Le mécanisme de réglage du concasseur à cône, élément clé du système de réglage de l'écartement, modifie l'écartement entre le manteau et le contre-batteur afin de contrôler la taille du produit. Ses fonctions comprennent le réglage de l'écartement (conversion de la rotation en mouvement vertical du bol), la transmission du couple, le verrouillage des positions ajustées et la répartition de la charge, ce qui exige une résistance élevée et une géométrie précise des dents.
Structurellement, il s'agit d'un composant en forme d'anneau avec un corps de couronne dentée (acier moulé à haute résistance ZG42CrMo), des dents externes/internes (module 8-20), une bride de montage, une interface filetée en option, des canaux de lubrification et des fonctions de verrouillage.
La fabrication comprend le moulage au sable (sélection des matériaux, création de modèles, moulage, fusion/coulée, traitement thermique), l'usinage (usinage grossier, usinage des dents, traitement des filetages/brides, perçage des canaux de lubrification) et le traitement de surface (cémentation des dents, revêtement époxy).
Le contrôle qualité comprend des essais de matériaux (composition, résistance à la traction), des contrôles dimensionnels (MMT, centre de mesure d'engrenages), des essais structurels (UT, MPT), des essais de performances mécaniques (dureté, essais de charge) et des essais fonctionnels. Ces contrôles garantissent des ajustements d'écartement fiables et précis pour un fonctionnement constant du concasseur à cône.
Introduction détaillée au composant d'engrenage de réglage du concasseur à cône
1. Fonction et rôle du mécanisme de réglage
Le mécanisme de réglage du concasseur à cône (également appelé couronne de réglage ou mécanisme de réglage excentrique) est un composant essentiel du système de réglage de l'écartement du concasseur. Il permet de modifier l'écartement entre le manteau et le contre-batteur afin de contrôler la taille du produit. Ses principales fonctions sont les suivantes :
Réglage de l'écart:Traduction du mouvement de rotation en mouvement vertical du bol (ou concave), permettant aux opérateurs d'augmenter ou de diminuer l'espace de concassage pour obtenir la taille de particule souhaitée.
Transmission de couple:Transfert de puissance du moteur d'entraînement de réglage (via un pignon ou un système hydraulique) au bol, permettant un positionnement précis même sous de lourdes charges.
Mécanisme de verrouillage: S'engager avec des dispositifs de verrouillage (par exemple, des pinces hydrauliques ou des contre-écrous) pour sécuriser la position réglée, empêchant tout mouvement involontaire pendant l'écrasement.
Répartition de la charge: Répartition des charges axiales du bol au châssis pendant le réglage et le fonctionnement, garantissant la stabilité et réduisant l'usure des composants d'accouplement.
Fonctionnant dans un environnement à couple élevé et poussiéreux, l'engrenage de réglage nécessite une résistance élevée, une résistance à l'usure et une géométrie de dent précise pour garantir un réglage de l'écartement fluide et fiable.
2. Composition et structure de l'engrenage de réglage
L'engrenage de réglage est généralement un grand composant en forme d'anneau avec des dents externes ou internes, comportant les pièces clés et les détails structurels suivants :
Corps de la couronne dentée: Anneau robuste en acier moulé à haute résistance (par exemple, ZG42CrMo) ou forgé, dont le diamètre extérieur varie de 500 à 3 000 mm selon la taille du concasseur. L'épaisseur du corps est de 80 à 200 mm pour résister aux charges axiales.
Profil de la dent:
Dents externes:Conception la plus courante, avec des dents trapézoïdales ou involutées (module 8–20) usinées sur la circonférence extérieure, s'engageant avec un pignon plus petit de l'entraînement de réglage.
Dents internes:Utilisé dans certaines conceptions, avec des dents sur la circonférence intérieure pour économiser de l'espace, s'accouplant avec un engrenage d'entraînement central.
Bride de montage: Une bride radiale située en dessous ou en dessus de la couronne dentée, munie de trous de boulons pour la fixation au bol ou à la bague de réglage. Cette bride assure la concentricité entre l'engrenage et le bol.
Interface filetée (facultatif):Un filetage trapézoïdal sur la surface intérieure qui s'engage avec un filetage correspondant sur le cadre, convertissant le mouvement de rotation en mouvement vertical du bol.
Canaux de lubrification: Trous radiaux ou axiaux délivrant du lubrifiant aux surfaces des dents et aux interfaces filetées, réduisant ainsi la friction et empêchant le grippage.
Fonctions de verrouillage:
Rainures de serrage:Rainures circonférentielles sur la surface extérieure pour les pistons de serrage hydrauliques pour verrouiller l'engrenage en position.
Encoches ou trous: Pour les goupilles de verrouillage mécaniques qui sécurisent la position réglée pendant la maintenance.
3. Processus de moulage de l'engrenage de réglage
Compte tenu de sa grande taille et de sa forme complexe, le mécanisme de réglage est principalement fabriqué par moulage au sable :
Sélection des matériaux:
L'acier moulé à haute résistance (ZG42CrMo) est privilégié pour son excellente résistance à la traction (≥ 750 MPa), sa ténacité aux chocs (≥ 30 J/cm²) et sa résistance à l'usure. Sa composition chimique est contrôlée à 0,38-0,45 % de C, 0,9-1,2 % de Cr et 0,15-0,25 % de Mo pour un équilibre parfait entre résistance et usinabilité.
Création de modèles:
Un modèle grandeur nature (mousse, bois ou résine imprimée en 3D) est créé, reproduisant le diamètre extérieur, la bride, les trous de boulons et le profil des dents de la couronne dentée (simplifié pour le moulage). Des marges de retrait (1,5 à 2,5 %) sont ajoutées, avec des marges plus importantes pour les sections épaisses.
Moulage:
Un moule en sable lié à la résine est préparé, le modèle étant positionné pour former la surface extérieure et la bride de l'engrenage. Des noyaux sont utilisés pour créer l'alésage intérieur et les trous de boulons, garantissant ainsi l'uniformité de l'épaisseur de paroi (tolérance ± 3 mm).
Fondre et couler:
L'acier moulé est fondu dans un four à arc électrique 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 réalisé à 1480–1520°C à l'aide d'une poche, avec un débit contrôlé (50–100 kg/s) pour remplir la cavité du moule sans turbulence, minimisant ainsi la porosité des dents de l'engrenage.
Traitement thermique:
Normalisation:Chauffage à 850–900 °C pendant 4 à 6 heures, suivi d'un refroidissement à l'air pour affiner la structure du grain et réduire les contraintes internes.
Trempe:Chauffage à 600–650 °C pendant 3 à 5 heures pour réduire la dureté à 180–230 HBW, améliorant l'usinabilité tout en maintenant la résistance.
4. Processus d'usinage et de fabrication
Usinage grossier:
La couronne dentée moulée est montée sur un tour vertical CNC pour usiner le diamètre extérieur, l'alésage intérieur et la bride, laissant une surépaisseur de finition de 5 à 10 mm. Les dimensions clés (par exemple, la planéité de la bride) sont contrôlées à ± 1 mm.
Usinage des dents:
Découpe grossièreLes dents sont ébauchées à l'aide d'une fraise-mère à commande numérique, ce qui permet d'éliminer l'excédent de matière tout en suivant le profil en développante ou trapézoïdal. Pour les engrenages de grande taille, une fraise-denture peut être utilisée pour les dents intérieures.
Meulage de finition:Les dents sont rectifiées avec précision à l'aide d'une rectifieuse à engrenages pour obtenir un profil de dent précis (tolérance ISO 8–10), un pas (± 0,05 mm) et une rugosité de surface (Ra 1,6 μm) pour un engrènement lisse.
Usinage de filetages et de brides:
Les filetages trapézoïdaux (le cas échéant) sont coupés à l'aide d'une fraiseuse à fileter CNC, avec une précision de pas et de pas (± 0,1 mm) pour assurer un mouvement vertical fluide.
La bride de montage est usinée à l'aide d'une rectifieuse CNC pour obtenir une planéité (≤ 0,05 mm/m) et une perpendicularité par rapport à l'axe de l'engrenage (≤ 0,1 mm/100 mm). Les trous de boulons sont percés et taraudés selon une tolérance de classe 6H.
Forage du canal de lubrification:
Les trous d'huile axiaux et radiaux (φ5–φ10 mm) sont percés à l'aide de machines de perçage de trous profonds CNC, avec une précision de positionnement (± 0,2 mm) pour garantir que le lubrifiant atteigne les racines des dents et les surfaces filetées.
Traitement de surface:
Les surfaces des dents sont carburées et trempées jusqu'à une profondeur de 1 à 2 mm, atteignant une dureté HRC 58 à 62 pour améliorer la résistance à l'usure.
Les surfaces non dentaires sont recouvertes de peinture époxy (100 à 150 μm d'épaisseur) pour résister à la corrosion dans les environnements miniers.
5. Processus de contrôle qualité
Essais de matériaux:
L'analyse de la composition chimique (spectrométrie) confirme la conformité aux normes ZG42CrMo (C 0,38–0,45 %, Cr 0,9–1,2 %).
Les essais de traction sur des échantillons moulés vérifient une résistance à la traction ≥ 750 MPa et un allongement ≥ 12 %.
Contrôles de précision dimensionnelle:
Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) inspecte les dimensions des engrenages : diamètre extérieur (± 0,5 mm), pas des dents et paramètres du filetage.
Un centre de mesure d'engrenages vérifie le profil des dents, l'angle d'hélice et l'écart de pas, garantissant ainsi la conformité aux normes ISO 8.
Essais d'intégrité structurelle:
Les tests par ultrasons (UT) détectent les défauts internes dans le corps de l'engrenage et la bride, tous les pores de retrait >φ5 mm étant rejetés.
Le test par particules magnétiques (MPT) vérifie les fissures de surface dans les racines des dents, les trous de boulons et les racines des filetages, avec des défauts linéaires de 1 mm entraînant un rejet.
Essais de performance mécanique:
Les tests de dureté (Rockwell) garantissent que les surfaces des dents ont un HRC de 58 à 62 et que le noyau a un HBW de 180 à 230.
Les tests de charge impliquent l'application de 120 % du couple nominal via un testeur d'engrenages hydraulique, sans déformation ni fissuration des dents autorisées.
Tests fonctionnels:
Un montage d'essai avec le bol et l'entraînement de réglage vérifie la rotation en douceur : l'engrenage s'engrène avec le pignon sans blocage et le bol se déplace verticalement de manière uniforme.
Les mécanismes de verrouillage sont testés pour garantir qu'ils maintiennent la position réglée sous 150 % de la charge de fonctionnement.
Grâce à ces processus de fabrication et de contrôle qualité, l'engrenage de réglage atteint la précision, la résistance et la fiabilité requises pour permettre des ajustements précis et répétables de l'espace de concassage, garantissant une taille de produit constante et un fonctionnement efficace dans les concasseurs à cône pour l'exploitation minière et le traitement des agrégats.
