Tipos de mandíbula Trituradoras

Las trituradoras de mandíbulas se utilizan en la producción industrial desde 1858. Gracias a sus ventajas —una estructura sencilla, un funcionamiento fiable, facilidad de fabricación y mantenimiento, así como bajos costes de gestión y de equipamiento—, siguen utilizándose ampliamente en la actualidad en sectores como el tratamiento de minerales, los materiales de construcción, los silicatos y los productos químicos. Se emplean para la trituración gruesa y media de minerales o rocas duros y semiduros, y las trituradoras de mandíbulas de pequeño tamaño también se utilizan para la trituración fina.

¿Cómo se instala la trituradora de mandíbulas?

Prueba de funcionamiento de la trituradora de mandíbulas

¿Cómo se maneja la trituradora de mandíbulas?

Fallos y métodos de resolución de problemas de la trituradora de mandíbulas

¿Cómo se realiza el mantenimiento de la trituradora de mandíbulas?

La mandíbula fija (1 en la figura 2-1) y la mandíbula móvil (2) de una trituradora de mandíbulas forman la cámara de trituración. El mineral que se introduce en la cámara de trituración es triturado, partido y deformado por el movimiento oscilante recíproco de la mandíbula móvil, impulsada por el eje excéntrico giratorio (4). Cuando la mandíbula móvil se aleja de la mandíbula fija, el mineral situado en la parte inferior de la cámara de trituración —que ya ha sido triturado hasta alcanzar un tamaño inferior al de la abertura de descarga— sale por gravedad a través de dicha abertura. El mineral situado en la parte superior de la cámara de trituración, que aún no ha sido triturado hasta alcanzar un tamaño inferior al de la abertura de descarga, solo desciende una cierta distancia a medida que se descarga el material. A continuación, cuando la mandíbula móvil oscila de nuevo hacia la mandíbula fija, el mineral que ha descendido en la cámara de trituración se somete de nuevo a una trituración adicional. Este proceso continúa hasta que todo el mineral introducido en la cámara de trituración se descarga a través de la abertura de descarga.

Figura 2-1: Tipos de trituradoras de mandíbulas
a – balanceo complejo; b – balanceo simple; c – balanceo combinado
1 – mandíbula fija; 2 – mandíbula móvil; 3 – biela; 4 – eje excéntrico; 5 – placa de articulación

En función de las características de oscilación de la mandíbula móvil, las trituradoras de mandíbulas pueden clasificarse en tres tipos: las que presentan un movimiento oscilante simple de la mandíbula móvil (figura 2-1b), las que presentan un movimiento oscilante complejo (figura 2-1a) y las que presentan un movimiento oscilante combinado (figura 2-1c). En la actualidad, los dos primeros tipos son los más utilizados.

En un trituradora de mandíbulas simple oscilante, cada punto de la mandíbula móvil se desplaza describiendo un arco. El arco es más pequeño en la parte superior y más grande en la inferior, lo que da lugar a una eficiencia de trituración relativamente baja. Sin embargo, dado que este tipo de trituradora utiliza un mecanismo de manivela y doble articulación, aunque la mandíbula móvil soporta grandes fuerzas de trituración, el eje excéntrico y la biela están sometidos a fuerzas menores. Por lo tanto, puede fabricarse en forma de trituradoras de tamaño grande y mediano para triturar minerales duros, con una relación de trituración de i = 3–6.

En un trituradora de mandíbulas de oscilación compleja, la propia mandíbula móvil actúa como biela del mecanismo de cigüeñal y biela. Como resultado, cada punto de la mandíbula móvil describe una elipse, y las elipses se hacen más grandes de arriba abajo. Dado que el eje excéntrico gira en sentido antihorario, la dirección del movimiento de cada punto de la mandíbula móvil favorece la descarga del mineral. Además, la carrera horizontal de la mandíbula móvil aumenta de abajo hacia arriba, lo que se traduce en una mayor eficiencia de trituración. En consecuencia, su productividad es entre 20% y 30% superior a la de una trituradora de mandíbulas oscilante simple de las mismas especificaciones. Sin embargo, durante el proceso de trituración, la acción de trituración y desprendimiento entre las placas de las mandíbulas y el mineral provoca un desgaste más rápido tanto de las placas de la mandíbula móvil como de las fijas, genera más polvo y consume más energía. Además, dado que la mandíbula móvil está montada directamente sobre el eje excéntrico, este se ve sometido a grandes fuerzas. Por lo tanto, la trituradora de mandíbulas oscilante compuesta es adecuada para máquinas de tamaño mediano y pequeño destinadas a la trituración de minerales de dureza media, y su relación de trituración puede alcanzar hasta 10. En los últimos años, con los avances en ingeniería mecánica, las trituradoras de mandíbulas oscilantes compuestas también se han ido desarrollando hacia tamaños más grandes.

Las trituradoras de mandíbulas fabricadas en China abarcan hasta 15 series y más de 300 especificaciones. Según la anchura de la abertura de alimentación, se pueden clasificar en: tipo grande —más de 600 mm—; tipo mediano —entre 300 y 600 mm—; y tipo pequeño —menos de 300 mm—. Los parámetros técnicos de las principales series de trituradoras de mandíbulas nacionales se recogen en la tabla 2-1. A continuación se ofrece un ejemplo de interpretación de las especificaciones de un modelo:

Tabla 2-1: Rendimiento técnico y parámetros de las trituradoras de mandíbulas

Construcción de una trituradora de mandíbulas oscilante sencilla

La figura 2-2 muestra la estructura de una trituradora de mandíbulas oscilante simple de 900 mm × 1200 mm. Como se puede observar en la figura, la pared frontal del bastidor de la trituradora (1) hace las veces de mandíbula fija. Para evitar el desgaste, se fija en ella una placa de mandíbula (2). El eje (4) está apoyado en ambos extremos mediante cojinetes, y la mandíbula móvil (5), junto con su placa de mandíbula (6), está suspendida de este eje.

Figura 2-2 – Trituradora de mandíbulas simple oscilante de 900 mm × 1200 mm
1 – bastidor; 2, 6 – placas de mordaza; 3 – placa de presión; 4 – eje; 5 – mordaza móvil; 7 – cuña; 8 – eje excéntrico; 9 – cabeza de la biela; 10 – polea de correa; 11 – placa acodada; 12 – placa de palanca delantera; 13 – placa de palanca trasera; 14 – asiento de apoyo trasero; 15 – tirante; 16 – muelle; 17 – paquete de cuñas; 18 – placa de revestimiento plana; 19 – placa de acero

El eje excéntrico (8) se apoya sobre cojinetes principales, y la cabeza de la biela (9) está montada sobre el eje excéntrico. La cabeza de la biela se fabrica por separado del cuerpo de la biela y, a continuación, se fija firmemente a este mediante tornillos. El agua de refrigeración circulante pasa por el interior de la cabeza de la biela para enfriar su casquillo de cojinete. El motor acciona la polea (10), que está fijada al eje excéntrico, mediante correas trapezoidales, lo que hace girar el eje excéntrico. Las ranuras situadas a ambos lados de la parte inferior del cuerpo de la biela alojan la placa acodada (11), y uno de los extremos de cada una de las placas de palanca delantera y trasera (12 y 13) se apoya en la placa acodada.

La barra de acoplamiento (15) tira de la orejeta situada en el extremo inferior de la mandíbula móvil, y su otro extremo se apoya contra la pared trasera del bastidor mediante un muelle (16). Cuando la mordaza móvil se balancea hacia delante y luego hacia atrás, las fuerzas de inercia generadas por la mordaza móvil y las placas de articulación se equilibran mediante el muelle a través de la barra de unión, lo que mantiene la mordaza móvil, las placas de articulación y la biela en estrecho contacto sin que se produzcan impactos. Además, la barra de acoplamiento (15) se apoya desde abajo sobre un rodillo, lo que evita que se desgaste por el contacto con la placa de soporte del muelle.

Además de la polea (10) fijada en un extremo del eje excéntrico, en el otro extremo hay un volante de inercia; la polea también actúa como volante de inercia. Durante la carrera de inactividad de la trituradora, el volante de inercia almacena energía y, durante la carrera de trabajo, la libera, lo que reduce las irregularidades en la velocidad de rotación del eje excéntrico y garantiza una potencia de salida estable y equilibrada del motor.

Se coloca un juego de cuñas (17) entre la placa acodada de la placa de palanca trasera y el asiento de apoyo trasero (14) para ajustar el tamaño de la abertura de descarga. Al aumentar el grosor del conjunto de cuñas (17), la mordaza móvil se desplaza hacia delante una cierta distancia, lo que reduce la abertura de descarga. Por el contrario, al disminuir el grosor del conjunto de cuñas, la abertura de descarga aumenta en consecuencia.

La placa de articulación trasera (13) también actúa como elemento de seguridad. Cuando entra en la cámara de trituración material no triturable mezclado con el mineral, las fuerzas que actúan sobre los distintos componentes pueden superar la resistencia admisible del material. Para evitar daños en otros componentes, la trituradora suele diseñarse de tal forma que la placa de articulación trasera, que tiene una forma relativamente sencilla y un tamaño más reducido, presente una resistencia menor, lo que le permite actuar como dispositivo de seguridad.

Las placas de la mandíbula móvil y de la mandíbula fija presentan una superficie ondulada. La cresta de una placa se enfrenta al valle de la otra, lo que somete al mineral a fuerzas de flexión y, por lo tanto, mejora la eficiencia de la trituración.

Las placas de revestimiento planas de acero al manganeso (18) se colocan en las paredes laterales de la cámara de trituración y se fijan a estas mediante tornillos o cuñas. Para evitar que las placas de revestimiento se desplacen hacia arriba y hacia abajo debido a la fricción entre el mineral y las propias placas (lo que podría cortar los tornillos), la placa de la mandíbula fija no solo se sujeta con tornillos, sino que también se apoya en su extremo inferior sobre la placa de acero (19) y se presiona en su extremo superior mediante la placa de presión (3). La placa de acero (19) está soldada al bastidor. El extremo inferior de la placa de la mandíbula móvil descansa sobre un saliente situado en la parte inferior de la mandíbula móvil, y su extremo superior es presionado hacia abajo por la cuña (7).

La trituradora utiliza dos tipos de cojinetes: cojinetes lisos revestidos con metal Babbitt y cojinetes con casquillos de aleación de cobre. Los cojinetes de la mandíbula móvil y los soportes de las placas de articulación (12 y 13) se lubrican con grasa. Los cojinetes del eje excéntrico y de la cabeza de la biela se lubrican mediante circulación forzada de aceite fluido.

Construcción de una mandíbula oscilante simple de arranque segmentado Trituradora

La figura 2-3 muestra una trituradora de mandíbulas de arranque segmentado de 1200 mm × 1500 mm. Su construcción es básicamente la misma que la de la trituradora de mandíbulas de oscilación simple de 900 mm × 1200 mm que se muestra en la figura 2-2. Las principales diferencias son las siguientes:

(1) La placa de articulación de la trituradora de mandíbulas de arranque segmentado de 1200 mm × 1500 mm es un conjunto formado por un cabezal de articulación y una placa plana unidos mediante tornillos. Cuando es necesario sustituir el cabezal de palanca, se puede conservar la placa plana; cuando la placa plana está dañada y hay que sustituirla, se puede conservar el cabezal de palanca.

(2) Esta máquina se puede poner en marcha en tres fases.

• Primera etapa: El motor principal hace girar la polea de la correa.
• Segunda fase: La polea de correa acciona el eje excéntrico, la biela, la mandíbula móvil, etc., a través del embrague hidráulico de fricción 1 (véase la figura 2-3).
• Tercera etapa: El eje excéntrico hace girar el volante de inercia a través del embrague hidráulico de fricción 2.

En ambos extremos del eje excéntrico hay montados embragues hidráulicos de fricción (figura 2-4). Cuando la trituradora se sobrecarga, un relé de sobrecorriente activa un relé de retardo, que pone en marcha el motor de la bomba hidráulica para desacoplar los embragues y, al mismo tiempo, desconecta el motor principal, lo que proporciona protección contra sobrecargas.

La polea y el volante de inercia de la trituradora están conectados al eje excéntrico mediante embragues de fricción. Los embragues de fricción se controlan mediante un sistema hidráulico. Durante el arranque, primero se pone en marcha el motor de la bomba hidráulica, lo que permite que el aceite a presión fluya a través del paso central del pistón hacia el lado derecho (lado de la polea) o el lado izquierdo (lado del volante) del pistón. Esto empuja el pistón, comprimiendo los resortes de las placas del embrague de fricción y separando dichas placas, con lo que se desactiva la conexión entre el eje excéntrico y la polea o el volante. En este momento, se puede poner en marcha el motor eléctrico para hacer girar la polea. A continuación, a través de una válvula direccional solenoide, se acopla primero el embrague de fricción entre la polea y el eje excéntrico, lo que hace que el eje excéntrico y la biela comiencen a moverse. Posteriormente, se acopla el embrague de fricción entre el eje excéntrico y el volante, lo que hace que este gire. La trituradora arranca y funciona siguiendo la secuencia de tres etapas descrita anteriormente.

2.3 Construcción de la mandíbula oscilante simple de arranque segmentado Trituradora

Figura 2-3. Estructura de la mordaza de arranque segmentado de 1200 mm × 1500 mm trituradora
1, 2 – Embragues de fricción hidráulicos

Figura 2-4: Embrague de fricción hidráulico
1 – tapón de aceite; 2 – colector de aceite; 3 – casquillo; 4 – camisa de cojinete; 5 – bastidor de sujeción; 6 – tubo de aceite; 7 – tapa; 8 – muelle de sujeción; 9 – placa de fricción; 10 – pistón; 11 – cilindro hidráulico; 12 – polea de correa; 13 – bastidor; 14 – tapa de cojinete; 15 – eje excéntrico; 16 – cabeza de biela; 17 – biela

(lado del volante de inercia): empuja el pistón para comprimir los resortes de los discos del embrague de fricción, separando así los discos y desacoplando la conexión entre el eje excéntrico y la polea o el volante de inercia. En este momento, se puede poner en marcha el motor eléctrico para hacer girar la polea. A continuación, mediante una válvula direccional solenoide, se acopla primero el embrague de fricción entre la polea y el eje excéntrico, lo que hace que el eje excéntrico y la biela comiencen a moverse. Posteriormente, se acopla el embrague de fricción entre el eje excéntrico y el volante, lo que hace que este gire. La trituradora arranca y funciona siguiendo la secuencia de tres etapas descrita anteriormente.

Las trituradoras de mandíbulas de otras especificaciones utilizan un arranque en una sola etapa, es decir, tan pronto como se pone en marcha el motor principal, todo el sistema de transmisión se pone en movimiento. Dado que las masas oscilantes de las trituradoras de mandíbulas de gran tamaño (como la biela y la mandíbula móvil) tienen una gran inercia, el consumo de potencia del motor durante el arranque es relativamente elevado, a menudo tres veces superior a la potencia normal de trituración. Esto requiere una gran potencia nominal del motor, pero tras el arranque, el motor funciona con una carga inferior a la nominal, lo que da lugar a un bajo factor de potencia en la red eléctrica. En el caso de las grandes trituradoras de mandíbulas, la instalación de dos juegos de embragues hidráulicos de fricción para un arranque en tres etapas facilita el arranque y reduce la potencia nominal del motor necesaria. Esto resulta técnicamente razonable y económicamente ventajoso.

Construcción de una mandíbula oscilante compleja Trituradora

La figura 2-5 muestra la estructura de una trituradora de mandíbulas oscilante compleja. En este tipo de trituradora, la mandíbula móvil (11) también hace las veces de biela, por lo que su mecanismo se simplifica en consecuencia.

La mandíbula móvil (11) de la trituradora está suspendida directamente del eje excéntrico (10) mediante rodamientos de rodillos, mientras que el propio eje excéntrico se apoya en rodamientos de rodillos montados en el bastidor (12). Cuando el motor acciona la polea (13) fijada al eje excéntrico mediante correas trapezoidales, el eje excéntrico hace que la mandíbula móvil realice un movimiento oscilante complejo. Una placa de articulación (4) se encaja en una ranura situada en el extremo inferior de la mandíbula móvil, y ambos extremos de la placa de empuje (5) se apoyan sobre placas de articulación. La placa de articulación trasera está instalada en el bloque de cuña delantero (6), que descansa en ranuras deslizantes en ambas paredes laterales del bastidor y está en estrecho contacto con el bloque de cuña trasero (7). Cuando es necesario ajustar la abertura de descarga, al girar en sentido horario la tuerca que sujeta el bloque de cuña trasero (7) se eleva este, lo que empuja el bloque de cuña delantero hacia delante a lo largo de las ranuras de deslizamiento, reduciendo así la abertura de descarga. Al girar la tuerca en sentido contrario, se aumenta la abertura de descarga.

Las demás partes de esta trituradora son similares a las de la trituradora de mandíbula oscilante simple. Sus características constructivas son las siguientes: tanto el cojinete de la mandíbula móvil como el del eje excéntrico son cojinetes de rodillos, lo que proporciona una alta eficiencia de transmisión y una lubricación sencilla; la cabeza de la placa de empuje y la placa de articulación están en contacto rodante, lo que reduce el desgaste.

Figura 2-5: Trituradora de mandíbulas de oscilación compleja de 250 mm × 400 mm
1 – Placa de revestimiento de la mordaza fija 2 – Placa de protección lateral 3 – Placa de revestimiento de la mordaza móvil 4 – Placa de articulación (placa acodada) 5 – Placa de empuje 6 – Bloque de cuña delantero 7 – Bloque de cuña trasero 8 – Tirante 9 – Volante
10 – Eje excéntrico 11 – Mordaza móvil 12 – Bastidor 13 – Polea de correa trapezoidal

Construcción de una mandíbula oscilante compleja Trituradora

La figura 2-5 muestra la estructura de una trituradora de mandíbulas oscilante compleja. En este tipo de trituradora, la mandíbula móvil (11) también hace las veces de biela, por lo que su mecanismo se simplifica en consecuencia.

La mandíbula móvil (11) de la trituradora está suspendida directamente del eje excéntrico (10) mediante rodamientos de rodillos, mientras que el propio eje excéntrico se apoya en rodamientos de rodillos montados en el bastidor (12). Cuando el motor acciona la polea (13) fijada al eje excéntrico mediante correas trapezoidales, el eje excéntrico hace que la mandíbula móvil realice un movimiento oscilante complejo. Una placa de articulación (4) se encaja en una ranura situada en el extremo inferior de la mandíbula móvil, y ambos extremos de la placa de empuje (5) se apoyan sobre placas de articulación. La placa de articulación trasera está instalada en el bloque de cuña delantero (6), que descansa en ranuras deslizantes en ambas paredes laterales del bastidor y está en estrecho contacto con el bloque de cuña trasero (7). Cuando es necesario ajustar la abertura de descarga, al girar en sentido horario la tuerca que sujeta el bloque de cuña trasero (7) se eleva este, lo que empuja el bloque de cuña delantero hacia delante a lo largo de las ranuras de deslizamiento, reduciendo así la abertura de descarga. Al girar la tuerca en sentido contrario, se aumenta la abertura de descarga.

Las demás partes de esta trituradora son similares a las de la trituradora de mandíbula oscilante simple. Sus características constructivas son las siguientes: tanto el cojinete de la mandíbula móvil como el del eje excéntrico son cojinetes de rodillos, lo que proporciona una alta eficiencia de transmisión y una lubricación sencilla; la cabeza de la placa de empuje y la placa de articulación están en contacto rodante, lo que reduce el desgaste.