure de clavette sont conformes à la norme ISO 4156 (par exemple, tolérance de largeur H9).
Rainures de lubrification:Rainures circonférentielles sur la surface intérieure conique qui distribuent le lubrifiant lors du montage/démontage, réduisant ainsi les frottements lors de l'installation ou du retrait de la bague.
Épaule: Un épaulement radial à l'extrémité inférieure limite le mouvement axial et garantit le bon positionnement de la bague d'adaptation sur l'arbre principal. L'épaulement présente une tolérance de perpendicularité (≤ 0,03 mm/100 mm) par rapport au cône intérieur.
Marquage des rainures:Petits évidements ou marques gravées au laser indiquant l'orientation ou le poids pour un assemblage équilibré, essentiels pour un fonctionnement à grande vitesse.
3. Procédé de fabrication de la bague d'adaptation
Compte tenu de ses exigences de charge élevées, la bague d'adaptation est principalement fabriquée par forgeage, le moulage étant utilisé pour les applications plus petites et à faible charge :
Sélection des matériaux:
Acier allié (40CrNiMoA):Préféré pour les grands concasseurs, offrant une résistance à la traction ≥ 980 MPa, une limite d'élasticité ≥ 835 MPa et une ténacité aux chocs ≥ 60 J/cm². Composition chimique : C 0,37–0,44 %, Cr 0,6–0,9 %, Ni 1,2–1,6 %, Mo 0,15–0,25 %.
Acier à teneur moyenne en carbone (45#):Utilisé pour les anneaux plus petits, avec une résistance à la traction ≥ 600 MPa et une limite d'élasticité ≥ 355 MPa.
Forgeage:
La billette d'acier est chauffée à 1150–1200 °C et forgée en une préforme cylindrique ou conique à l'aide d'un forgeage à matrice ouverte, affinant la structure du grain et améliorant les propriétés mécaniques.
Les processus de refoulement et de perçage créent le centre creux, avec un façonnage grossier du diamètre extérieur et du cône.
Traitement thermique:
Trempe et revenu:Les ébauches forgées sont chauffées à 820–860 °C, trempées dans l'huile, puis revenues à 500–600 °C pendant 4 à 6 heures pour atteindre une dureté HRC 28–35, équilibrant résistance et usinabilité.
Soulagement du stress:Après l'ébauche, un recuit à basse température (300–350°C pendant 2 heures) soulage les contraintes résiduelles dues au forgeage et à l'usinage.
Moulage (pour petits anneaux):
La coulée au sable avec des moules liés à la résine est utilisée pour la production en petites séries. L'acier en fusion est coulé à une température de 1 500 à 1 550 °C, puis normalisé pour affiner la microstructure.
4. Processus d'usinage et de fabrication
Usinage grossier:
L'ébauche forgée ou coulée est montée sur un tour CNC pour usiner le diamètre extérieur, le cône intérieur (en laissant une marge de 1 à 2 mm) et l'épaulement, avec une tolérance dimensionnelle (± 0,5 mm).
Usinage de précision:
Surface intérieure conique: Rectifié à l'aide d'une rectifieuse conique CNC pour obtenir le rapport de conicité spécifié (tolérance ± 0,01 mm/m) et une rugosité de surface Ra 0,8 μm. La circularité est contrôlée à ≤ 0,01 mm.
Filetages extérieurs/Bride:Les filetages sont coupés à l'aide d'un tour à fileter CNC (tolérance 6g), tandis que les brides sont rectifiées jusqu'à la planéité (≤0,05 mm/m) et la perpendicularité (≤0,03 mm/100 mm).
rainure de clavette:Fraisé à l'aide d'une fraiseuse CNC avec une tolérance de largeur H9 et une tolérance de profondeur (± 0,1 mm), garantissant un ajustement correct de la clé.
Usinage de rainures de lubrification:
Les rainures sont tournées ou fraisées dans le cône intérieur avec une profondeur précise (0,5 à 1 mm) et un espacement précis (50 à 100 mm), facilitant la distribution du lubrifiant.
Traitement de surface:
La surface extérieure est grenaillée pour éliminer le tartre, puis recouverte d'huile ou de peinture antirouille. La surface intérieure conique peut être phosphatée pour améliorer la lubrification lors de l'assemblage.
5. Processus de contrôle qualité
Essais de matériaux:
L'analyse de la composition chimique (spectrométrie) vérifie la conformité de l'alliage (par exemple, 40CrNiMoA).
Les essais de traction et d'impact sur des échantillons forgés confirment les propriétés mécaniques (résistance à la traction ≥ 980 MPa, énergie d'impact ≥ 60 J).
Contrôles de précision dimensionnelle:
Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) inspecte le rapport de conicité, les diamètres intérieur/extérieur et les dimensions de la rainure de clavette, garantissant ainsi le respect des tolérances.
Une jauge conique et un indicateur à cadran vérifient la conformité du cône intérieur aux spécifications de conception.
Contrôles non destructifs (CND):
Le contrôle par ultrasons (UT) détecte les défauts internes dans le corps de la bague, avec toutes les fissures ou inclusions >φ2 mm rejetées.
Le test par particules magnétiques (MPT) vérifie les fissures de surface dans les filetages, les rainures de clavette et les épaulements, avec des défauts linéaires de 0,5 mm entraînant un rejet.
Essais de performance mécanique:
Essai de couple:La bague est assemblée avec un arbre d'essai et soumise à 120 % du couple nominal, sans glissement ni déformation autorisés.
Essais de fatigue:Les échantillons subissent une charge cyclique (10⁶ cycles) à 70 % de la limite d'élasticité pour garantir la résistance à la rupture par fatigue.
Validation de l'assemblage:
L'assemblage d'essai avec un arbre principal et un cône mobile confirme le bon ajustement : la bague est parfaitement en place sans se coincer et la transmission du couple est fluide sous les charges d'essai.
Grâce à ces processus de fabrication et de contrôle qualité, la bague d'adaptation assure une transmission fiable du couple et de la charge entre l'arbre principal et le cône mobile, contribuant au fonctionnement efficace et stable du concasseur à cône.
