La douille du concasseur à cône, élément clé situé à la base du cône mobile, sert de pivot à l'arbre principal, transmet les charges au châssis, facilite la lubrification et maintient l'alignement. Elle fonctionne sous de fortes charges, exigeant robustesse, résistance à l'usure et précision.
Structurellement, il comprend un corps en acier allié à haute résistance (42CrMo), une cavité de roulement de précision, une interface de bague excentrique, des canaux de lubrification, une bride de montage et des goupilles de positionnement, avec des inserts résistants à l'usure en option.
La fabrication comprend le moulage au sable (création de modèles, moulage, fusion/coulée), le traitement thermique (trempe/revenu, durcissement local) et l'usinage (alésage de précision, traitement des brides, perçage de canaux).
Le contrôle qualité couvre les essais de matériaux (composition, mécanique), les contrôles dimensionnels (CMM, essai de circularité), les essais non destructifs (UT, MPT), les essais mécaniques (dureté, compression) et les essais fonctionnels. Ces contrôles garantissent la stabilité du fonctionnement des concasseurs dans les secteurs de l'exploitation minière et du traitement des granulats.
Introduction détaillée au composant de la douille du concasseur à cône
1. Fonction et rôle de la prise
La douille du concasseur à cône (également appelée douille d'arbre principal ou douille excentrique) est un composant de connexion essentiel situé au bas du cône mobile et servant de point de pivot à l'arbre principal. Ses principales fonctions sont les suivantes :
Support de pivot:Fournir un point d'appui stable à l'arbre principal, lui permettant de pivoter de manière excentrique sous l'entraînement de la bague excentrique, ce qui est essentiel pour générer le mouvement d'écrasement.
Transmission de charge:Transfert des charges axiales et radiales du cône mobile et du processus de concassage au palier inférieur du châssis, assurant la répartition de la force sur les fondations du concasseur.
Interface de lubrification:Canaux de lubrification du boîtier qui distribuent l'huile au palier inférieur de l'arbre principal, réduisant ainsi la friction entre l'arbre rotatif et la douille fixe.
Entretien de l'alignement:Maintien de la concentricité entre l'arbre principal et la bague excentrique, évitant ainsi les vibrations excessives et l'usure inégale des composants d'accouplement.
Fonctionnant sous des charges statiques et dynamiques élevées, la douille nécessite une résistance à la compression élevée, une résistance à l'usure et une précision dimensionnelle pour assurer un fonctionnement stable du concasseur.
2. Composition et structure de la douille
La douille est généralement un composant cylindrique ou conique avec un centre creux, comportant les pièces clés et les détails structurels suivants :
Corps de douille:Pièce moulée ou forgée d'une seule pièce, en acier allié à haute résistance (par exemple, 42CrMo) ou en fonte à haute teneur en chrome, dont le diamètre varie de 150 à 600 mm selon la taille du concasseur. L'épaisseur du corps est de 30 à 80 mm pour supporter de lourdes charges.
Cavité de roulement:Un alésage central usiné avec précision qui abrite le roulement inférieur de l'arbre principal (souvent un roulement à rouleaux sphériques ou un palier lisse), avec une rugosité de surface de Ra0,8 μm et une tolérance dimensionnelle IT6.
Interface de douille excentrique:Une surface extérieure cylindrique ou sphérique qui s'accouple avec la bague excentrique, présentant une finition polie (Ra1,6 μm) pour réduire la friction pendant la rotation excentrique.
Canaux de lubrification: Trous percés radiaux et axiaux (φ4–φ10 mm) qui se connectent au système de lubrification du cadre, fournissant de l'huile à la cavité du roulement et à l'interface extérieure.
Bride de montage: Une bride radiale à la base, percée de trous de boulons, fixe la douille au châssis et assure son immobilité pendant le fonctionnement du concasseur. La tolérance de planéité de la bride est ≤ 0,05 mm/m afin d'éviter toute concentration de charge.
Localisation des broches:Petites protubérances cylindriques sur la bride qui s'insèrent dans les trous correspondants du cadre, assurant un positionnement radial précis de la douille.
Insert résistant à l'usure (en option):Un manchon en bronze ou en métal babbitt remplaçable pressé dans la cavité du roulement, améliorant la résistance à l'usure et permettant un remplacement facile sans remplacer la douille entière.
3. Processus de moulage de la douille
Pour la plupart des conceptions de douilles, le moulage au sable est la principale méthode de fabrication en raison de la géométrie complexe du composant :
Sélection des matériaux:
L'acier allié haute résistance (42CrMo) est privilégié pour son excellente résistance à la traction (≥ 1 080 MPa), sa limite d'élasticité (≥ 930 MPa) et sa ténacité aux chocs (≥ 60 J/cm²). Sa composition chimique est contrôlée : 0,38 à 0,45 % de C, 0,9 à 1,2 % de Cr et 0,15 à 0,25 % de Mo.
Création de modèles:
Un modèle grandeur nature (mousse, bois ou résine) est créé, reproduisant la forme extérieure de la douille, la cavité du palier, la bride et les emplacements des canaux de lubrification. Des marges de retrait (1,5 à 2 %) sont ajoutées pour tenir compte de la contraction due au refroidissement.
Moulage:
Un moule en sable lié à la résine est préparé, avec un noyau en sable utilisé pour former la cavité du palier central. Le moule est recouvert d'un enduit réfractaire pour améliorer l'état de surface et prévenir l'inclusion de sable.
Fondre et couler:
L'acier allié est fondu dans un four à induction à 1520–1560°C, avec un contrôle strict de la teneur en soufre et en phosphore (≤0,035% chacun) pour éviter la fragilité.
Le coulage est effectué à 1480–1520°C avec un débit contrôlé pour assurer un remplissage complet de la cavité du moule, minimisant la porosité dans les zones critiques comme la cavité du palier.
Traitement thermique:
Trempe et revenuLa pièce moulée est chauffée à 850–880 °C, maintenue pendant 2 à 3 heures, puis trempée à l'huile. Un revenu à 550–600 °C pendant 4 à 5 heures permet d'obtenir une dureté de 28–35 HRC, assurant un équilibre parfait entre résistance et usinabilité.
Durcissement local:La surface de la cavité du roulement est durcie par induction sur une profondeur de 2 à 4 mm, atteignant un HRC de 50 à 55 pour améliorer la résistance à l'usure.
4. Processus d'usinage et de fabrication
Usinage grossier:
L'ébauche moulée est montée sur un tour CNC pour usiner la surface extérieure, la bride et la cavité préliminaire du palier, en laissant une surépaisseur de finition de 2 à 3 mm. Les dimensions clés (par exemple, le diamètre de la bride) sont contrôlées à ± 0,5 mm.
Usinage de précision de la cavité du roulement:
L'alésage central est fini et rodé pour atteindre une tolérance dimensionnelle IT6 (par exemple, φ200H6) et une rugosité de surface Ra0,8 μm, garantissant ainsi un ajustement parfait du roulement. La circularité est contrôlée à ≤ 0,005 mm.
Usinage de brides et de fonctions de montage:
La bride de montage est usinée à plat (≤ 0,05 mm/m) à l'aide d'une rectifieuse CNC. Les trous de boulons sont percés et taraudés selon une tolérance de classe 6H, avec une précision de positionnement (± 0,1 mm) par rapport à l'axe de la douille.
Forage du canal de lubrification:
Les trous d'huile axiaux et radiaux sont percés à l'aide de perceuses CNC pour trous profonds, avec une tolérance de positionnement stricte (± 0,2 mm) pour garantir un écoulement d'huile sans obstruction. Les intersections des trous sont ébavurées pour éviter toute perturbation de l'écoulement d'huile.
Traitement de surface:
La cavité du roulement est polie à Ra0,4 μm pour réduire la friction et améliorer la durée de vie du roulement.
La surface extérieure et la bride sont recouvertes d'une peinture antirouille, tandis que la surface de montage est traitée avec un composé anti-grippage pour une installation facile.
5. Processus de contrôle qualité
Essais de matériaux:
L'analyse de la composition chimique (spectrométrie) vérifie la conformité aux normes 42CrMo.
Les essais de traction sur des échantillons moulés confirment les propriétés mécaniques (résistance à la traction ≥ 1080 MPa, allongement ≥ 12 %).
Contrôles de précision dimensionnelle:
Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) inspecte les dimensions critiques : diamètre de la cavité du roulement, planéité de la bride et positions des trous de boulons.
Un testeur de circularité mesure la circularité et la cylindricité de la cavité du roulement, garantissant des valeurs ≤ 0,005 mm.
Contrôles non destructifs (CND):
Le contrôle par ultrasons (UT) détecte les défauts internes dans le corps de la douille, avec des fissures ou des pores >φ2 mm entraînant un rejet.
Le test par particules magnétiques (MPT) vérifie les fissures de surface dans la bride, les trous de boulons et la cavité du roulement, avec des défauts linéaires >0,2 mm rejetés.
Essais de propriétés mécaniques:
Les tests de dureté (Rockwell) garantissent que la cavité du roulement a un HRC de 50 à 55 et que le noyau a un HRC de 28 à 35.
Les tests de résistance à la compression sur des échantillons vérifient que la douille peut supporter des charges axiales ≥ 200 MPa.
Tests fonctionnels:
Un essai d'ajustement avec l'arbre principal et le roulement confirme un assemblage correct : l'arbre tourne en douceur sans se bloquer et le lubrifiant circule librement dans les canaux.
Les tests de charge appliquent 120 % de la charge axiale nominale pendant 1 heure, avec une inspection post-test ne montrant aucune déformation (changement de diamètre de la cavité du roulement ≤ 0,01 mm).
Grâce à ces processus de fabrication et de contrôle de qualité, la douille du concasseur à cône atteint la résistance, la précision et la fiabilité requises pour soutenir l'arbre principal et faciliter un mouvement de concassage stable, garantissant un fonctionnement efficace dans les applications d'exploitation minière et de traitement des agrégats.
