Cet article détaille le manchon d'arbre principal des concasseurs à cône, un composant essentiel situé entre l'arbre principal et l'ensemble excentrique. Il assure principalement le support radial, la réduction des frottements, la répartition des charges et la rétention de la lubrification. Ce composant se compose du corps du manchon, de l'alésage intérieur, de la surface extérieure, des canaux de lubrification, de la bride (sur certains modèles) et des rainures indicatrices d'usure, chacun présentant des caractéristiques structurelles spécifiques. Le procédé de moulage du corps du manchon en bronze est détaillé, incluant l'ionisation du matériau (bronze phosphoreux), la création de modèles, le moulage, la fusion, la coulée, le traitement thermique et l'inspection. Le procédé d'usinage et de fabrication est également décrit, couvrant l'ébauche et la finition, le traitement de surface et la préparation de l'assemblage. De plus, des mesures de contrôle qualité sont spécifiées, telles que la validation des matériaux, les contrôles de précision dimensionnelle, l'inspection de la qualité de surface, les tests fonctionnels et les tests de résistance à l'usure. Ces procédés garantissent que le manchon d'arbre principal offre un support fiable et une réduction des frottements, améliorant ainsi l'efficacité et la durée de vie du concasseur à cône sous de fortes charges.
Introduction détaillée au composant du manchon de l'arbre principal du concasseur à cône
1. Fonction et rôle du manchon d'arbre principal
Le manchon d'arbre principal (également appelé bague d'arbre principal) est un composant essentiel des concasseurs à cône. Il est placé entre l'arbre principal et l'ensemble excentrique. Ses principales fonctions sont les suivantes :
Support radial:Stabilisation de l'arbre principal pendant la rotation à grande vitesse, assurant un alignement concentrique avec le manchon excentrique pour éviter les oscillations.
Réduction de la friction: Agissant comme une interface résistante à l'usure entre l'arbre principal rotatif et les composants fixes ou semi-stationnaires, minimisant le contact métal sur métal.
Répartition de la charge:Absorbe les forces radiales générées lors de l'écrasement, protégeant l'arbre principal des contraintes excessives et des défaillances prématurées.
Rétention de lubrification:Contenant des lubrifiants dans le jeu entre le manchon et l'arbre, maintenant un film d'huile hydrodynamique pour un fonctionnement en douceur.
2. Composition et structure du manchon de l'arbre principal
Le manchon d'arbre principal est généralement un composant creux cylindrique ou conique avec des dimensions internes et externes précises, composé de :
Corps de la manche: La structure cylindrique du noyau est généralement constituée de bronze coulé à haute résistance (par exemple, CuSn10Pb1) ou d'acier allié (42CrMo) avec une surface résistante à l'usure. Sa longueur et son épaisseur varient selon le modèle de concasseur, en fonction du diamètre de l'arbre principal et des exigences de charge.
Alésage intérieur: Un trou central usiné avec précision s'insérant sur l'arbre principal avec un jeu contrôlé (0,1–0,3 mm), permettant la rotation tout en préservant le film lubrifiant. L'alésage peut comporter des rainures en spirale ou des poches d'huile pour améliorer la distribution du lubrifiant.
Surface extérieure:Usiné pour s'adapter étroitement au manchon ou au cadre excentrique, souvent avec un profil conique (1:10 ou 1:20) pour un ajustement serré, empêchant le mouvement relatif sous charge.
Canaux de lubrification:Trous axiaux ou radiaux percés à travers le manchon pour acheminer l'huile du système de lubrification principal vers l'alésage intérieur, assurant une lubrification continue à l'interface arbre-manchon.
Bride ou collier (dans certains modèles):Une projection radiale à une extrémité pour positionner axialement le manchon, empêchant le déplacement axial pendant le fonctionnement.
Rainures d'indicateur d'usure: rainures circonférentielles peu profondes sur l'alésage intérieur pour indiquer visuellement les niveaux d'usure - lorsque les rainures sont usées, le manchon doit être remplacé.
3. Processus de moulage du corps du manchon
Pour les manchons en bronze (les plus courants en raison de leurs excellentes propriétés antifriction), le processus de coulée est le suivant :
Sélection des matériauxLe bronze phosphoreux (CuSn10Pb1) est privilégié pour sa grande résistance à l'usure, sa bonne conductivité thermique et sa compatibilité avec les arbres en acier. Il contient 10 % d'étain (Sn), 1 % de plomb (Pb) et le reste de cuivre (Cu) pour une usinabilité optimale.
Création de modèlesUn modèle en métal ou en cire est créé pour reproduire la géométrie du manchon, y compris l'alésage intérieur, la surface extérieure et les canaux de lubrification. Pour la fonderie à la cire perdue (utilisée pour les conceptions complexes), les modèles en cire sont assemblés sur une carotte.
Moulage:
Pour le moulage au sable : des moules en sable liés à la résine sont formés autour du modèle, avec un noyau pour façonner l'alésage intérieur.
Pour le moulage à la cire perdue : les modèles en cire sont recouverts d'une suspension de céramique, séchés pour former une coque, puis fondus pour laisser un moule en céramique creux.
Fondre et couler: Le bronze est fondu dans un four à induction à 1 080–1 120 °C. Le métal en fusion est versé dans le moule par gravité ou sous pression, assurant ainsi le remplissage complet des sections minces (par exemple, les bords des brides).
Refroidissement et secouageLa pièce refroidit à température ambiante, puis est démoulée. Les pièces moulées au sable sont soumises à un grenaillage pour éliminer le sable résiduel ; les pièces moulées à la cire perdue sont soumises à un retrait des coquilles en céramique par vibration ou jet d'eau.
Traitement thermique:Les manchons en bronze sont recuits à 600–650 °C pendant 1 à 2 heures, puis refroidis à l'air pour soulager les contraintes internes et améliorer l'usinabilité.
Inspection de moulageContrôle visuel des défauts de surface (porosité, fissures ou remplissage incomplet). Le contrôle par ultrasons (UT) détecte les défauts internes et garantit l'absence de défauts supérieurs à φ1 mm dans les zones porteuses critiques.
4. Processus d'usinage et de fabrication
Usinage grossier:
La surface extérieure et la bride (si présente) sont tournées pour éliminer l'excès de matière, laissant une marge de finition de 0,5 à 1 mm.
L'alésage intérieur est grossièrement percé et alésé à la taille approximative, avec usinage initial des trous du canal de lubrification.
Usinage de finition:
Alésage intérieur : rodage de précision pour atteindre la tolérance IT6, avec une rugosité de surface de Ra0,4–0,8 µm pour réduire les frottements. Les rainures hélicoïdales (si nécessaire) sont réalisées sur un tour CNC équipé d'un outil de rainurage, avec une profondeur et un pas contrôlés à ± 0,02 mm.
Surface extérieure : Rectifiée selon un profil conique ou cylindrique (selon la conception) avec une tolérance IT7, garantissant un ajustement parfait avec le manchon excentrique. Les surfaces coniques sont vérifiées à l'aide d'une jauge conique.
Canaux de lubrification : percés et taraudés pour se connecter au système de lubrification du concasseur, avec des bords ébavurés pour éviter l'obstruction du flux d'huile.
Traitement de surface:
L'alésage intérieur peut être recouvert d'un lubrifiant solide (par exemple, du bisulfure de molybdène) ou galvanisé avec du chrome dur (5 à 10 μm d'épaisseur) pour améliorer la résistance à l'usure.
La surface extérieure est polie pour éliminer les bavures et assurer un ajustement serré approprié avec les composants d'accouplement.
Préparation de l'assemblage:
Le manchon est chauffé (200–300 °C) pour élargir son diamètre extérieur afin de l'ajuster par pression dans le manchon excentrique (ajustement par frettage).
Après refroidissement, le jeu de l'alésage intérieur avec l'arbre principal est mesuré à l'aide de jauges d'épaisseur pour garantir qu'il est conforme aux spécifications (0,1 à 0,3 mm).
5. Processus de contrôle qualité
Validation des matériaux: L'analyse spectrométrique confirme la composition du bronze (Cu : 88–90 %, Sn : 9–11 %, Pb : 0,5–1,5 %). Les tests de dureté (80–100 HBW) garantissent que les propriétés du matériau sont conformes aux normes.
Contrôles de précision dimensionnelle:
La machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) vérifie le diamètre intérieur de l'alésage, le diamètre extérieur, l'angle de conicité et les dimensions de la rainure.
La rondeur de l'alésage intérieur est mesurée à l'aide d'un testeur de rondeur, nécessitant un écart ≤ 0,005 mm.
Inspection de la qualité de surface:
La rugosité de la surface de l'alésage intérieur est vérifiée à l'aide d'un profilomètre, garantissant que Ra ≤ 0,8 μm.
Les tests visuels et par ressuage (DPT) détectent les fissures ou les rayures sur les surfaces critiques.
Tests fonctionnels:
Vérification du jeu : le manchon est monté à titre d'essai sur un arbre d'essai pour confirmer le jeu radial dans la plage de conception.
Test de débit de lubrification : l'huile est pompée à travers des canaux pour assurer un écoulement sans obstruction vers les rainures de l'alésage intérieur.
Test de résistance à l'usure:
Un échantillon de manchon subit un test d'usure accéléré dans des conditions de charge et de vitesse simulées, vérifiant un taux d'usure ≤ 0,01 mm/100 heures.
La fabrication précise du manchon de l'arbre principal et le contrôle qualité strict garantissent un support fiable et une réduction des frottements, contribuant directement à l'efficacité et à la durée de vie du concasseur à cône sous de lourdes charges de concassage.
