В данной статье подробно описывается втулка главного вала конусных дробилок – важнейший компонент, расположенный между главным валом и эксцентриковым узлом. Её основные функции – радиальная поддержка, снижение трения, распределение нагрузки и удержание смазки. Компонент состоит из корпуса втулки, внутреннего отверстия, наружной поверхности, каналов смазки, фланца (в некоторых исполнениях) и канавок индикатора износа, каждый из которых имеет свои специфические конструктивные особенности. Подробно описан процесс литья бронзового корпуса втулки, включая ионизацию материала (фосфористая бронза), изготовление модели, формовку, плавку, заливку, термическую обработку и контроль. Также описан процесс механической обработки и изготовления, включающий черновую и чистовую обработку, обработку поверхности и подготовку к сборке. Кроме того, указаны меры контроля качества, такие как проверка материалов, проверка точности размеров, контроль качества поверхности, функциональные испытания и испытания на износостойкость. Эти процессы гарантируют, что втулка главного вала обеспечивает надёжную поддержку и снижение трения, повышая эффективность и срок службы конусной дробилки при высоких нагрузках.
Подробное описание компонента втулки главного вала конусной дробилки
1. Функция и роль втулки главного вала
Втулка главного вала (также называемая втулкой главного вала) — важнейший компонент конусных дробилок, расположенный между главным валом и эксцентриковым узлом. Её основные функции включают:
Радиальная поддержка: Стабилизация главного вала при высокоскоростном вращении, обеспечение концентрического совмещения с эксцентриковой втулкой для предотвращения биения.
Уменьшение трения: выполняет функцию износостойкого интерфейса между вращающимся главным валом и неподвижными или полустационарными компонентами, сводя к минимуму контакт металла с металлом.
Распределение нагрузки: Поглощение радиальных сил, возникающих во время дробления, защита главного вала от чрезмерной нагрузки и преждевременного выхода из строя.
Удержание смазки: Содержит смазочные материалы в зазоре между втулкой и валом, поддерживает гидродинамическую масляную пленку для плавной работы.
2. Состав и конструкция втулки главного вала
Втулка главного вала обычно представляет собой цилиндрическую или коническую полую деталь с точными внутренними и внешними размерами, состоящую из:
Рукав Тело: Цилиндрическая конструкция сердечника, обычно изготавливаемая из высокопрочной литой бронзы (например, CuSn10Pb1) или легированной стали (42CrMo) с износостойкой поверхностью. Длина и толщина сердечника варьируются в зависимости от модели дробилки в соответствии с диаметром главного вала и требуемой нагрузкой.
Внутреннее отверстие: прецизионно обработанное центральное отверстие, которое устанавливается на главный вал с контролируемым зазором (0,1–0,3 мм), что обеспечивает вращение с сохранением смазочной пленки. Отверстие может иметь спиральные канавки или масляные карманы для лучшего распределения смазки.
Внешняя поверхность: Обработаны для плотной посадки в эксцентриковую втулку или раму, часто с коническим профилем (1:10 или 1:20) для посадки с натягом, предотвращая относительное перемещение под нагрузкой.
Каналы смазки: Осевые или радиальные отверстия, просверленные во втулке, для подачи масла из основной системы смазки во внутреннее отверстие, что обеспечивает непрерывную смазку в зоне соединения вала и втулки.
Фланец или воротник (в некоторых конструкциях): Радиальный выступ на одном конце для осевой фиксации втулки, предотвращая осевое смещение во время работы.
Канавки индикации износа: неглубокие кольцевые канавки на внутреннем отверстии для визуального определения степени износа — когда канавки изнашиваются, втулку необходимо заменить.
3. Процесс литья корпуса втулки
Для бронзовых гильз (наиболее распространенных из-за превосходных антифрикционных свойств) процесс литья выглядит следующим образом:
Выбор материала: Фосфористая бронза (CuSn10Pb1) предпочтительна благодаря высокой износостойкости, хорошей теплопроводности и совместимости со стальными валами. Она содержит 10% олова (Сн), 1% свинца (свинец) и остальное количество меди (Cu) для оптимальной обрабатываемости.
Изготовление выкроек: Создаётся металлическая или восковая модель, повторяющая геометрию втулки, включая внутреннее отверстие, внешнюю поверхность и каналы смазки. При литье по выплавляемым моделям (используется для сложных конструкций) восковые модели собираются на литнике.
Формование:
Для литья в песчаные формы: вокруг модели формируются песчаные формы со связующим веществом из смолы, а также стержень для придания формы внутреннему отверстию.
Для литья по выплавляемым моделям: восковые модели покрываются керамической суспензией, высушиваются для образования оболочки, затем выплавляются, в результате чего остается полая керамическая форма.
Плавка и заливка: Бронзу плавят в индукционной печи при температуре 1080–1120 °C. Расплавленный металл заливают в форму под действием силы тяжести или давления, обеспечивая полное заполнение тонких участков (например, кромок фланцев).
Охлаждение и вытряхивание: Отливка охлаждается до комнатной температуры, затем извлекается из формы. Отливки в песчаные формы подвергаются дробеструйной обработке для удаления остатков песка; отливки по выплавляемым моделям подвергаются удалению керамической оболочки с помощью вибрации или гидроструи.
Термическая обработка: Бронзовые втулки отжигают при температуре 600–650 °C в течение 1–2 часов, затем охлаждают на воздухе для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости.
Инспекция литья: Визуальный контроль поверхностных дефектов (пористости, трещин, неполного заполнения). Ультразвуковой контроль (УЗК) выявляет внутренние дефекты, гарантируя отсутствие дефектов размером более φ1 мм в критических несущих нагрузках.
4. Процесс обработки и изготовления
Черновая обработка:
Наружная поверхность и фланец (при наличии) обтачиваются для удаления излишков материала, оставляя припуск на чистовую обработку 0,5–1 мм.
Внутреннее отверстие грубо просверлено и расширено до приблизительного размера с предварительной обработкой отверстий под смазочные каналы.
Чистовая обработка:
Внутреннее отверстие: прецизионно отхонинговано до уровня IT6, шероховатость поверхности Ра0,4–0,8 мкм для снижения трения. Спиральные канавки (при необходимости) нарезаются на токарном станке с ЧПУ с использованием канавочного резца с точностью ±0,02 мм.
Наружная поверхность: шлифована до конического или цилиндрического профиля (в зависимости от конструкции) с допуском IT7, обеспечивающим плотное прилегание к эксцентриковой втулке. Конические поверхности проверяются с помощью конусного калибра.
Каналы смазки: просверлены и нарезаны резьбой для соединения с системой смазки дробилки, с зачищенными краями для предотвращения препятствий потоку масла.
Обработка поверхности:
Внутреннее отверстие может быть покрыто твердой смазкой (например, дисульфидом молибдена) или гальванизировано твердым хромом (толщиной 5–10 мкм) для повышения износостойкости.
Внешняя поверхность полируется для удаления заусенцев и обеспечения надлежащего натяга с сопрягаемыми деталями.
Подготовка к сборке:
Втулка нагревается (200–300 °C) для расширения ее наружного диаметра и запрессовки в эксцентриковую втулку (горячая посадка).
После охлаждения зазор внутреннего отверстия с главным валом измеряется с помощью щупов, чтобы убедиться в его соответствии техническим требованиям (0,1–0,3 мм).
5. Процессы контроля качества
Проверка материалов: Спектрометрический анализ подтверждает состав бронзы (Cu: 88–90%, Сн: 9–11%, свинец: 0,5–1,5%). Испытание на твёрдость (80–100 HBW) подтверждает соответствие свойств материала стандартам.
Проверка точности размеров:
Координатно-измерительная машина (КИМ) проверяет внутренний диаметр отверстия, наружный диаметр, угол конусности и размеры канавки.
Округлость внутреннего отверстия измеряется с помощью прибора для проверки круглости, допускающее отклонение ≤0,005 мм.
Проверка качества поверхности:
Шероховатость внутренней поверхности отверстия проверяют профилометром, обеспечивая Ра ≤0,8 мкм.
Визуальный контроль и контроль методом проникающей краски (АКДС) позволяют обнаружить трещины и царапины на критических поверхностях.
Функциональное тестирование:
Проверка зазора: втулка предварительно устанавливается на испытательный вал для подтверждения радиального зазора в пределах проектного диапазона.
Испытание потока смазки: масло прокачивается через каналы, чтобы обеспечить беспрепятственный поток к внутренним канавкам отверстия.
Испытание на износостойкость:
Образец втулки проходит ускоренные испытания на износ в условиях имитации нагрузки и скорости, подтверждая скорость износа ≤0,01 мм/100 часов.
Точное изготовление и строгий контроль качества втулки главного вала гарантируют надежную опору и снижение трения, что напрямую влияет на эффективность и срок службы конусной дробилки при высоких дробящих нагрузках.
