Le contrepoids du concasseur à cône, un composant d'équilibrage dynamique clé monté sur la bague excentrique, compense les forces centrifuges de la rotation excentrique, réduisant les vibrations, améliorant la stabilité (500 à 1 500 tr/min), optimisant la consommation d'énergie et équilibrant les charges du châssis.
Structurellement, il comprend un corps haute densité (7,0–7,8 g/cm³) (HT350/QT600-3), 2 à 6 segments annulaires, des trous de boulons (classe 8.8+), des goupilles de positionnement, des languettes d'équilibrage et des nervures de renfort, avec un revêtement résistant à la corrosion.
Fabriqué par moulage au sable (coulée à 1 350-1 380 °C), il subit un recuit (550-600 °C) et un usinage de précision (tournage/rectification CNC) pour garantir la précision dimensionnelle. Le contrôle qualité comprend des essais de matériaux (densité ≥ 7,0 g/cm³), des essais non destructifs (UT/MPT), un équilibrage dynamique (balourd résiduel ≤ 5 g·mm/kg) et des essais de charge (force nominale à 150 %).
Cela garantit un fonctionnement fiable dans le traitement des mines et des agrégats en minimisant les contraintes et en prolongeant la durée de vie des composants.
Introduction détaillée au composant de contrepoids du concasseur à cône
1. Fonction et rôle du contrepoids
Le contrepoids du concasseur à cône (également appelé masselotte ou contrepoids excentrique) est un composant d'équilibrage dynamique essentiel, monté sur la douille excentrique ou l'arbre principal. Ses principales fonctions sont les suivantes :
Équilibrage dynamique: La compensation de la force centrifuge générée par la rotation excentrique du cône mobile et de la bague excentrique réduit les vibrations et le bruit pendant le fonctionnement. Cela minimise les contraintes sur le châssis, les roulements et les autres composants structurels.
Amélioration de la stabilité: Assurer une rotation en douceur de l'ensemble excentrique à des vitesses élevées (500 à 1 500 tr/min), évitant ainsi une charge inégale qui pourrait entraîner une usure prématurée ou une défaillance de l'arbre principal et du palier de butée.
Optimisation énergétique:Réduction de la consommation d'énergie associée à l'amortissement des vibrations, améliorant ainsi l'efficacité énergétique globale du concasseur.
Répartition de la charge: Équilibrage des forces latérales exercées sur le châssis du concasseur pendant le cycle de concassage, empêchant une déflexion excessive et maintenant une précision d'espacement de concassage constante.
Fonctionnant sous des forces centrifuges élevées (souvent supérieures à 10 000 N), le contrepoids nécessite une densité élevée, une rigidité structurelle et une répartition précise de la masse pour obtenir un équilibrage efficace.
2. Composition et structure du contrepoids
Le contrepoids est généralement un composant annulaire segmenté ou monobloc, conçu pour épouser la géométrie de la douille excentrique. Ses principaux composants et détails structurels comprennent :
Poids corporelStructure robuste en fonte haute densité (HT350), en fonte ductile (QT600-3) ou en acier renforcé au béton (pour les grands concasseurs). La densité du matériau varie de 7,0 à 7,8 g/cm³ pour assurer une masse suffisante (50 à 500 kg, selon la taille du concasseur).
segments annulairesPour les concasseurs de grande taille, le contrepoids est souvent divisé en 2 à 6 segments (par exemple, 4 parties égales) pour faciliter l'installation. Chaque segment a une largeur radiale de 100 à 300 mm et une épaisseur de 50 à 150 mm.
Caractéristiques de montage:
Trous de boulons: Trous espacés circonférentiellement (8–24) pour fixer le poids à la douille excentrique, avec un filetage de classe 8.8 ou supérieure pour résister aux forces centrifuges.
Localisation des broches:Protubérances cylindriques sur la surface de montage qui s'insèrent dans les trous correspondants de la douille excentrique, assurant un positionnement angulaire précis.
Onglets d'équilibrage: Petites plaques réglables ou trous filetés sur la circonférence extérieure pour un réglage précis de la répartition du poids. Elles permettent d'ajouter ou de retirer de petits poids (100 à 500 g) pour un équilibre optimal.
Nervures de renfortNervures radiales internes ou externes améliorant la rigidité structurelle et empêchant la déformation sous contrainte centrifuge. L'épaisseur des nervures varie de 10 à 30 mm, selon la taille du segment.
Surface extérieure lisse:Une circonférence extérieure usinée avec une faible rugosité (Ra3,2–6,3 μm) pour réduire la résistance à l'air et minimiser la traînée dynamique pendant la rotation.
Couche de protection contre la corrosion:Un revêtement peint ou galvanisé (50 à 100 μm d'épaisseur) pour résister à la rouille dans les environnements poussiéreux ou humides.
3. Processus de moulage du contrepoids
Compte tenu de sa nécessité de haute densité et de sa géométrie complexe, le contrepoids est principalement fabriqué par moulage au sable :
Sélection des matériaux:
Fonte haute densité (HT350):Préféré pour sa densité élevée (7,2–7,3 g/cm³), sa résistance à la compression (≥ 350 MPa) et son rapport coût-efficacité. Composition chimique : C 3,2–3,6 %, Si 1,8–2,4 %, Mn 0,6–1,0 %, avec une faible teneur en soufre/phosphore (≤ 0,035 % chacun).
Fonte ductile (QT600-3):Utilisé pour les applications à fortes contraintes, offrant une meilleure résistance aux chocs (allongement ≥ 3%) et à la traction (≥ 600 MPa).
Création de modèles:
Un modèle grandeur nature (mousse, bois ou résine) est créé pour chaque segment, incluant les trous de boulons, les goupilles de positionnement et les nervures. Des marges de retrait (1,2 à 1,8 %) sont ajoutées pour tenir compte de la contraction due au refroidissement.
Moulage:
Des moules en sable lié à la résine sont préparés, avec des noyaux utilisés pour former les trous de boulons et les éléments internes. La cavité du moule est recouverte d'un enduit réfractaire pour améliorer l'état de surface et prévenir l'inclusion de sable.
Fondre et couler:
La fonte est fondue dans un cubilot ou un four à induction à 1380–1420 °C, avec un équivalent carbone contrôlé à 4,2–4,6 % pour une bonne fluidité.
Le coulage est effectué à 1350–1380°C, avec un débit contrôlé pour assurer un remplissage complet du moule, minimisant la porosité dans les zones à fortes contraintes comme les bossages des trous de boulons.
Traitement thermique:
Recuit:Les pièces moulées sont chauffées à 550–600 °C pendant 2 à 4 heures, puis refroidies lentement pour soulager les contraintes internes, réduisant ainsi le risque de fissuration pendant l'usinage ou le fonctionnement.
Normalisation (facultatif):Pour la fonte ductile, un chauffage à 850–900 °C suivi d’un refroidissement à l’air affine la microstructure et améliore les propriétés mécaniques.
4. Processus d'usinage et de fabrication
Usinage grossier:
Les segments moulés sont montés sur un tour ou une fraiseuse CNC afin de couper l'excédent de matière, en se concentrant sur la surface de montage et la circonférence extérieure. La tolérance dimensionnelle est contrôlée à ± 1 mm.
Usinage de précision des éléments de montage:
Trous de boulons:Percé et taraudé à l'aide d'un centre d'usinage CNC, avec une tolérance de filetage de 6H et une précision de positionnement (±0,2 mm) pour assurer l'alignement avec la douille excentrique.
Localisation des broches:Usiné selon une tolérance de diamètre h6, avec perpendicularité (≤0,05 mm/100 mm) par rapport à la surface de montage.
Surface de montage: Meulé à plat (≤0,1 mm/m) et rugosité Ra3,2 μm pour assurer un contact uniforme avec la douille excentrique, évitant ainsi la concentration de charge.
Préparation des onglets d'équilibrage:
Les pattes sont usinées ou soudées sur la circonférence extérieure, avec des trous filetés pour la fixation des masselottes. Leur positionnement permet un réglage par incréments de 15 à 30°.
Traitement de surface:
La surface extérieure est sablée pour éliminer le tartre, puis peinte avec un apprêt époxy (60–80 μm) et une couche de finition (40–60 μm) pour une résistance à la corrosion.
Les trous filetés sont recouverts d'un composé anti-grippage pour éviter le grippage lors de l'installation.
5. Processus de contrôle qualité
Essais de matériaux:
L'analyse de la composition chimique (spectrométrie) vérifie la conformité aux normes HT350 ou QT600-3.
Les tests de densité (par déplacement d'eau) garantissent que la densité du matériau est conforme aux spécifications (≥ 7,0 g/cm³).
Contrôles de précision dimensionnelle:
Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) inspecte les dimensions critiques : poids du segment (tolérance ± 0,5 %), positions des trous de boulons et planéité de la surface de montage.
Un scanner laser vérifie le profil de la circonférence extérieure, garantissant ainsi l'efficacité aérodynamique.
Essais d'intégrité structurelle:
Les tests par ultrasons (UT) détectent les défauts internes (par exemple, les pores de retrait) dans les bossages des trous de boulons, les défauts >φ3 mm étant rejetés.
Le test par particules magnétiques (MPT) vérifie les fissures de surface dans les zones à forte contrainte comme les nervures et les bords de montage.
Test d'équilibrage dynamique:
Les segments assemblés sont montés sur une équilibreuse et mis en rotation à vitesse de fonctionnement (500 à 1 500 tr/min). Le déséquilibre est mesuré et corrigé à l'aide de languettes d'équilibrage, le déséquilibre résiduel étant limité à ≤ 5 g·mm/kg.
Test de charge:
Un essai de charge statique applique 150 % de la force centrifuge nominale aux boulons de montage, sans aucune déformation ni arrachement du filetage.
Grâce à ces processus de fabrication et de contrôle qualité, le contrepoids équilibre efficacement l'ensemble excentrique du concasseur à cône, réduisant les vibrations, prolongeant la durée de vie des composants et garantissant un fonctionnement efficace dans les applications d'exploitation minière et de traitement des agrégats.
