Ancien concasseur à cône à ressort

Le châssis est le principal élément structurel, généralement fabriqué en acier moulé haute résistance (tel que ZG270-500). Il offre une base stable et un support à tous les autres composants. La partie supérieure du châssis abrite le contre-batteur, tandis que la partie inférieure supporte le manchon de l'arbre excentrique, l'arbre principal et les autres pièces mobiles. Des nervures de renfort sont souvent ajoutées au châssis pour renforcer sa rigidité et résister aux forces d'impact élevées générées lors de l'écrasement. Le châssis est conçu pour être robuste, avec une épaisseur de 30 à 50 mm aux zones critiques.

Le manteau est un composant conique en acier à haute teneur en manganèse (tel que le ZGMn13) ou en fonte à haute teneur en chrome. Il est monté sur l'arbre principal et pivote de manière excentrique dans le contre-batteur. Sa surface présente un profil spécifique pour un broyage efficace des matériaux. Son épaisseur varie de 30 à 80 mm, selon le modèle et l'application. La partie inférieure du manteau est reliée à l'arbre principal par un roulement sphérique, assurant un mouvement giratoire fluide et stable.

Le contre-batteur est la partie extérieure fixe de la chambre de broyage. Il est également fabriqué en matériaux résistants à l'usure, comme l'acier à haute teneur en manganèse ou la fonte à haute teneur en chrome. Fixé à la partie supérieure du châssis, il présente une forme conique qui épouse le manteau. Sa surface intérieure est revêtue de garnitures d'usure remplaçables. Sa structure est conçue pour résister aux chocs et à l'abrasion des matériaux broyés, avec une épaisseur de 25 à 60 mm.

Le manchon d'arbre excentrique est un élément clé de la transmission du mouvement. Il est fabriqué en acier allié moulé (tel que le ZG35CrMo). Il tourne autour de l'arbre principal, provoquant une rotation excentrique du manteau. Il est équipé d'un engrenage conique de grand diamètre qui engrène avec un engrenage conique de petite taille sur l'arbre de transmission. L'excentricité du manchon d'arbre est soigneusement étudiée pour contrôler l'amplitude du mouvement giratoire du manteau, généralement comprise entre 10 et 30 mm.

Le système de transmission se compose d'un moteur, de courroies trapézoïdales, d'une poulie, d'un arbre de transmission et de pignons coniques. Le moteur (généralement d'une puissance comprise entre 55 et 315 kW) fournit la force motrice. Les courroies trapézoïdales transmettent la puissance du moteur à la poulie de l'arbre de transmission. L'arbre de transmission entraîne ensuite le petit pignon conique, qui s'engrène avec le grand pignon conique du manchon d'arbre excentrique, entraînant ainsi la rotation de ce dernier. Le rapport de transmission des pignons coniques est généralement compris entre 1:4 et 1:6.

Les ressorts constituent un élément important de sécurité et de réglage des anciens concasseurs à cône à ressorts. Un ensemble de ressorts haute résistance (généralement en acier à ressort allié, tel que le 60Si2Mn) est installé autour de la partie inférieure du châssis. En présence de matériaux non broyables (tels que des débris de fer) dans la chambre de broyage, les ressorts se compriment, permettant au manteau de descendre et augmentant l'espace de décharge, évitant ainsi d'endommager le concasseur. La force du ressort peut être ajustée pour contrôler la force de broyage et la taille de la décharge. La plage de compression du ressort est généralement comprise entre 20 et 50 mm.

Le système d'alimentation comprend généralement une trémie d'alimentation située en haut du concasseur. Cette trémie est conçue pour répartir uniformément les matériaux dans la chambre de broyage. Sa taille varie en fonction de la capacité du concasseur, avec un volume compris entre 0,5 et 3 mètres cubes. Le système de déchargement est situé en bas du concasseur. Les matériaux déchargés tombent par l'espace de déchargement réglable, réglable en modifiant la position du contre-batteur ou grâce au mécanisme de réglage à ressort. L'espace de déchargement peut être réglé de 3 à 50 mm pour contrôler la granulométrie du produit final.

Création de modèlesUn modèle grandeur nature est réalisé, généralement en bois ou en résine imprimée en 3D, avec des marges de retrait (1,5 à 2 %) et d'usinage. Ce modèle est conçu pour représenter fidèlement la forme complexe du cadre, y compris toutes les cavités internes et les points de fixation.

MoulageDes moules en sable lié à la résine sont utilisés pour couler le cadre. Le sable est mélangé à des liants résineux pour former un moule à prise dure. Des noyaux sont insérés dans le moule pour créer des cavités internes, comme celles du manchon d'arbre excentrique et de l'arbre principal. Le moule est ensuite recouvert d'un revêtement réfractaire pour améliorer l'état de surface de la pièce.

FonderieL'acier moulé à haute résistance (ZG270-500) est fondu dans un four à induction à une température de 1520 à 1560 °C. Le métal en fusion est versé avec précaution dans le moule à une vitesse contrôlée afin d'assurer un remplissage optimal et de minimiser la formation de défauts. Après la coulée, le cadre est laissé refroidir lentement dans le moule afin de réduire les contraintes internes.

Traitement thermiqueLe cadre moulé est soumis à un traitement thermique. Il est d'abord normalisé à une température de 880 à 920 °C, puis refroidi à l'air. Il est ensuite revenu à 550 à 600 °C afin d'améliorer les propriétés mécaniques, telles que la dureté (HB 180 à 220) et la ténacité.

UsinageLe cadre traité thermiquement est ensuite usiné. Des fraiseuses CNC sont utilisées pour usiner les surfaces de montage du manchon d'arbre concave et excentrique, ainsi que d'autres composants. La précision d'usinage est contrôlée à ± 0,1 mm près pour les dimensions clés. Des opérations de perçage et de taraudage sont effectuées pour créer des trous pour les boulons et autres fixations.

ForgeageLes billettes d'acier à haute teneur en manganèse (ZGMn13) ou de fonte à haute teneur en chrome sont chauffées à 1 100-1 150 °C, puis forgées pour obtenir la forme conique du manteau. Le forgeage permet d'aligner la structure granulaire du matériau, améliorant ainsi sa résistance mécanique et à l'usure. Plusieurs étapes de forgeage peuvent être nécessaires pour obtenir la forme et la précision dimensionnelle souhaitées.

Traitement thermiqueAprès forgeage, le manteau subit un traitement thermique. Pour l'acier à haute teneur en manganèse, il est mis en solution à 1 050 - 1 100 °C, puis trempé à l'eau pour obtenir une structure martensitique de haute dureté. La dureté du manteau après traitement thermique est généralement de 45 - 55 HRC.

UsinageLe manteau traité thermiquement est usiné pour obtenir les dimensions finales. Des tours et des fraiseuses CNC sont utilisés pour usiner la surface conique extérieure, la surface inférieure du palier sphérique et toute autre entité nécessaire. La finition de la surface de travail du manteau est soigneusement contrôlée pour garantir un broyage en douceur, avec une rugosité de Ra 3,2 à 6,3 μm.

FonderieComme pour le cadre, le contre-batteur est coulé dans des moules en sable lié à la résine. L'acier à haute teneur en manganèse ou la fonte à haute teneur en chrome est fondu dans un four à induction à 1 450-1 500 °C, puis coulé dans le moule. Le processus de coulée est soigneusement contrôlé pour garantir une épaisseur uniforme et minimiser la porosité.

Traitement thermique: La pièce moulée concave est traitée thermiquement pour améliorer ses propriétés mécaniques. Elle est généralement normalisée et revenue. Pour l'acier à haute teneur en manganèse, la température de normalisation est d'environ 950 à 1 000 °C, suivie d'un revenu à 200 à 300 °C pour obtenir la dureté et la ténacité souhaitées.

UsinageAprès traitement thermique, la partie concave est usinée. La surface intérieure est usinée selon un profil spécifique pour épouser le manteau, tandis que la surface extérieure est usinée pour le montage sur le cadre. La précision d'usinage du profil de la surface intérieure est de ± 0,5 mm, et la rugosité de surface est comprise entre 6,3 et 12,5 μm.

FonderieLe manchon d'arbre excentrique est moulé en acier allié (ZG35CrMo). Le procédé de moulage est similaire à celui du cadre, avec un contrôle rigoureux de la température de coulée (1 500 à 1 540 °C) et de la conception du moule pour garantir la bonne formation de la forme excentrique.

Traitement thermiqueLe manchon d'arbre excentrique moulé est trempé à 850-880 °C, puis revenu à 580-620 °C pour obtenir les propriétés mécaniques requises, telles qu'une résistance mécanique élevée et une bonne résistance à l'usure. La dureté après traitement thermique est généralement de HB 220-260.

UsinageDes tours et rectifieuses CNC sont utilisés pour usiner les diamètres extérieur et intérieur du manchon d'arbre excentrique, ainsi que les surfaces de l'engrenage conique et des roulements. La précision d'usinage du diamètre excentrique est de ± 0,05 mm, et la rugosité des surfaces de contact du roulement est de Ra 0,8 à 1,6 μm.

TréfilageLe fil d'acier allié à ressort (tel que le 60Si2Mn) est étiré au diamètre requis, avec une tolérance de ± 0,05 mm. Il est ensuite bobiné pour obtenir la forme du ressort à l'aide d'une machine à bobiner les ressorts.

Traitement thermiqueLes ressorts hélicoïdaux sont traités thermiquement. Ils sont d'abord chauffés à 860-880 °C, puis trempés à l'huile. Après trempe, ils sont revenus à 420-450 °C pour obtenir la rigidité et la résistance à la fatigue souhaitées.

Essai: Chaque ressort est testé pour sa raideur et sa capacité de charge. Les ressorts qui ne répondent pas aux exigences spécifiées sont rejetés.

Traitement de surface:

PeintureToutes les surfaces métalliques exposées du concasseur, comme le châssis, sont recouvertes d'une peinture anticorrosion. Cette peinture est généralement appliquée en plusieurs couches. Une couche d'apprêt est d'abord appliquée pour améliorer l'adhérence, puis une ou plusieurs couches de finition. La peinture utilisée est généralement une peinture époxy de haute qualité, qui offre une bonne protection contre la rouille et la corrosion dans les environnements de travail difficiles.

LubrificationToutes les pièces mobiles, telles que les roulements, les arbres et les engrenages, sont lubrifiées avec des lubrifiants appropriés. Pour les roulements, on utilise souvent de la graisse (par exemple, à base de lithium), tandis que pour les engrenages, on utilise des lubrifiants à base d'huile. Les points de lubrification sont conçus pour être facilement accessibles pour l'entretien régulier.

Assemblée:

Le concasseur est assemblé selon une séquence précise. Le châssis est d'abord placé sur un établi stable. Ensuite, le manchon d'arbre excentrique, l'arbre principal et le manteau sont installés dans le châssis. Le contre-batteur est ensuite monté sur la partie supérieure du châssis. Le ressort est installé autour de la partie inférieure du châssis, puis le système de transmission est assemblé et connecté.

Lors de l'assemblage, tous les composants sont soigneusement alignés et fixés à l'aide de boulons et d'écrous. Des clés dynamométriques permettent de garantir le serrage des boulons aux couples de serrage spécifiés, généralement compris entre 100 et 500 N·m, selon la taille et le type de boulon.

Ajustement:

Après l'assemblage, le concasseur est réglé. L'espace de déchargement entre le manteau et le contre-batteur est ajusté à l'aide du mécanisme de réglage à ressort ou d'autres dispositifs. Ce réglage permet d'obtenir la granulométrie souhaitée pour le produit broyé. La précision de réglage de l'espace de déchargement est de ± 1 mm.

Le système de transmission est également réglé pour garantir un alignement correct des engrenages et des courroies. La tension de la courroie est ajustée à la valeur recommandée, généralement mesurée à l'aide d'un tensiomètre. L'engrènement des engrenages est vérifié pour garantir un fonctionnement fluide et un minimum de bruit.

Essais de matériaux:

Analyse de la composition chimiqueDes échantillons de matières premières utilisées pour la coulée et le forgeage, telles que l'acier moulé, l'acier à haute teneur en manganèse et l'acier allié, sont analysés à l'aide de spectromètres afin de vérifier leur composition chimique. Par exemple, la teneur en carbone du ZGMn13 doit être comprise entre 1,0 et 1,4 %, et celle en manganèse entre 11 et 14 %.

Essais de propriétés mécaniquesDes essais de traction, d'impact et de dureté sont réalisés sur des échantillons de matériaux. Pour l'acier moulé à haute résistance (ZG270-500), la résistance à la traction doit être d'au moins 500 MPa et l'allongement d'au moins 18 %.

Contrôle dimensionnel:

Inspection de la machine à mesurer tridimensionnelle (MMT)Une MMT permet de mesurer les dimensions clés de tous les composants, telles que le diamètre du manchon d'arbre excentrique, la hauteur et le diamètre du manteau et du contre-batteur, ainsi que la distance entre les trous de fixation du châssis. La précision de mesure de la MMT est de ± 0,02 mm.

Inspection de la jaugeDes jauges spéciales sont utilisées pour vérifier la taille d'éléments tels que le pas de filetage des boulons et l'ajustement entre les pièces correspondantes. Par exemple, l'ajustement entre l'arbre principal et le roulement est vérifié à l'aide d'une jauge d'alésage et d'une jauge d'arbre afin de garantir que le jeu reste dans la plage spécifiée.

Contrôles non destructifs (CND):

Contrôle par ultrasons (UT)Les ultrasons sont utilisés pour détecter les défauts internes des pièces moulées, tels que la porosité, les fissures et les inclusions. Les ondes ultrasonores traversent le matériau et les défauts sont détectés par l'analyse des ondes réfléchies. Les défauts supérieurs à une certaine taille (généralement de 3 à 5 mm) sont considérés comme inacceptables.

Essais par particules magnétiques (MPT)Le MPT est utilisé pour détecter les fissures superficielles et proches de la surface des matériaux ferromagnétiques, tels que les composants en acier. Un champ magnétique est appliqué au composant et des particules magnétiques sont dispersées à sa surface. Les fissures attirent les particules magnétiques, les rendant visibles.

Tests de performance:

Vide - Test de chargeLe concasseur assemblé est mis en marche à vide pendant 2 à 4 heures. Lors de cet essai, la rotation de l'arbre, le fonctionnement du système de transmission et la stabilité de la machine sont vérifiés. Le niveau de vibration de la machine est mesuré à l'aide de capteurs de vibrations et doit se situer dans la limite spécifiée (généralement inférieure à 10 mm/s).

Test de chargeLe concasseur est ensuite soumis à un essai de charge. Un échantillon représentatif du matériau à broyer (comme du granit ou du calcaire) est introduit dans le concasseur à un débit contrôlé. La capacité de production, la granulométrie du produit broyé et le taux d'usure du manteau et du contre-batteur sont mesurés. La capacité de production doit correspondre à la valeur nominale du concasseur et la granulométrie doit se situer dans la plage spécifiée.

Préparation des fondations:

Une fondation en béton est coulée pour le concasseur. Elle est conçue en fonction du poids et de la taille du concasseur, ainsi que des forces dynamiques générées pendant son fonctionnement. Le béton utilisé est généralement de qualité haute résistance, comme le C30-C40.

Les fondations sont nivelées avec une précision de ± 0,1 mm/m à l'aide d'un niveau à bulle ou d'un niveleur laser. Des boulons d'ancrage sont encastrés dans les fondations pendant le coulage. Ces boulons servent à fixer le concasseur aux fondations et doivent avoir un diamètre et une longueur suffisants pour résister aux forces exercées sur le concasseur.

Installation de concasseur:

Le concasseur est soigneusement soulevé et placé sur les fondations à l'aide d'une grue ou d'un autre engin de levage. Le concasseur est aligné avec les boulons d'ancrage et des cales sont placées sous le châssis pour ajuster le niveau et l'alignement du concasseur. Ces cales sont en acier et ont une épaisseur de 0,5 à 5 mm.

Les boulons d'ancrage sont ensuite serrés à l'aide d'une clé dynamométrique au couple spécifié, généralement compris entre 300 et 800 N·m, selon la taille du boulon. Le serrage s'effectue en croix pour assurer une répartition uniforme de la charge.

Installation du système de transmission:

Le moteur est installé sur un socle séparé, lui-même fixé à la fondation. Ce socle est ajusté pour assurer un alignement correct avec l'arbre de transmission du concasseur.

Les courroies trapézoïdales sont installées entre la poulie du moteur et celle du concasseur. La tension de la courroie est réglée à la valeur recommandée à l'aide d'un tensiomètre. Une tension correcte de la courroie est essentielle pour assurer une transmission de puissance efficace et éviter tout patinage.

Les engrenages coniques du système de transmission sont installés et réglés pour assurer un engrènement correct. Le jeu entre les engrenages est mesuré à l'aide d'une jauge d'épaisseur et ajusté à la valeur spécifiée, généralement comprise entre 0,1 et 0,3 mm.

Installation du système de lubrification et hydraulique (le cas échéant):

Le système de lubrification, comprenant pompes à huile, filtres et conduites d'huile, est installé. Ces conduites sont reliées à tous les points de lubrification du concasseur, tels que les roulements et les engrenages. Le système est rempli du lubrifiant approprié et le niveau d'huile est vérifié.