Giunto per albero mulino a sfere

Introduzione dettagliata ai giunti per mulini a sfere

I. Funzioni e caratteristiche dei giunti dei mulini a sfere

• Elevata resistenza: in grado di sopportare coppie da migliaia a decine di migliaia di N·m;

• Resistenza all'usura e alla corrosione: adattabile ad ambienti polverosi e umidi;

• Prestazioni di buffering: riduzione degli impatti rigidi tra motore e cilindro;

• Facile manutenzione: comodo per l'installazione, lo smontaggio e la sostituzione delle parti vulnerabili.

II. Tipi comuni di giunti per mulini a sfere

1. Giunto a perno elastico

• Struttura: Composta da due semigiunti, perni elastici (in gomma o nylon) e deflettori.

• Caratteristiche: Struttura semplice, basso costo, in grado di compensare piccoli spostamenti radiali e angolari, con prestazioni di buffering moderate. Adatto a mulini a sfere di piccole e medie dimensioni.

2. Giunto a ingranaggi

• Struttura: Composto da due semigiunti con dentatura esterna e da una bussola esterna con dentatura interna. Il profilo dei denti è solitamente evolvente e la lubrificazione a grasso è solitamente prevista.

• Caratteristiche: Elevata capacità di carico (coppia fino a 10⁶ N·m o superiore), in grado di compensare grandi spostamenti radiali, assiali e angolari. Adatto per mulini a sfere di grandi dimensioni, ma richiede elevata precisione di installazione e lubrificazione regolare.

3. Giunto a membrana

• Struttura: collega due semigiunti tramite diaframmi metallici (ad esempio, acciaio inossidabile) con bulloni. Gli spostamenti vengono compensati tramite deformazione elastica dei diaframmi.

• Caratteristiche: Nessun gioco, nessuna necessità di lubrificazione, resistente alle alte e basse temperature. Adatto per applicazioni che richiedono un'elevata precisione di trasmissione (ad esempio, mulini a sfere in ceramica), ma con costi più elevati e una capacità di carico leggermente inferiore rispetto ai giunti a ingranaggi.

4. Giunto universale

• Struttura: composta da due giunti a forcella, un albero trasversale e cuscinetti, in grado di trasmettere coppia ad angoli ampi (≤35°).

• Caratteristiche: Adatto a condizioni di lavoro con grandi spostamenti degli assi, spesso utilizzato nei sistemi di trasmissione ausiliari dei mulini a sfere (ad esempio, meccanismi di regolazione dell'ingresso di alimentazione).

III. Processo di fabbricazione dei giunti per mulini a sfere

1. Selezione delle materie prime e pretrattamento

• Materiali: I semigiunti e i manicotti esterni sono in genere realizzati in acciaio legato strutturale ad alta resistenza (ad esempio, 42CrMo, 35CrNiMo), che richiede una resistenza alla trazione ≥800 MPa e una tenacità all'impatto ≥60 J/cm². Le superfici dei denti degli ingranaggi possono essere realizzate in 20CrMnTi (cementato e temprato) per migliorare la resistenza all'usura.

• Pretrattamento:

• Ispezione delle materie prime: analisi spettrale (per garantire una composizione qualificata) e rilevamento dei difetti (test ultrasonici per crepe interne);

• Fucinatura: riscaldamento della billetta di acciaio (1100-1200℃) e forgiatura (forgiatura a stampo aperto o forgiatura a stampo) per eliminare la porosità interna e raffinare i grani;

• Ricottura/normalizzazione: Ricottura dopo la forgiatura (650-700℃ per 4-6 ore, raffreddamento lento) per ridurre la durezza (≤250HBW) per la lavorazione successiva.

2. Lavorazione del grezzo (prendendo come esempio i semigiunti)

• Lavorazione sgrossatura:

• Tornitura: tornitura del cerchio esterno, del foro interno e della superficie terminale su un tornio, lasciando una tolleranza di lavorazione di 2-5 mm;

• Foratura: foratura dei fori per i bulloni (per il collegamento di membrane o ingranaggi) con una tolleranza di 1-2 mm.

• Trattamento termico:

• Tempra e rinvenimento: 42CrMo e materiali simili vengono sottoposti a tempra (tempra in olio a 850-880°C) + rinvenimento ad alta temperatura (550-600°C) per ottenere una durezza di 280-320HBW, garantendo la resistenza della matrice;

• Rinforzo della superficie del dente (per giunti a ingranaggi): i denti esterni in 20CrMnTi vengono sottoposti a cementazione (900-930°C, profondità dello strato cementato 1,5-3 mm) + tempra (tempra in olio a 850°C) + rinvenimento a bassa temperatura (180-200°C), ottenendo una durezza della superficie del dente di 58-62 HRC e una durezza del nucleo di 25-35 HRC.

3. Lavorazione di finitura

• Girando: Tornitura di precisione del perno, della superficie terminale e del foro corrispondente del semigiunto per garantire la precisione dimensionale (ad esempio, tolleranza del perno IT7-IT8, rugosità superficiale Ra≤1,6μm);

• Lavorazione del profilo del dente:

• Dentatura: lavorazione grezza del profilo del dente per garantire la precisione del passo (GB 10095 grado 7);

• Rasatura/levigatura: lavorazione di finitura della superficie del dente per ridurre la rugosità superficiale (Ra≤0,8μm);

• Per i materiali cementati come 20CrMnTi, è necessaria la rettifica degli ingranaggi dopo la cementazione per correggere la deformazione dovuta al trattamento termico, garantendo la precisione del profilo dei denti (GB 10095 Grado 6);

• Foratura e maschiatura: Lavorazione dei fori dei bulloni di collegamento (ad esempio, M20-M48) con precisione della filettatura pari a 6H.

4. Trattamento superficiale

• Superfici non dentali: dopo la sabbiatura per la rimozione della ruggine, applicare un primer (ad esempio, vernice epossidica ricca di zinco) e una finitura (ad esempio, vernice poliuretanica) con uno spessore totale ≥80μm per migliorare la resistenza alla corrosione;

• Manicotti dei denti interni dei giunti degli ingranaggi: applicare grasso antiruggine (ad esempio grasso a base di litio) sulla superficie interna dei denti e installare guarnizioni (ad esempio O-ring) per evitare perdite di grasso.

5. Assemblaggio

• Per giunti a ingranaggi: collegare i due semigiunti a denti esterni all'albero motore e all'albero del riduttore (o all'albero principale del cilindro) tramite collegamenti a chiavetta (chiavetta piatta o scanalata), assicurando un gioco di montaggio di H7/k6;

• Montare la bussola esterna del dente interno, controllare il gioco dei denti (0,1-0,3 mm) e installare gli ingrassatori;

• Per giunti elastici: installare perni elastici con un accoppiamento di transizione (H7/m6) tra perni e fori per evitare l'allentamento.

IV. Processo di ispezione dei giunti del mulino a sfere

1. Ispezione delle materie prime

• Analisi della composizione chimica: utilizzare uno spettrometro a lettura diretta per rilevare elementi quali C, Si, Mn, Cr e Mo, che soddisfano gli standard dei materiali (ad esempio, 42CrMo richiede C: 0,38-0,45%, Cr: 0,90-1,20%);

• Prove sulle proprietà meccaniche: prove di trazione (per resistenza alla trazione e limite di snervamento), prove di impatto (energia di impatto -20℃ ≥40J) e prove di durezza (≤250HBW dopo ricottura);

• Rilevamento dei difetti: test ultrasonici sui pezzi forgiati (GB/T 6402) per garantire che non vi siano difetti interni ≥φ3mm; test con particelle magnetiche (GB/T 15822) per verificare la presenza di crepe superficiali.

2. Ispezione in corso d'opera

• Controllo di precisione dimensionale:

• Diametro del perno e del foro interno: misurato con un micrometro o un comparatore a quadrante interno, con tolleranze conformi a IT7-IT8;

• Perpendicolarità della faccia terminale: misurata con un comparatore a quadrante su una tavola rotante, con un errore ≤0,02 mm/100 mm;

• Ispezione del profilo del dente:

• Utilizzare un misuratore di eccentricità per misurare l'eccentricità radiale della corona dentata (≤0,05 mm) e l'eccentricità della superficie frontale (≤0,04 mm);

• Utilizzare un centro di misurazione degli ingranaggi per rilevare l'errore cumulativo del passo (≤0,1 mm/100 mm) e l'errore del profilo del dente (≤0,015 mm);

• Rugosità superficiale: misurata con un profilometro, con superfici non combacianti Ra≤12,5μm, superfici combacianti Ra≤3,2μm e superfici dei denti Ra≤0,8μm.

3. Ispezione del trattamento termico

• Prova di durezza: utilizzare un durometro Rockwell per misurare la durezza della superficie dei denti (strato cementato degli accoppiamenti degli ingranaggi ≥58HRC, nucleo 25-35HRC);

• Profondità dello strato cementato: osservata con un microscopio metallografico per garantire la profondità effettiva del rivestimento (1,5-3 mm);

• Struttura metallografica: verificare il grado di martensite della superficie del dente (≤Grado 3), senza carburi reticolati ammessi.

4. Ispezione del prodotto finito

• Controllo delle dimensioni di assemblaggio:

• Lunghezza totale del giunto: misurata con un nastro d'acciaio, con un errore ≤±1mm;

• Coassialità dei due alberi: dopo il montaggio, utilizzare un comparatore a quadrante per rilevare la scentratura radiale (≤0,1 mm/m) e il movimento assiale (≤0,2 mm);

• Prova di bilanciamento dinamico: per giunti con velocità ≥1000r/min, eseguire prove di bilanciamento dinamico (GB/T 9239) con uno squilibrio ≤50g·mm/kg;

• Prova di carico: per giunti a ingranaggi di grandi dimensioni, eseguire prove di coppia statica (caricamento fino a 1,5 volte la coppia nominale, mantenimento per 10 minuti senza deformazione plastica);

• Prestazioni di tenuta: per i giunti a ingranaggi, eseguire prove di pressione (0,2 MPa) dopo l'iniezione di grasso, senza perdite entro 30 minuti.

5. Rapporto di ispezione di fabbrica

• Certificazione delle materie prime e rapporti di rilevamento dei difetti;

• Registrazioni delle misurazioni dimensionali chiave e dei rapporti di ispezione del profilo dei denti;

• Relazioni sulla durezza del trattamento termico e sulla profondità dello strato cementato;

• Risultati dei test di bilanciamento dinamico e di coppia statica del prodotto finito.