La butée du concasseur à cône, composant essentiel supportant des charges axiales (jusqu'à des milliers de kilonewtons) au bas de l'arbre principal ou entre la bague de réglage et le châssis, supporte les forces verticales, assure une rotation fluide, maintient l'alignement et s'intègre aux systèmes de lubrification. Elle fonctionne à une vitesse de rotation de 500 à 1 500 tr/min, exigeant une résistance et une précision élevées.
Composé d'une bague de butée en 42CrMo (surface HRC 50–55), de patins de butée en babbitt/bronze, d'un boîtier en fonte/acier, d'éléments de lubrification, de dispositifs de positionnement et de joints, il forme un ensemble robuste.
La fabrication comprend le forgeage et le traitement thermique du collier, le moulage/collage du régule sur l'acier pour les plaquettes, et le moulage au sable du boîtier, suivis d'un usinage de précision. L'assemblage comprend l'installation des plaquettes, l'intégration de la lubrification et les contrôles d'alignement.
Le contrôle qualité couvre les essais de matériaux, les contrôles dimensionnels, les CND (UT, MPT), les essais de performance (charge, frottement) et la validation de la lubrification. Ces éléments garantissent un fonctionnement fiable dans les secteurs de l'exploitation minière et du traitement des granulats.
Introduction détaillée au composant de palier de butée du concasseur à cône
1. Fonction et rôle du palier de butée
La butée du concasseur à cône est un composant porteur essentiel, situé au bas de l'arbre principal ou entre la bague de réglage et le châssis. Elle est conçue pour supporter les charges axiales générées pendant le processus de concassage. Ses principales fonctions sont les suivantes :
Support de charge axiale:Absorption des forces verticales (jusqu'à des milliers de kilonewtons) du cône en mouvement, de l'arbre principal et de l'écrasement du matériau, empêchant le déplacement axial des composants clés.
Facilitation de rotation:Permettant une rotation en douceur de l'arbre principal ou de la bague de réglage tout en maintenant la stabilité axiale, réduisant ainsi les frottements et les pertes d'énergie.
Entretien de l'alignement: Assurer que l'arbre principal reste concentrique avec le châssis, évitant ainsi tout désalignement qui pourrait provoquer une usure inégale du manteau, du concave ou d'autres composants.
Intégration de la lubrification: Travaille avec le système de lubrification pour répartir l'huile uniformément sur les surfaces de contact, minimisant ainsi l'usure et la génération de chaleur sous des charges élevées.
Fonctionnant dans un environnement à charge élevée et à grande vitesse (500 à 1 500 tr/min), le palier de butée nécessite une résistance à la compression, une résistance à l'usure et une précision dimensionnelle exceptionnelles pour garantir une fiabilité à long terme.
2. Composition et structure du palier de butée
Le palier de butée est généralement un ensemble multi-composants composé de pièces rotatives et fixes, avec les composants clés suivants :
Collier de poussée (élément rotatif): Composant en forme de disque fixé à l'arbre principal, doté d'une surface de butée usinée avec précision (Ra0,8–1,6 μm) en contact avec les patins de palier. Il est fabriqué en acier allié haute résistance (par exemple, 42CrMo) avec une surface trempée (HRC 50–55).
Plaquettes de poussée (éléments stationnaires): Plaquettes segmentées ou circulaires (3 à 8 pièces) supportant les charges axiales contre la bague de butée. Elles sont fabriquées en métal antifriction (à base d'étain : Sn 83 à 85 %, Sb 11 à 13 % %), en bronze (ZCuSn10Pb1) ou en matériaux bimétalliques à support acier avec revêtement anti-usure.
boîtier de roulementBoîtier cylindrique ou annulaire qui maintient les patins de butée en place, monté sur le châssis ou la bague de réglage. Fabriqué en fonte (HT300) ou en acier moulé (ZG270-500), il est doté de rainures pour la distribution du lubrifiant.
Système de lubrification:
Orifices d'entrée/sortie d'huile:Canaux dans le boîtier qui délivrent du lubrifiant sous pression (huile minérale ou graisse synthétique) aux surfaces de contact entre le collier et les plaquettes.
Rainures d'huile:Rainures circonférentielles ou radiales dans le boîtier du roulement ou sur les surfaces des plaquettes pour assurer une distribution uniforme de l'huile et éviter les frottements à sec.
Localisation des broches/clips:Dispositifs qui fixent les patins de butée dans le boîtier, empêchant la rotation ou le déplacement sous charge.
Éléments d'étanchéité: Joints toriques ou joints labyrinthes qui empêchent les fuites de lubrifiant et bloquent la contamination par la poussière, l'eau ou les particules de minerai.
3. Procédés de fabrication des composants clés
3.1 Collier de poussée (acier allié)
Sélection des matériaux:L'acier allié à haute résistance (42CrMo) est choisi pour son excellente résistance à la traction (≥1080 MPa) et sa ténacité aux chocs (≥60 J/cm²).
Forgeage:La billette d'acier est chauffée à 1100–1200 °C et forgée en forme de disque par forgeage à matrice ouverte, affinant la structure du grain et éliminant les défauts internes.
Traitement thermiqueUne trempe (850–880 °C, refroidissement à l'huile) suivie d'un revenu (550–600 °C) permet d'obtenir une dureté à cœur de 28 à 35 HRC. La surface de butée est trempée par induction à 50–55 HRC pour une meilleure résistance à l'usure.
Usinage:Les procédés de tournage et de rectification CNC permettent d'obtenir une planéité (≤ 0,01 mm/m) et une rugosité de surface (Ra 0,8 μm) sur la surface de poussée, avec une tolérance dimensionnelle (± 0,02 mm) pour le diamètre extérieur.
3.2 Plaquettes de poussée (Babbitt Metal)
Sélection des matériaux:Le métal babbitt à base d'étain (alliage Sn-Sb-Cu) est utilisé pour son faible coefficient de frottement (≤ 0,1) et son excellente conformabilité aux désalignements mineurs.
FonderieLe métal antifriction est coulé sur une plaque de support en acier (Q235) par coulée centrifuge ou par gravité, formant un revêtement de 2 à 5 mm d'épaisseur. Le support en acier est pré-nettoyé et rendu rugueux pour assurer la liaison métallurgique.
UsinageLa surface du patin est rectifiée pour obtenir une planéité (≤ 0,02 mm/m) et une rugosité de surface (Ra 1,6 μm). Des rainures de lubrification sont fraisées dans la surface à une profondeur précise (0,5 à 1 mm).
3.3 Boîtier de roulement (fonte)
Sélection des matériaux:La fonte grise (HT300) est sélectionnée pour son bon amortissement des vibrations et son usinabilité, avec une résistance à la traction ≥ 300 MPa.
moulage au sable: Un moule en sable lié à la résine est utilisé pour couler le boîtier, dont les noyaux forment les canaux d'huile et les éléments de montage. La température de coulée est de 1 380 à 1 420 °C.
Traitement thermique:Le recuit à 550–600 °C soulage les contraintes de coulée, réduisant ainsi le risque de déformation lors de l'usinage.
Usinage:Les processus de fraisage et de perçage CNC créent des trous de montage, des orifices d'huile et des évidements de plaquettes, avec une tolérance dimensionnelle (± 0,1 mm) pour les caractéristiques critiques.
4. Assemblage et finition
Installation de la butée:Les coussinets sont pressés dans les évidements du boîtier avec un léger ajustement serré (0,01–0,03 mm) et fixés avec des goupilles de positionnement.
Intégration du système de lubrification:Les canaux d'huile sont nettoyés et testés pour le débit, avec des joints installés pour éviter les fuites.
Alignement du collier de poussée:Le collier est monté sur l'arbre principal et vérifié pour la perpendicularité par rapport à l'axe de l'arbre (≤ 0,05 mm/m) à l'aide d'un indicateur à cadran.
Essai de faux-rond:Le roulement assemblé est tourné dans des conditions à vide pour mesurer le faux-rond radial et axial, garantissant des valeurs ≤ 0,05 mm.
5. Processus de contrôle qualité
Essais de matériauxL'analyse de la composition chimique (spectrométrie) vérifie la conformité de l'alliage (par exemple, 42CrMo, HT300). Les essais de dureté (Rockwell/Brinell) confirment que la dureté de surface et de cœur est conforme aux spécifications.
Contrôle dimensionnelLes machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) vérifient les dimensions critiques du collier, des patins et du boîtier, garantissant ainsi le respect des tolérances. La planéité et le parallélisme sont vérifiés à l'aide de plans optiques.
Contrôles non destructifs (CND):
Le contrôle par ultrasons (UT) détecte les défauts internes dans le collier de poussée (par exemple, fissures, inclusions).
Le test par particules magnétiques (MPT) inspecte la surface de poussée du collier à la recherche de fissures de surface.
Les tests de liaison (tests par ultrasons ou par pelage) garantissent la liaison du babbitt à l'acier dans les patins de butée (pas de délaminage).
Tests de performance:
Les tests de charge appliquent 120 % de la charge axiale nominale pendant 1 heure, en surveillant l'augmentation de la température (≤ 40 °C au-dessus de la température ambiante) et l'usure (≤ 0,01 mm).
Les tests de frottement mesurent le coefficient de frottement dans des conditions de fonctionnement simulées, nécessitant des valeurs ≤ 0,15 avec une lubrification appropriée.
Validation de la lubrification:Les tests de pression des canaux d'huile garantissent l'absence de blocages, avec des débits vérifiés pour répondre aux spécifications de conception.
Grâce à ces processus rigoureux de fabrication et de contrôle de qualité, le palier de butée du concasseur à cône supporte de manière fiable les charges axiales, assure une rotation en douceur et prolonge la durée de vie du concasseur, ce qui le rend essentiel pour un fonctionnement efficace dans l'exploitation minière et le traitement des agrégats.
