Trasmissione di potenza: Conversione della rotazione ad alta velocità del motore (in genere 1450 giri/min per i motori elettrici) nel movimento a bassa velocità e ad alta coppia richiesto dall'ingranaggio a vite, che aziona il movimento oscillante del cono mobile.
Amplificazione della coppia: Funziona come un riduttore di velocità (rapporto di trasmissione da 5:1 a 8:1) per moltiplicare la coppia, consentendo al frantoio di gestire materiali duri come granito o basalto.
Meshing di precisione: Mantenimento di un innesto stabile con l'ingranaggio a sfere per garantire un funzionamento regolare, riducendo vibrazioni e rumore durante la frantumazione.
denti dell'ingranaggio: Denti a evolvente esterna (modulo 6-16, a seconda delle dimensioni del frantoio) con un angolo di pressione di 20°, progettati per ingranare con l'ingranaggio di testa. Il profilo del dente include un raggio di raccordo alla radice per ridurre la concentrazione delle sollecitazioni.
Corpo dell'albero: Un albero cilindrico integrato con l'ingranaggio, con un'estremità collegata al motore tramite un giunto (ad esempio, giunto flessibile o idraulico) e l'altra supportata da cuscinetti (a rulli o a sfere). I diametri degli alberi variano da 50 mm a 300 mm, con cave per chiavette o scanalature per la trasmissione della coppia.
Perni dei cuscinetti: Sezioni cilindriche lavorate con precisione sull'albero su cui sono montati i cuscinetti, con tolleranze ristrette (IT5–IT6) per garantire una rotazione fluida e una scentratura minima.
Spalle o colletti: Proiezioni assiali sull'albero che posizionano i cuscinetti e impediscono il movimento assiale durante il funzionamento.
Fori di lubrificazione: Piccoli fori praticati che conducono ai denti degli ingranaggi e ai perni dei cuscinetti, erogando olio o grasso per ridurre l'attrito e l'usura.
Scanalatura o scanalatura: Una fessura o una serie di creste sull'estremità dell'albero che si accoppia con l'accoppiamento del motore, garantendo il trasferimento della coppia senza slittamenti.
Selezione dei materiali:
Si preferisce l'acciaio fuso legato ad alta resistenza (ZG40CrNiMo), che offre una resistenza alla trazione ≥800 MPa e una tenacità all'impatto ≥60 J/cm² per resistere ai carichi ciclici.
Creazione di modelli:
Viene creato un modello in schiuma o legno a grandezza naturale, che riproduce i denti degli ingranaggi, l'albero e i perni. Vengono aggiunti dei ritiri (2-2,5%) per compensare la contrazione dovuta al raffreddamento.
Stampaggio:
Attorno al modello vengono realizzati degli stampi in sabbia legati con resina, con un'anima in sabbia per l'albero cavo (se applicabile). La cavità dello stampo viene rivestita con un rivestimento refrattario per garantire una superficie liscia.
Fusione e colata:
La lega viene fusa in un forno ad arco elettrico a 1550–1600°C, con una composizione chimica controllata a C 0,38–0,45%, Cr 0,8–1,1%, Ni 1,2–1,5% e Mo 0,2–0,3%.
La colata viene effettuata a 1500–1530 °C utilizzando una siviera di colata dal basso per ridurre al minimo la turbolenza e garantire il riempimento completo dello stampo.
Raffreddamento e shakeout:
Il getto viene raffreddato nello stampo per 48-72 ore per ridurre lo stress termico, quindi rimosso tramite vibrazione. I residui di sabbia vengono rimossi mediante pallinatura.
Trattamento termico:
La normalizzazione (880–920°C, raffreddata ad aria) affina la struttura del grano, seguita dalla tempra (600–650°C) per ottenere una durezza di 220–250 HBW, migliorando la lavorabilità.
Ispezione della fusione:
L'ispezione visiva e il test con liquido penetrante (DPT) verificano la presenza di crepe o soffiature superficiali.
I test a ultrasuoni (UT) rilevano difetti interni, entro limiti rigorosi (nessun difetto >φ2 mm nei denti degli ingranaggi o nel nucleo dell'albero).
Forgiatura:
Una billetta di acciaio (40CrNiMoA) viene riscaldata a 1100–1200 °C e forgiata in una forma grezza di albero-ingranaggio utilizzando una pressa idraulica, migliorando il flusso dei grani e le proprietà meccaniche.
Lavorazione grezza:
Il pezzo grezzo forgiato viene tornito su un tornio CNC per lavorare il diametro esterno dell'albero, le spalle e i perni dei cuscinetti, lasciando 2-3 mm di tolleranza di finitura.
I denti degli ingranaggi vengono grezzi utilizzando una macchina dentatrice, con una tolleranza di 0,5 mm per la finitura.
Trattamento termico:
Cementazione: i denti degli ingranaggi e la superficie dell'albero vengono cementati a 900–930 °C per 6–10 ore per creare uno strato duro (spessore 0,8–1,2 mm), migliorando la resistenza all'usura.
Tempra e rinvenimento: temprato in olio a 850–880°C, quindi rinvenuto a 180–200°C per ottenere una durezza superficiale HRC 58–62 (denti) e una durezza del nucleo HRC 30–35 (albero).
Lavorazione di finitura:
I denti degli ingranaggi vengono rettificati utilizzando una rettificatrice per ingranaggi con una precisione AGMA 7–8, con una deviazione del profilo del dente ≤0,015 mm e una rugosità superficiale Ra0,8 μm.
I perni dei cuscinetti sono rettificati con precisione secondo la tolleranza IT5, con rotondità ≤0,005 mm e rugosità superficiale Ra0,4 μm per garantire un funzionamento regolare dei cuscinetti.
Le sedi per chiavette o scanalature vengono brocciate con tolleranze ristrette (larghezza ±0,01 mm) per un accoppiamento sicuro.
Sbavatura e lucidatura:
I bordi dei denti vengono sbavati utilizzando una spazzola o una mola abrasiva per evitare la concentrazione di sollecitazioni.
I fori di lubrificazione sono svasati e lucidati per evitare ostruzioni al flusso dell'olio.
Validazione del materiale:
L'analisi chimica (spettrometria) conferma la composizione della lega (ad esempio, 40CrNiMoA: C 0,37–0,44%, Ni 1,25–1,65%, Mo 0,15–0,25%).
Le prove di trazione sui campioni forgiati verificano la resistenza allo snervamento (≥835 MPa) e l'allungamento (≥12%).
Controlli di precisione dimensionale:
Una macchina di misura a coordinate (CMM) ispeziona i parametri degli ingranaggi: errore di passo (≤0,02 mm), spessore del dente (±0,01 mm) e eccentricità dell'albero (≤0,02 mm).
La concentricità dei perni dei cuscinetti rispetto all'asse dell'ingranaggio (≤0,01 mm) viene verificata mediante un comparatore a quadrante.
Test di durezza e microstruttura:
La durezza superficiale dei denti viene misurata utilizzando un tester Rockwell (HRC 58–62 richiesti).
L'analisi metallografica garantisce una profondità uniforme dello strato cementato e nessuna eccessiva austenite residua.
Test delle prestazioni dinamiche:
Test di accoppiamento: il pignone viene accoppiato a un ingranaggio a sfere su un banco di prova per misurare il rumore (≤80 dB alla velocità nominale) e le vibrazioni (≤0,05 mm/s).
Prova di sovraccarico: funzionamento al 120% della coppia nominale per 2 ore per verificare la deformazione dei denti o il surriscaldamento dei cuscinetti.
Prove non distruttive (NDT):
Il test delle particelle magnetiche (MPT) rileva crepe superficiali nei denti, nelle spalle degli alberi e nelle sedi delle chiavette.
Il test a ultrasuoni (UT) ispeziona il nucleo dell'albero per individuare difetti interni (nessun difetto >φ2 mm).
Ispezione finale:
Prima dell'approvazione viene effettuato un audit completo dei rapporti di prova, inclusi i certificati dei materiali e i registri dimensionali.
Il pignone è contrassegnato con il numero di parte, la durezza e la data di ispezione per la tracciabilità.
