Bushing eksentrik penghancur kerucut, komponen inti yang berputar di sekitar poros utama, sangat penting untuk menggerakkan gerakan penghancuran. Fungsi utamanya adalah menghasilkan gerakan eksentrik (mengubah gerakan rotasi menjadi gerakan orbital poros utama dan kerucut yang bergerak), mentransmisikan torsi, menahan beban (hingga ribuan kilonewton), dan berfungsi sebagai saluran pelumasan.
Secara struktural, ia merupakan selongsong silinder atau kerucut dengan lubang bagian dalam yang diimbangi, terdiri atas komponen-komponen seperti badan bushing (baja paduan berkekuatan tinggi atau baja cor seperti 42CrMo atau ZG42CrMo), lubang eksentrik (dengan offset 5–20 mm), gigi roda gigi (profil involut, modulus 10–25), saluran pelumasan, flensa/bahu, dan lapisan tahan aus (perunggu atau logam babbitt).
Untuk bushing besar (diameter luar >500 mm), proses pengecoran meliputi pemilihan material (ZG42CrMo), pembuatan pola (dengan kelonggaran penyusutan), pencetakan (cetakan pasir berikat resin), peleburan dan penuangan (suhu dan laju alir terkontrol), pendinginan dan pengocokan, serta perlakuan panas (normalisasi dan tempering). Proses pemesinan meliputi pemesinan kasar, pemesinan roda gigi, perlakuan panas untuk pengerasan (gigi roda gigi yang dikeraskan dengan induksi hingga HRC 50–55), pemesinan akhir (penggerindaan hingga akurasi AGMA 6–7), pemasangan liner tahan aus, dan penyeimbangan.
Kontrol kualitas meliputi pengujian material (komposisi kimia dan sifat mekanik), pemeriksaan dimensi (CMM dan pelacak laser untuk eksentrisitas dan konsentrisitas), pengujian kekerasan dan struktur mikro, pengujian non-destruktif (UT dan MPT), serta pengujian kinerja (uji rotasi dan uji beban). Hal ini memastikan bushing eksentrik memenuhi persyaratan presisi dan daya tahan untuk pengoperasian cone crusher yang efisien dalam aplikasi tugas berat.
Bushing eksentrik penghancur kerucut (juga disebut selongsong eksentrik atau silinder eksentrik) adalah komponen inti berputar yang terletak di sekitar poros utama, memainkan peran penting dalam menggerakkan gerakan penghancuran. Fungsi utamanya meliputi:
Pembangkitan Gerakan Eksentrik: Mengubah gerak putar roda gigi penggerak menjadi gerak eksentrik (orbital) poros utama dan kerucut bergerak, menghasilkan aksi penghancuran dengan menutup dan membuka celah antara kerucut bergerak dan kerucut tetap secara berkala.
Transmisi Torsi: Memindahkan torsi dari roda gigi pinion (melalui penggabungan dengan roda gigi eksentrik) ke poros utama, memastikan gaya yang cukup untuk menghancurkan material keras seperti bijih dan batu.
Penahan Beban: Mendukung beban radial dan aksial yang dihasilkan selama penghancuran (hingga ribuan kilonewton), mendistribusikannya secara merata ke rangka dan bantalan.
Saluran Pelumasan: Menampung saluran oli internal yang mengalirkan pelumas ke poros utama dan bantalan, mengurangi gesekan dan penumpukan panas selama putaran kecepatan tinggi (biasanya 150–300 rpm).
Mengingat perannya dalam operasi beban tinggi dan kecepatan tinggi, bushing eksentrik harus memiliki kekuatan luar biasa, ketahanan aus, dan presisi dimensi untuk menghindari kegagalan dini.
2. Komposisi dan Struktur Bushing Eksentrik
Bushing eksentrik adalah selongsong silinder atau kerucut dengan lubang bagian dalam yang diimbangi, yang memiliki komponen utama dan detail struktural berikut:
Badan Bushing: Struktur silinder berdinding tebal yang terbuat dari baja paduan berkekuatan tinggi (misalnya, 42CrMo atau 35CrMo) atau baja cor berkualitas tinggi (ZG42CrMo). Permukaan luarnya sering kali dilengkapi dengan roda gigi besar (roda gigi eksentrik) yang menyatu dengan roda gigi pinion, dengan rentang modulus 10–25 dan jumlah gigi 30–80.
Lubang Eksentrik: Lubang tengah dengan offset (eksentrisitas) relatif terhadap diameter luar, biasanya 5–20 mm, tergantung model penghancur. Offset ini menentukan langkah kerucut yang bergerak, yang secara langsung memengaruhi efisiensi dan hasil penghancuran.
Gigi Roda Gigi: Dibentuk secara integral atau dilas pada permukaan luar bushing, dengan profil involut (sudut tekanan 20°) untuk memastikan penyambungan yang mulus dengan roda gigi pinion. Roda gigi ini dirancang untuk transmisi torsi tinggi, dengan lebar muka 150–400 mm.
Saluran Pelumasan: Lubang bor internal atau alur yang terhubung ke sistem pelumasan utama, mengalirkan oli ke antarmuka antara bushing dan poros utama, serta ke bantalan atas dan bawah.
Flange atau Bahu: Proyeksi radial di salah satu ujung bushing, berfungsi sebagai permukaan bantalan dorong untuk menyerap beban aksial dan membatasi pergerakan aksial relatif terhadap rangka.
Lapisan Tahan Aus: Selongsong bagian dalam yang dapat diganti terbuat dari perunggu bantalan (misalnya, ZCuSn10Pb1) atau logam babbitt, ditekan ke dalam lubang bagian dalam untuk mengurangi gesekan antara bushing dan poros utama.
Eksentrisitas (perpindahan antara sumbu dalam dan luar) dikontrol secara tepat untuk memastikan gerakan kerucut konsisten, yang secara langsung memengaruhi kapasitas produksi penghancur dan ukuran produk.
3. Proses Pengecoran untuk Bushing Eksentrik
Untuk bushing eksentrik besar (diameter luar 500 mm), pengecoran merupakan metode manufaktur yang disukai untuk mencapai bentuk kompleks dan pembentukan roda gigi integral:
Pemilihan Material:
Baja cor berkekuatan tinggi (ZG42CrMo) dipilih karena sifat mekaniknya yang unggul: kuat tarik ≥800 MPa, kuat luluh ≥600 MPa, dan ketangguhan impak ≥45 J/cm². Baja ini menawarkan kemampuan pengerasan dan ketahanan aus yang baik setelah perlakuan panas.
Pembuatan Pola:
Pola skala penuh dibuat menggunakan kayu, busa, atau resin cetak 3D, yang mereplikasi diameter luar bushing, lubang eksentrik, gigi roda gigi (disederhanakan), flensa, dan posisi saluran pelumasan. Kelonggaran penyusutan (2–2,5%) ditambahkan, dengan kelonggaran yang lebih besar untuk gigi roda gigi dan bagian berdinding tebal.
Pola tersebut mencakup inti untuk membentuk lubang bagian dalam yang eksentrik dan saluran oli, memastikan keakuratan dimensi offset.
Cetakan:
Cetakan pasir berikat resin disiapkan, dengan inti terpisah untuk lubang bagian dalam dan gigi roda gigi. Cetakan dan inti dilapisi dengan cairan tahan api (berbasis alumina) untuk mencegah penetrasi logam dan meningkatkan hasil akhir permukaan.
Cetakan dirakit dengan penyelarasan inti bagian dalam yang tepat untuk memastikan eksentrisitas (offset) memenuhi spesifikasi desain (toleransi ±0,1 mm).
Mencair dan Menuang:
Baja cor dilelehkan dalam tungku busur listrik pada suhu 1530–1570°C, dengan komposisi kimia dikontrol menjadi C 0,38–0,45%, Cr 0,9–1,2%, Mo 0,15–0,25% untuk menyeimbangkan kekuatan dan ketangguhan.
Penuangan dilakukan menggunakan sendok tuang bawah, dengan laju aliran terkontrol (100–200 kg/dtk) untuk menghindari turbulensi dan memastikan cetakan terisi penuh, terutama detail gigi roda gigi. Suhu penuangan dipertahankan pada 1490–1530°C.
Pendinginan dan Pengocokan:
Pengecoran didinginkan dalam cetakan selama 72–120 jam untuk meminimalkan tekanan termal, kemudian dihilangkan dengan getaran. Residu pasir dibersihkan menggunakan shot blasting (pasir baja G18), sehingga mencapai kekasaran permukaan Ra50–100 μm.
Perlakuan Panas:
Normalisasi (860–900°C, didinginkan udara) menyempurnakan struktur butiran, diikuti oleh tempering (600–650°C) untuk mengurangi kekerasan menjadi 220–260 HBW, meningkatkan kemampuan mesin.
4. Proses Pemesinan dan Manufaktur
Pemesinan Kasar:
Benda kerja cor dipasang pada mesin bubut CNC dengan fixture eksentrik untuk memproses diameter luar, permukaan flensa, dan permukaan referensi roda gigi luar, dengan kelonggaran finishing 5–8 mm. Lubang bagian dalam dibor kasar untuk menentukan eksentrisitas, dengan toleransi ±0,2 mm.
Pemesinan Roda Gigi:
Gigi roda gigi luar dipotong kasar menggunakan mesin hobbing roda gigi CNC, dengan kelonggaran 0,5–1 mm untuk penyelesaian akhir. Parameter roda gigi (modulus, sudut tekanan, jumlah gigi) dikontrol secara presisi agar sesuai dengan roda gigi pinion.
Perlakuan Panas untuk Pengerasan:
Gigi roda gigi dan permukaan luarnya dikeraskan secara induksi hingga kedalaman 2–5 mm, mencapai kekerasan permukaan HRC 50–55 untuk meningkatkan ketahanan aus. Permukaan lubang bagian dalam dan bantalan dijaga pada tingkat kekerasan yang lebih rendah (HRC 25–35) untuk ketangguhan.
Tempering pada suhu 200–250°C menghilangkan tegangan sisa akibat pengerasan, mencegah retak selama pemesinan berikutnya.
Pemesinan Akhir:
Diameter Luar dan Gigi Roda Gigi:Permukaan luar dan gigi roda gigi dihaluskan menggunakan penggiling roda gigi CNC untuk mencapai akurasi AGMA 6–7, dengan deviasi profil gigi ≤0,02 mm dan kekasaran permukaan Ra0,8 μm.
Lubang Dalam: Lubang bagian dalam yang eksentrik dibor dan diasah hingga toleransi dimensi IT6, dengan kekasaran permukaan Ra0,4 μm untuk memastikan kesesuaian yang tepat dengan lapisan tahan aus.
Saluran Pelumasan: Lubang dan alur oli dibor dan disadap, dengan posisi yang tepat (±0,2 mm) agar selaras dengan sistem pelumasan poros utama.
Pemasangan Liner Tahan Aus:
Liner perunggu atau babbitt ditekan ke dalam lubang bagian dalam menggunakan mesin pres hidrolik, dengan kecocokan interferensi (0,05–0,1 mm) untuk memastikan ikatan yang kuat. Permukaan bagian dalam liner dipoles hingga sesuai dengan diameter poros utama.
Menyeimbangkan:
Bushing eksentrik yang telah dirakit diseimbangkan secara dinamis pada mesin penyeimbang untuk mengoreksi eksentrisitas massa, memastikan tingkat getaran ≤0,1 mm/s pada kecepatan operasi untuk mencegah keausan berlebihan pada bantalan.
5. Proses Pengendalian Mutu
Pengujian Material:
Analisis komposisi kimia (melalui spektrometri emisi optik) memverifikasi kandungan paduan memenuhi standar (misalnya, 42CrMo: C 0,38–0,45%, Cr 0,9–1,2%).
Pengujian tarik pada sampel cor mengonfirmasi sifat mekanis: kekuatan tarik ≥800 MPa, perpanjangan ≥12%.
Pemeriksaan Akurasi Dimensi:
Mesin pengukur koordinat (CMM) memeriksa dimensi utama: eksentrisitas (pergeseran antara sumbu dalam dan luar, toleransi ±0,05 mm), parameter roda gigi, dan toleransi diameter dalam/luar.
Pelacak laser memverifikasi konsentrisitas roda gigi luar dan lubang dalam, memastikan keselarasan dengan poros utama.
Pengujian Kekerasan dan Mikrostruktur:
Kekerasan permukaan gigi roda gigi diukur menggunakan alat uji kekerasan Rockwell (diperlukan HRC 50–55).
Analisis metalografi memeriksa kedalaman dan keseragaman lapisan yang dikeraskan, memastikan tidak ada martensit atau retakan yang berlebihan.
Pengujian Non-Destruktif (NDT):
Pengujian ultrasonik (UT) memeriksa badan bushing untuk mengetahui adanya cacat internal (misalnya, pori-pori penyusutan, retakan) dengan batas ukuran φ2 mm.
Pengujian partikel magnetik (MPT) mendeteksi retakan permukaan pada gigi roda gigi dan area terpusat tegangan (misalnya, akar flensa).
Pengujian Kinerja:
Pengujian rotasi: Bushing dipasang pada alat uji dan diputar pada kecepatan operasi selama 2 jam, dengan getaran dan suhu dipantau untuk memastikan stabilitas.
Pengujian beban: Beban aksial simulasi (120% dari beban terukur) diterapkan selama 1 jam, dengan pemeriksaan pasca uji tidak menunjukkan deformasi atau kegagalan bantalan.
Melalui proses manufaktur dan kontrol kualitas yang ketat, bushing eksentrik mencapai presisi dan daya tahan yang diperlukan untuk menghasilkan gerakan eksentrik yang penting untuk operasi cone crusher yang efisien, memastikan kinerja yang andal dalam aplikasi penambangan tugas berat dan pemrosesan agregat.
