Le châssis inférieur du concasseur à cône, élément structurel fondamental, soutient l'ensemble, répartit les charges sur les fondations, abrite les pièces critiques (palier de butée, logement de l'arbre principal) et protège contre la contamination. Il exige une rigidité et une résistance élevées.
Structurellement, il comprend un corps en acier moulé/fonte ductile (500 kg–5 tonnes) avec nervures de renfort, siège de butée, support de douille d'arbre principal, canaux de lubrification/refroidissement, bride de fondation, orifices d'accès et surfaces d'étanchéité.
La fabrication implique le moulage au sable (sélection des matériaux, création de modèles, moulage, fusion/coulage) avec traitement thermique, suivi de l'usinage (grossier et de précision) et du traitement de surface.
Le contrôle qualité couvre les tests de matériaux, les contrôles dimensionnels (CMM, balayage laser), les tests d'intégrité structurelle (UT, MPT), les tests de performance mécanique et la validation de l'assemblage, garantissant ainsi qu'il répond aux exigences de résistance et de précision pour un fonctionnement fiable et intensif.
Présentation détaillée du composant du châssis inférieur du concasseur à cône
1. Fonction et rôle du cadre inférieur
Le châssis inférieur du concasseur à cône (également appelé châssis de base ou châssis inférieur) constitue l'élément structurel fondamental qui soutient l'ensemble du concasseur. Ses principales fonctions sont les suivantes :
Support structurel:Supporte le poids de tous les composants supérieurs, y compris le châssis principal, la bague excentrique, le cône mobile et le contre-batteur, ainsi que les charges dynamiques générées lors de l'écrasement (jusqu'à des dizaines de milliers de kilonewtons).
Répartition de la charge:Transmission des charges statiques et dynamiques à la fondation du concasseur, assurant un fonctionnement stable et évitant les vibrations excessives.
Boîtier des composants: Enfermer et positionner des pièces critiques telles que le palier de butée, la douille de l'arbre principal et le système de lubrification, en maintenant leur alignement et leur fonctionnalité.
Protection contre la contamination: Agissant comme une barrière pour empêcher la poussière, les particules de minerai et l'humidité de pénétrer dans les composants internes, réduisant ainsi l'usure et prolongeant la durée de vie.
En tant que pièce structurelle robuste, le cadre inférieur nécessite une rigidité élevée, une résistance à la traction et une résistance aux chocs pour résister aux conditions de fonctionnement difficiles dans l'exploitation minière et le traitement des agrégats.
2. Composition et structure du cadre inférieur
Le cadre inférieur est une pièce moulée de grande taille et robuste avec une géométrie complexe, comportant les composants clés et les détails structurels suivants :
Corps du cadreStructure monobloc en acier moulé ou en fonte ductile, au profil extérieur cylindrique ou conique, pesant généralement entre 500 kg et 5 tonnes selon la taille du concasseur. Son épaisseur de paroi varie de 20 à 50 mm, avec des nervures renforcées aux zones soumises à de fortes contraintes.
Siège de butée:Un évidement ou une bride usiné au sommet du cadre qui abrite le palier de butée, avec une planéité précise (≤ 0,05 mm/m) pour assurer une bonne répartition de la charge.
Support de douille d'arbre principal:Un alésage central ou une cavité cylindrique qui fixe la douille de l'arbre principal, avec une tolérance dimensionnelle IT7 pour maintenir la concentricité avec l'arbre principal.
Nervures de renforcement: Nervures radiales/axiales internes ou externes qui améliorent la rigidité sans poids excessif, positionnées pour résister aux contraintes de flexion et de torsion.
Canaux de lubrification et de refroidissement: Passages percés ou moulés qui se connectent au système de lubrification, fournissant de l'huile au palier de butée et à la douille de l'arbre principal, et dans certaines conceptions, des canaux d'eau de refroidissement pour dissiper la chaleur.
Bride de montage de fondation: Une bride radiale à la base, percée de trous de boulons (généralement 8 à 24 trous), permet de fixer le cadre à la fondation en béton. La tolérance de planéité de la bride est ≤ 0,1 mm/m pour assurer une répartition uniforme de la charge.
Portes d'accès/Portes d'inspection: Panneaux ou couvercles amovibles permettant l'accès pour la maintenance aux composants internes (par exemple, palier de butée, conduites de lubrification) sans démonter l'ensemble du châssis.
Surfaces d'étanchéité: Surfaces usinées qui s'interfacent avec le cadre supérieur ou la bague de réglage, équipées de joints ou de joints toriques pour éviter les fuites de matériau et la contamination.
3. Processus de moulage du cadre inférieur
Compte tenu de sa grande taille et de sa structure complexe, le cadre inférieur est principalement fabriqué par moulage au sable avec de l'acier moulé ou de la fonte ductile :
Sélection des matériaux:
Acier moulé (ZG270-500):Préféré pour les grands concasseurs en raison de sa résistance élevée à la traction (≥ 500 MPa), de sa limite d'élasticité (≥ 270 MPa) et de sa ténacité aux chocs (≥ 20 J/cm²). Composition chimique : C 0,24–0,32 %, Si 0,20–0,60 %, Mn 0,50–0,80 %.
Fonte ductile (QT500-7): Utilisé pour les concasseurs de taille moyenne, offrant une bonne coulabilité et un bon amortissement des vibrations. Résistance à la traction ≥ 500 MPa, allongement ≥ 7 %.
Création de modèles:
Un modèle grandeur nature est créé à partir de résine, de bois ou de mousse imprimée en 3D, reproduisant le profil extérieur, les nervures, la bride de montage et les cavités internes du cadre. Des marges de retrait (1,5 à 2,5 %) sont ajoutées pour tenir compte de la contraction due au refroidissement.
Moulage:
Un moule en sable lié à la résine est préparé en plusieurs sections pour s'adapter à la complexité du cadre. Les noyaux de sable (liés à la résine phénolique) forment des éléments internes tels que des nervures, des canaux et des alésages. Le moule est recouvert d'un enduit réfractaire pour améliorer l'état de surface.
Fondre et couler:
Pour l'acier moulé : Fondu dans un four à arc électrique à 1520–1560°C, avec un contrôle strict du soufre (≤0,04%) et du phosphore (≤0,04%) pour éviter la fragilité.
Pour la fonte ductile : Fondu dans un cubilot ou un four à induction à 1400–1450 °C, avec des nodulisants (magnésium ou cérium) ajoutés pour convertir le graphite en forme sphérique.
Le coulage est réalisé à l'aide d'une poche à débit contrôlé (100–300 kg/s) pour assurer un remplissage complet du moule, minimisant ainsi la porosité et les arrêts à froid.
Traitement thermique:
Acier moulé:Normalisé à 850–900 °C pendant 4 à 6 heures, puis refroidi à l'air pour affiner la structure du grain et réduire les contraintes internes.
Fonte ductile:Recuit à 850–900°C pendant 2 à 4 heures pour éliminer les carbures, suivi d'un refroidissement lent pour améliorer l'usinabilité.
4. Processus d'usinage et de fabrication
Usinage grossier:
Le cadre moulé est monté sur un portique de fraisage CNC ou un tour vertical pour usiner la bride de fondation, les surfaces extérieures et les bords des orifices d'accès, en laissant une surépaisseur de finition de 5 à 10 mm. Les dimensions clés (par exemple, le diamètre de la bride) sont contrôlées à ± 1 mm.
Usinage de précision des caractéristiques critiques:
Siège de butée:Finition usinée à l'aide d'une rectifieuse CNC pour obtenir une planéité (≤ 0,05 mm/m) et une rugosité de surface Ra1,6 μm, garantissant une assise correcte du palier de butée.
Support de douille d'arbre principal: Alésé et rodé selon la tolérance dimensionnelle IT7 (par exemple, φ300H7) et la cylindricité ≤ 0,02 mm, en maintenant la concentricité avec le siège de butée (coaxialité ≤ 0,1 mm).
Bride de fondationUsiné à l'aide d'une fraiseuse CNC pour obtenir une planéité (≤ 0,1 mm/m) et une perpendicularité par rapport à l'axe du cadre (≤ 0,2 mm/100 mm). Les trous de boulons sont percés et taraudés selon une tolérance de classe 6H, avec une précision de positionnement de ± 0,5 mm.
Usinage de canaux et de ports:
Les canaux de lubrification et de refroidissement sont percés à l'aide de machines de perçage à trous profonds CNC, avec une tolérance de diamètre (± 0,5 mm) et une précision de positionnement (± 1 mm) pour assurer l'alignement avec les composants connectés.
Les ports d'inspection et les portes d'accès sont usinés pour assurer un ajustement correct avec les joints, évitant ainsi les fuites.
Traitement de surface:
Les surfaces usinées (par exemple, le siège du palier de butée, le support de douille) sont polies à Ra1,6 μm pour réduire la friction et améliorer l'accouplement des composants.
Les surfaces extérieures sont nettoyées par sablage et peintes avec un apprêt époxy (80–100 μm) et une couche de finition (60–80 μm) pour résister à la corrosion dans les environnements extérieurs ou poussiéreux.
5. Processus de contrôle qualité
Essais de matériaux:
L'analyse de la composition chimique (spectrométrie) vérifie la conformité aux normes de l'acier moulé (ZG270-500) ou de la fonte ductile (QT500-7).
Les essais de traction sur des échantillons moulés confirment les propriétés mécaniques (par exemple, acier moulé : résistance à la traction ≥ 500 MPa, allongement ≥ 15 %).
Contrôles de précision dimensionnelle:
Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) inspecte les dimensions critiques : planéité du siège du palier de butée, diamètre du support de douille et positions des trous de boulons de bride.
La numérisation laser vérifie que la géométrie globale correspond au modèle CAO, garantissant ainsi la compatibilité avec les composants supérieurs.
Essais d'intégrité structurelle:
Les tests par ultrasons (UT) détectent les défauts internes (par exemple, les pores de retrait, les fissures) dans les zones à forte contrainte comme les nervures et les brides, avec des défauts >φ5 mm rejetés.
Le test par particules magnétiques (MPT) vérifie les fissures de surface dans les éléments usinés (par exemple, les trous de boulons, les bords des sièges de roulement), avec des défauts linéaires >2 mm entraînant un rejet.
Essais de performance mécanique:
Les tests de pression des canaux de refroidissement/lubrification (à 1,5 fois la pression de service) garantissent l'absence de fuites.
Les essais de charge consistent à appliquer des charges statiques simulées (120 % du poids nominal) au cadre, avec une déformation mesurée via des jauges de contrainte (limite : ≤ 0,1 mm/m).
Validation de l'assemblage:
L'assemblage d'essai avec le palier de butée, la douille de l'arbre principal et les boulons de fondation vérifie l'ajustement correct : les composants sont bien en place sans se coincer et les tolérances d'alignement sont maintenues.
Grâce à ces processus de fabrication et de contrôle qualité, le châssis inférieur atteint l'intégrité structurelle, la précision et la durabilité requises pour soutenir le fonctionnement du concasseur à cône, garantissant des performances fiables dans les applications industrielles lourdes.
