Кольцо-адаптер конусной дробилки, ключевой элемент между главным валом и подвижным конусом, передает крутящий момент и осевые нагрузки, компенсирует незначительные перекосы, защищает дорогостоящие детали и упрощает сборку. Оно работает в условиях высокого крутящего момента и циклических нагрузок, требуя прочности и точности.
Конструктивно он имеет конический корпус из легированной стали (40CrNiMoA или 45#) с прецизионной внутренней конусностью (от 1:10 до 1:20), наружную резьбу/фланец, шпоночный паз, смазочные канавки и позиционирующий буртик.
Изготовление осуществляется методом ковки (нагрев до 1150–1200°C, осадка/прошивка) или литья с последующей закалкой/отпуском (ХРК 28–35). Механическая обработка включает прецизионное шлифование конуса (Ра 0,8 мкм) и нарезание резьбы.
Контроль качества включает испытания материалов (состав, прочность на растяжение/удар), контроль размеров (КИМ, конусный калибр), неразрушающий контроль (УЗК, МРТ), испытания на крутящий момент/усталость и проверку сборки. Это гарантирует надежную передачу крутящего момента/нагрузки для эффективной работы дробилки.
Подробное описание компонента переходного кольца конусной дробилки
1. Функция и роль адаптерного кольца
Кольцо-адаптер конусной дробилки (также известное как переходное кольцо или соединительное кольцо) — это ключевой соединительный элемент, расположенный между главным валом и подвижным конусом, служащий механическим интерфейсом для передачи крутящего момента и осевых нагрузок. Его основные функции включают:
Передача нагрузки: Передача вращательного усилия от эксцентриковой втулки к подвижному конусу, обеспечивая синхронизированное движение во время дробления. Также распределяет осевые нагрузки от подвижного конуса на главный вал, предотвращая концентрацию напряжений в точке соединения.
Компенсация выравнивания: Допускается небольшая несоосность между главным валом и подвижным конусом (до 0,1 мм) из-за производственных допусков или эксплуатационного износа, что снижает вибрацию и продлевает срок службы компонентов.
Защита от износа: действует как сменный посредник, защищая главный вал и подвижный конус от прямого контакта, сводя к минимуму износ этих дорогостоящих компонентов.
Упрощение сборки: Упрощение установки и замены подвижного конуса за счет предоставления стандартизированного интерфейса подключения, что сокращает время обслуживания.
Работая в условиях высокого крутящего момента (до тысяч Н·м) и циклических нагрузок, адаптерное кольцо должно обладать высокой прочностью на растяжение, усталостной прочностью и точностью размеров для обеспечения надежной работы.
2. Состав и конструкция переходного кольца
Кольцо-адаптер обычно представляет собой кольцевой конический компонент с полым центром, имеющий следующие основные детали и конструктивные особенности:
Кольцо тела: цельная поковка или отливка из высокопрочной легированной стали (например, 40CrNiMoA) или среднеуглеродистой стали (45#), наружным диаметром от 300 до 1200 мм. Толщина стенки составляет 20–50 мм, внутренняя поверхность коническая, соответствующая форме главного вала.
Коническая внутренняя поверхность: Прецизионная коническая поверхность (конусность 1:10–1:20), сопрягающаяся с коническим концом главного вала, обеспечивает плотную посадку с натягом (0,02–0,05 мм) для передачи крутящего момента без проскальзывания. Шероховатость поверхности составляет Ра0,8–1,6 мкм.
Внешняя резьба/фланец: Наружная резьбовая секция или радиальный фланец на верхнем конце, который соединяется с подвижным конусом, с классом резьбы 6g или плоскостностью фланца (≤0,05 мм/м) для надежного крепления.
Шпоночный паз: Продольный паз или углубление на внутренней поверхности, в которое помещается шпонка, улучшающая передачу крутящего момента между адаптерным кольцом и главным валом. Размеры шпоночного паза соответствуют стандарту ИСО 4156 (например, допуск по ширине H9).
Смазочные канавки: Кольцевые канавки на конической внутренней поверхности, которые распределяют смазку во время сборки/разборки, уменьшая трение при установке или снятии кольца.
Плечо: Радиальный уступ на нижнем конце, ограничивающий осевое перемещение и обеспечивающий правильное расположение переходного кольца на главном валу. Заплечик имеет допуск перпендикулярности (≤0,03 мм/100 мм) относительно внутреннего конуса.
Маркировочные канавки: Небольшие углубления или лазерные отметки, указывающие ориентацию или вес для сбалансированной сборки, что имеет решающее значение для высокоскоростной работы.
3. Процесс изготовления переходного кольца
Учитывая высокие требования к нагрузке, адаптерное кольцо в основном изготавливается методом ковки, а для небольших изделий с низкими нагрузками используется литье:
Выбор материала:
Легированная сталь (40CrNiMoA): Рекомендуется для крупных дробилок, обладает прочностью на растяжение ≥980 МПа, пределом текучести ≥835 МПа и ударной вязкостью ≥60 Дж/см². Химический состав: C 0,37–0,44%, Кр 0,6–0,9%, Ни 1,2–1,6%, Мо 0,15–0,25%.
Среднеуглеродистая сталь (45#): Используется для колец меньшего размера с прочностью на растяжение ≥600 МПа и пределом текучести ≥355 МПа.
Ковка:
Стальную заготовку нагревают до 1150–1200 °C и проковывают в цилиндрическую или коническую заготовку методом свободной ковки, что позволяет измельчить зернистую структуру и улучшить механические свойства.
Процессы высадки и прокалывания создают полую сердцевину с грубой формой внешнего диаметра и конусности.
Термическая обработка:
Закалка и отпуск: Кованые заготовки нагревают до 820–860 °C, закаливают в масле, затем отпускают при 500–600 °C в течение 4–6 часов для достижения твердости ХРК 28–35, что обеспечивает баланс прочности и обрабатываемости.
Снятие стресса: После черновой обработки производится низкотемпературный отжиг (300–350 °C в течение 2 часов), который снимает остаточные напряжения от ковки и обработки.
Литье (для малых колец):
Литье в песчаные формы с использованием смоляной связки применяется при мелкосерийном производстве. Расплавленная сталь заливается при температуре 1500–1550 °C с последующей нормализацией для улучшения микроструктуры.
4. Процесс обработки и изготовления
Черновая обработка:
Кованая или литая заготовка устанавливается на токарный станок с ЧПУ для обработки наружного диаметра, внутреннего конуса (с припуском 1–2 мм) и буртика с допуском на размер (±0,5 мм).
Прецизионная обработка:
Коническая внутренняя поверхность: шлифование на коническом шлифовальном станке с ЧПУ для достижения заданной конусности (допуск ±0,01 мм/м) и шероховатости поверхности Ра0,8 мкм. Круглость контролируется до ≤0,01 мм.
Внешняя резьба/фланец: Резьба нарезается с помощью резьбонарезного станка с ЧПУ (допуск 6g), а фланцы шлифуются до плоскостности (≤0,05 мм/м) и перпендикулярности (≤0,03 мм/100 мм).
Шпоночный паз: Фрезеровано на фрезерном станке с ЧПУ с допуском по ширине H9 и допуском по глубине (±0,1 мм), что обеспечивает надлежащую посадку ключа.
Обработка смазочных канавок:
На внутреннем конусе протачиваются или фрезеруются канавки с точной глубиной (0,5–1 мм) и шагом (50–100 мм), что облегчает распределение смазки.
Обработка поверхности:
Наружная поверхность подвергается дробеструйной очистке для удаления окалины, а затем покрывается антикоррозийным маслом или краской. Внутренняя коническая поверхность может быть фосфатирована для улучшения смазочных свойств при сборке.
5. Процессы контроля качества
Испытание материалов:
Анализ химического состава (спектрометрия) подтверждает соответствие сплава (например, 40CrNiMoA).
Испытания на растяжение и удар на кованых образцах подтверждают механические свойства (предел прочности при растяжении ≥980 МПа, энергия удара ≥60 Дж).
Проверка точности размеров:
Координатно-измерительная машина (КИМ) проверяет конусность, внутренний/наружный диаметры и размеры шпоночного паза, обеспечивая соблюдение допусков.
Измеритель конусности и циферблатный индикатор проверяют соответствие внутреннего конуса проектным характеристикам.
Неразрушающий контроль (НК):
Ультразвуковой контроль (УЗК) выявляет внутренние дефекты в корпусе кольца, при этом любые трещины и включения размером >φ2 мм отбраковываются.
Магнитопорошковая дефектоскопия (МПД) позволяет выявить поверхностные трещины в резьбе, шпоночных пазах и заплечиках, а также линейные дефекты размером менее 0,5 мм, приводящие к отбраковке.
Испытание механических характеристик:
Испытание крутящего момента: Кольцо собирается с испытательным валом и подвергается 120% номинального крутящего момента, при этом не допускается проскальзывание или деформация.
Испытание на усталость: Образцы подвергаются циклическому нагружению (10⁶ циклов) при 70% предела текучести для обеспечения стойкости к усталостному разрушению.
Проверка сборки:
Пробная сборка с главным валом и подвижным конусом подтверждает правильность посадки: кольцо садится плотно, без заеданий, передача крутящего момента происходит плавно при испытательных нагрузках.
Благодаря этим процессам изготовления и контроля качества, адаптерное кольцо обеспечивает надежную передачу крутящего момента и нагрузки между главным валом и подвижным конусом, способствуя эффективной и стабильной работе конусной дробилки.
