Il blocco cuscinetto, componente chiave dei frantoi a mascelle, supporta l'albero eccentrico tramite cuscinetti, sopportando carichi radiali/assiali. Realizzato in QT500-7/HT350/ZG35SiMn, è costituito da un corpo cuscinetto con foro di precisione (tolleranza H7), flangia di montaggio, scanalature di tenuta e nervature radiali.
La produzione prevede la fusione di ghisa sferoidale (colata a 1350–1420 °C) con sferoidizzazione, seguita da lavorazioni meccaniche di precisione (alesaggio Ra ≤1,6 μm) e trattamento superficiale. Il controllo qualità include controlli di sferoidizzazione (≥80%), ispezioni dimensionali (coassialità ≤0,05 mm) e prove di carico (1,5 volte il carico nominale, deformazione ≤0,05 mm).
Fondamentale per il funzionamento stabile dell'albero eccentrico, garantisce 3-5 anni di servizio con una lubrificazione adeguata, salvaguardando la durata dei cuscinetti e l'efficienza del frantoio.
Introduzione dettagliata al componente del blocco cuscinetto dei frantoi a mascelle
Il blocco cuscinetto è un componente fondamentale nei frantoi a mascelle che supporta l'albero eccentrico. Montato nei fori del blocco cuscinetto delle piastre laterali, converte il moto rotatorio dell'albero eccentrico nel moto oscillante della ganascia oscillante tramite cuscinetti, resistendo al contempo ai carichi radiali e assiali generati durante la frantumazione. La sua precisione strutturale e la sua capacità di carico influiscono direttamente sulla stabilità operativa dell'albero eccentrico, sulla durata utile dei cuscinetti e sui livelli complessivi di vibrazioni/rumore del frantoio, rendendolo un componente di supporto alla trasmissione fondamentale per il funzionamento efficiente delle attrezzature.
I. Composizione e struttura del blocco cuscinetto
I blocchi portanti sono progettati per ospitare diverse tipologie di cuscinetti (principalmente cuscinetti a rulli orientabili) e specifiche del frantoio (50-200 kg per unità piccole/medie, oltre 500 kg per unità grandi). I loro componenti principali e le caratteristiche strutturali sono i seguenti:
Corpo del cuscinetto La struttura portante del nucleo, cilindrica o a blocco, è realizzata in ghisa grigia ad alta resistenza (HT350), ghisa sferoidale (QT500-7) o acciaio fuso (ZG35SiMn). I corpi in ghisa offrono un buon smorzamento delle vibrazioni (adatti per frantoi di piccole/medie dimensioni), mentre i corpi in acciaio fuso offrono una maggiore resistenza (adatti per frantoi di grandi dimensioni). Il corpo contiene un foro di precisione per l'installazione dei cuscinetti, con flange di montaggio esterne e nervature di rinforzo. La struttura complessiva deve resistere alla deformazione plastica sotto un carico nominale pari a 1,5 volte.
Foro del cuscinetto Un foro passante di precisione al centro del corpo per il montaggio dell'anello esterno del cuscinetto, con tolleranza H7 (accoppiamento con interferenza) in base ai requisiti del cuscinetto. La rugosità della superficie interna è Ra ≤1,6 μm (per ridurre l'usura dell'anello esterno del cuscinetto). Gradini (larghi 10–20 mm) su entrambe le estremità del foro posizionano il cuscinetto e il coperchio della tenuta, con una perpendicolarità delle superfici dei gradini rispetto all'asse del foro ≤0,02 mm/100 mm per garantire una distribuzione uniforme della forza dopo l'installazione del cuscinetto.
Flangia di montaggio Una struttura flangiata a una o entrambe le estremità del corpo, più spessa di 10–20 mm rispetto al corpo, per il collegamento bullonato alle piastre laterali. La superficie della flangia presenta 4–8 fori per bulloni circonferenziali (M16–M36) con una tolleranza di posizione di ±0,2 mm. La planarità della superficie di accoppiamento con la piastra laterale è ≤0,1 mm/100 mm per evitare carichi eccentrici dopo l'installazione.
Struttura di tenuta (scanalatura di tenuta) Le scanalature di tenuta (larghe 8–15 mm, profonde 3–5 mm) su entrambe le estremità del foro del cuscinetto ospitano paraolio o tenute a labirinto, impedendo perdite di lubrificante e ingresso di polvere. La coassialità della scanalatura di tenuta con il foro del cuscinetto è ≤0,05 mm per evitare l'usura della tenuta dovuta all'eccentricità.
Rinforzo e strutture ausiliarie
Costole radiali: Le nervature radiali spesse 15–30 mm sulla parte esterna della carrozzeria formano supporti triangolari con la flangia di montaggio, migliorando la resistenza al carico radiale (deflessione ≤0,1 mm/m).
Foro di riempimento dell'olio: Un foro filettato M10–M16 sul lato del corpo si collega a un ingrassatore o a un tubo di lubrificazione per la lubrificazione dei cuscinetti. Il canale di 3–5 mm di diametro si collega al foro del cuscinetto per garantire una lubrificazione adeguata.
Localizzazione del capo (facoltativo): Una sporgenza anulare (alta 3–5 mm) su alcune facce della flangia si accoppia con una scanalatura nella piastra laterale, limitando la deviazione di posizionamento a ≤0,05 mm per una maggiore precisione di installazione.
II. Processo di fusione dei blocchi dei cuscinetti (esempio ghisa duttile QT500-7)
I blocchi portanti in ghisa duttile sono ampiamente utilizzati per il loro equilibrio tra resistenza e smorzamento. Il processo di fusione garantisce un elevato tasso di sferoidizzazione e una buona qualità interna:
Preparazione di stampi e sabbia
Vengono utilizzati stampi in sabbia di resina, con modelli in legno o metallo basati su modelli 3D. È previsto un ritiro dell'1,0%-1,5% (ritiro lineare della ghisa sferoidale). Il foro del cuscinetto è formato da anime di sabbia rivestite con vernice alla grafite (spessore 0,5-1 mm) per migliorare la precisione superficiale.
L'allineamento del nucleo di sabbia garantisce una deviazione di perpendicolarità del foro del cuscinetto pari a ≤0,1 mm/m per evitare eccentricità nelle fusioni.
Fusione e sferoidizzazione
La ghisa a basso tenore di zolfo (S ≤0,03%), i rottami d'acciaio e il materiale di recupero vengono fusi in un forno a induzione a 1450–1480 °C. La composizione viene regolata (C 3,6%–3,8%, Si 2,5%–2,8%, Mn ≤0,5%).
Sferoidizzazione: utilizzando il 冲入法, l'agente sferoidizzante (lega di magnesio e terre rare, 1,2%–1,5%) e l'inoculante (ferrosilicio al 75%, 0,8%–1,0%) vengono aggiunti alla siviera. La temperatura di fusione post-trattamento è di 1380–1420 °C, con un tasso di sferoidizzazione ≥80% (grado ≥3).
Versamento e raffreddamento
Un sistema di colata dal basso riempie il corpo dal centro del fondo a una temperatura di 1350–1380 °C. Il tempo di colata è di 3–10 minuti (50–500 kg di peso) per garantire un riempimento uniforme senza intrappolamento di scorie.
I getti vengono raffreddati nello stampo a una temperatura inferiore a 300°C per evitare la formazione di crepe dovute al raffreddamento rapido.
Trattamento termico
Ricottura: i getti vengono riscaldati a 550–600 °C, mantenuti per 3–4 ore, quindi raffreddati in forno a 200 °C per il raffreddamento ad aria, al fine di eliminare le tensioni residue (≤80 MPa) e prevenire le deformazioni dovute alla lavorazione meccanica. I componenti in acciaio fuso vengono sottoposti a normalizzazione (850–900 °C per 2 ore, raffreddati ad aria) per ottenere una struttura uniforme.
III. Processo di lavorazione dei blocchi dei cuscinetti
Lavorazione grezza
Utilizzando la superficie della flangia come riferimento, il foro del cuscinetto viene sgrossato/fresato (con tolleranza di finitura di 2-3 mm) su un tornio o un centro di lavoro verticale. La superficie della flangia viene sgrossata (con tolleranza di finitura di 1-2 mm) per garantire una perpendicolarità ≤0,3 mm/100 mm tra l'asse del foro e la superficie della flangia.
Vengono praticati i fori per i bulloni e i fori per il riempimento dell'olio (tolleranza di 1 mm) e le scanalature di tenuta vengono tornite grossolanamente (tolleranza di 0,5 mm su larghezza/profondità).
Trattamento dell'invecchiamento
Dopo la sgrossatura, viene eseguito un invecchiamento artificiale (200–250°C per 4 ore per la ghisa; 300–350°C per 6 ore per l'acciaio fuso) per alleviare ulteriormente lo stress di lavorazione e stabilizzare le dimensioni.
Lavorazione di finitura
Foro del cuscinetto: forato su tornio o alesatrice CNC con utensili diamantati (ghisa) o utensili in carburo (acciaio fuso) con tolleranza H7, Ra ≤1,6 μm e cilindricità ≤0,005 mm/100 mm.
Superficie della flangia: fresata con finitura a planarità ≤0,1 mm/100 mm, perpendicolarità all'asse del foro ≤0,01 mm/100 mm e Ra ≤3,2 μm.
Scanalature e filettature di tenuta: le scanalature di tenuta tornite (tolleranza ±0,1 mm) e i fori filettati per l'olio (filettatura 6H) garantiscono una tenuta affidabile e un fissaggio perfetto.
Trattamento superficiale
Le superfici grezze vengono sbavate e verniciate con un rivestimento antiruggine (fosfatato per la ghisa). Le superfici lavorate vengono trattate con olio antiruggine. I fori dei cuscinetti per le unità di grandi dimensioni possono essere fosfatati o cromati (5-10 μm) per una maggiore resistenza all'usura.
IV. Processo di controllo qualità
Qualità della fusione
Ispezione visiva: nessuna crepa, restringimento o fori di sabbia. La superficie del foro del cuscinetto deve essere priva di pori o inclusioni di diametro ≥1 mm.
Qualità interna: la ghisa sferoidale viene ispezionata per il tasso di sferoidizzazione (≥80%) e la morfologia della grafite (prevalentemente sferica). L'acciaio fuso viene sottoposto a test ultrasonici (UT), senza difetti ≥φ2 mm entro 20 mm dal foro del cuscinetto.
Proprietà meccaniche: Campionamento per durezza (QT500-7: 170–230 HBW; ZG35SiMn: 220–260 HBW) e resistenza alla trazione (QT500-7: ≥500 MPa).
Precisione dimensionale
Le macchine di misura a coordinate verificano il diametro del foro del cuscinetto (H7), la cilindricità, la perpendicolarità alla flangia e le posizioni dei fori dei bulloni, con deviazioni chiave ≤50% delle tolleranze di progettazione.
Un comparatore a quadrante controlla la planarità della flangia (≤0,1 mm/100 mm) e la coassialità della scanalatura di tenuta (≤0,05 mm).
Test di assemblaggio
Adattamento del cuscinetto: un anello esterno del cuscinetto standard viene premuto nel foro per verificare l'interferenza (0,01-0,03 mm), assicurando che non vi siano allentamenti o tensioni eccessive.
Prova di tenuta: le guarnizioni vengono installate per una prova di pressione di 0,3 MPa (30 minuti) senza perdite di lubrificante.
Test di carico
Il carico statico a 1,5× carico radiale nominale per 1 ora mostra una deformazione ≤0,05 mm senza deformazione residua dopo lo scarico.
Con una durata utile di 3-5 anni (a seconda della lubrificazione e delle condizioni operative), i blocchi cuscinetto si basano su un rigoroso controllo di processo per garantire le prestazioni. La manutenzione ordinaria include il controllo delle guarnizioni e del serraggio dei bulloni per prevenire guasti prematuri dovuti a carichi eccentrici o scarsa lubrificazione.
