Der Klemmring des Kegelbrechers, ein wichtiges Befestigungselement zwischen Einstellring und Unterrahmen, sichert den Konkavkorb und stabilisiert die Trommelbaugruppe. Er fixiert den Konkavkorb, arretiert Einstellungen, verteilt Lasten und verbessert die Abdichtung, wobei er hohen Klemmkräften und zyklischen Belastungen standhält.
Strukturell umfasst es einen hochfesten Ringkörper aus Guss-/Schmiedestahl, eine Präzisionsklemmfläche, Bolzenlöcher, Hebeösen, Positionierungsmerkmale und Verstärkungsrippen mit optionalen verschleißfesten Beschichtungen.
Die Herstellung erfolgt durch Sandguss (ZG35CrMo) oder Schmieden (35CrMo), gefolgt von Wärmebehandlung, Bearbeitung (CNC-Drehen/-Schleifen für Präzision) und Oberflächenbehandlung.
Die Qualitätskontrolle umfasst Materialprüfungen (Zusammensetzung, Mechanik), Maßprüfungen (KMG, Lasertracking), Tests der strukturellen Integrität (UT, MPT), mechanische Leistungstests (Klemmkraft, Ermüdung) und die Validierung der Baugruppe. Diese gewährleisten die zuverlässige Sicherung der Komponenten für einen gleichbleibenden Brecherbetrieb im Bergbau und in der Zuschlagstoffverarbeitung.
Detaillierte Einführung in die Klemmringkomponente des Kegelbrechers
1. Funktion und Rolle des Klemmrings
Der Kegelbrecher-Klemmring (auch als Sicherungsring oder Schüsselklemmring bezeichnet) ist ein wichtiges Befestigungselement zwischen dem Einstellring und dem unteren Rahmen. Er ist in erster Linie für die Sicherung des Konkavs (feste Kegelauskleidung) und die Aufrechterhaltung der Stabilität der Schüsselbaugruppe verantwortlich. Zu seinen Hauptfunktionen gehören:
Konkave Fixierung: Durch radialen und axialen Druck werden die konkaven Segmente fest gegen die Innenfläche der Schüssel gedrückt. Dadurch werden Verschiebungen oder Vibrationen während des Zerkleinerns verhindert, die zu ungleichmäßigem Verschleiß oder Materiallecks führen könnten.
Verriegelung der Einstellung: Sichern des Einstellrings in seiner eingestellten Position nach Spalteinstellungen, um sicherzustellen, dass der Brechspalt während des Betriebs konstant bleibt und unbeabsichtigte Änderungen, die sich auf die Produktgröße auswirken, vermieden werden.
Lastübertragung: Gleichmäßige Verteilung der Klemmkraft auf die Dreschkegel und die Schale, wodurch lokale Spannungskonzentrationen reduziert und die Lebensdauer der Gegenstücke verlängert werden.
Versiegelungsverbesserung: Schafft eine dichte Abdichtung zwischen dem Einstellring und dem unteren Rahmen, wodurch das Eindringen von Staub, Erzpartikeln und Feuchtigkeit in die inneren Mechanismen minimiert und so Verschleiß und Schmiermittelverunreinigungen reduziert werden.
Da der Klemmring hohen Klemmkräften (oft über 100 kN) und zyklischen Belastungen ausgesetzt ist, muss er über eine hohe Zugfestigkeit, Steifigkeit und Verschleißfestigkeit verfügen, um seine Klemmfähigkeit über längere Zeiträume aufrechtzuerhalten.
2. Zusammensetzung und Aufbau des Klemmrings
Der Klemmring ist typischerweise ein ringförmiges, einteiliges oder segmentiertes Bauteil mit robuster Konstruktion und den folgenden Hauptteilen und Strukturdetails:
Ringkörper: Ein kreisförmiger Rahmen aus hochfestem Stahlguss (z. B. ZG35CrMo) oder Schmiedestahl mit einem Außendurchmesser von 800 mm bis 3000 mm, abhängig von der Brechergröße. Die Gehäusedicke beträgt 40–100 mm, die radiale Breite 100–300 mm, um den Klemmkräften standzuhalten.
Klemmfläche: Eine präzisionsgefertigte, geneigte oder flache Oberfläche am Innenumfang, die mit dem Außenflansch des Konkavs oder dem Einstellring verbunden ist. Diese Oberfläche weist eine Rauheit von Ra1,6–3,2 μm auf, um eine gleichmäßige Kraftverteilung zu gewährleisten.
Gewindelöcher/Schraubenschlitze: Umfangsverteilte Löcher (12–36, je nach Größe) oder Langlöcher zur Aufnahme von Spannschrauben. Diese sind so positioniert, dass ein gleichmäßiger Druck ausgeübt wird, mit einer Lochdurchmessertoleranz von H12 und einer Positionsgenauigkeit (±0,5 mm) relativ zur Ringmitte.
Hebeösen: An der Außenfläche angegossene oder angeschweißte Vorsprünge, die den Ein- und Ausbau mit Hebezeugen erleichtern und für das Gewicht des Rings (oft 500–5000 kg) ausgelegt sind.
Funktionen lokalisieren:
Ausrichtungsstifte: Kleine zylindrische Vorsprünge auf der Unterseite, die in entsprechende Löcher im unteren Rahmen passen und so eine radiale Positionierung gewährleisten.
Rillen/Kerben: Umfangsnuten, die mit Rippen am Einstellring zusammenpassen und so ein Drehrutschen unter Last verhindern.
Verstärkungsrippen: Radiale oder umlaufende Rippen auf der Außen- oder Innenfläche, die die Steifigkeit ohne übermäßiges Gewicht erhöhen und so positioniert sind, dass sie einer Verformung unter Klemmdruck standhalten.
Verschleißfeste Beschichtung (optional): Eine Hartverchromung (50–100 μm dick) oder Schweißauflage auf der Klemmfläche, um den Verschleiß durch wiederholten Kontakt mit der Konkavität oder dem Einstellring zu verringern.
3. Gießprozess für den Klemmring
Aufgrund seiner Größe und ringförmigen Struktur wird der Klemmring hauptsächlich im Sandgussverfahren hergestellt, wobei für Hochlastanwendungen geschmiedeter Stahl verwendet wird:
Materialauswahl:
Stahlguss (ZG35CrMo): Bevorzugt aufgrund der guten Festigkeit (Zugfestigkeit ≥ 650 MPa, Streckgrenze ≥ 380 MPa) und Gießbarkeit. Chemische Zusammensetzung: C 0,32–0,40 %, Cr 0,8–1,1 %, Mo 0,15–0,25 %.
Geschmiedeter Stahl (35CrMo): Wird für Brecher mit extremen Belastungen verwendet und bietet eine höhere Zähigkeit (Aufprallenergie ≥40 J) und Ermüdungsbeständigkeit.
Musterherstellung:
Aus 3D-gedrucktem Harz, Holz oder Schaumstoff wird ein maßstabsgetreues Muster erstellt, das den Außendurchmesser, die Breite, die Bolzenlöcher und die Ösen des Rings nachbildet. Schrumpfungstoleranzen (1,8–2,2 %) werden hinzugefügt, wobei für dicke Abschnitte wie Rippen größere Toleranzen vorgesehen sind.
Formen:
Eine harzgebundene Sandform mit geteilten Mustern wird vorbereitet, um die ringförmige Form zu formen. Kerne werden verwendet, um Bolzenlöcher und innere Merkmale zu erzeugen und so die Maßhaltigkeit zu gewährleisten. Der Formhohlraum wird mit einer feuerfesten Schlichte auf Zirkoniumbasis beschichtet, um die Oberflächengüte zu verbessern.
Schmelzen und Gießen:
Gussstahl wird in einem Lichtbogenofen bei 1530–1570 °C geschmolzen, wobei der Schwefel- (≤ 0,035 %) und Phosphorgehalt (≤ 0,035 %) streng kontrolliert wird, um Sprödigkeit zu vermeiden.
Das Gießen erfolgt bei 1490–1530 °C mithilfe einer Schöpfkelle mit Gießtiegel zur Kontrolle des Flusses, um sicherzustellen, dass die Form gleichmäßig gefüllt wird und die Porosität in kritischen Bereichen wie Bolzenlochvorsprüngen minimiert wird.
Wärmebehandlung:
Normalisierung: Erhitzen auf 860–900 °C für 3–5 Stunden, anschließendes Abkühlen an der Luft, um die Kornstruktur zu verfeinern und innere Spannungen zu reduzieren.
Temperieren: Durch Erhitzen auf 550–600 °C für 4–6 Stunden wird eine Härte von HB 200–250 erreicht, wodurch Festigkeit und Bearbeitbarkeit ins Gleichgewicht kommen. Bei geschmiedeten Ringen wird zur Verbesserung der Zähigkeit Abschrecken (850–880 °C, ölgekühlt) und Anlassen durchgeführt.
4. Bearbeitungs- und Herstellungsprozess
Schruppbearbeitung:
Der gegossene oder geschmiedete Ring wird auf einer CNC-Vertikaldrehmaschine montiert, um den Außendurchmesser, den Innendurchmesser sowie die Ober- und Unterseite zu bearbeiten. Dabei wird eine Nachbearbeitungstoleranz von 3–5 mm eingehalten. Wichtige Abmessungen (z. B. Außendurchmesser) werden auf ±1 mm kontrolliert.
Oberflächenbearbeitung beim Spannen:
Die innere Spannfläche wird mit einem CNC-Drehzentrum oder einer Schleifmaschine präzisionsbearbeitet, um eine Ebenheit (≤0,1 mm/m) und eine Rauheit Ra1,6 μm zu erreichen. Geneigte Flächen (falls vorhanden) werden mit einer Winkeltoleranz von ±0,1° bearbeitet.
Bolzenlochbearbeitung:
Gewindebohrungen oder Schlitze werden mit einem CNC-Bearbeitungszentrum mit Drehtisch gebohrt und mit Gewinden versehen. Dabei wird eine hohe Positionsgenauigkeit (±0,5 mm) und Gewindequalität (Klasse 6H für Gewindebohrungen) gewährleistet. Die Lochvorsprünge sind verstärkt, um ein Abreißen bei hohem Drehmoment zu verhindern.
Hebeösen und Merkmalsbearbeitung:
Die Hebeösen werden bearbeitet, um Gussgrate zu entfernen und ein sicheres Anheben zu gewährleisten. Die abgerundeten Kanten verringern die Spannungskonzentration.
Passstifte oder Nuten werden auf präzise Abmessungen gefräst, mit einer Toleranz von ±0,1 mm für Ausrichtungsmerkmale.
Oberflächenbehandlung:
Optional wird die Spannfläche durch Galvanisieren mit Hartchrom (50–100 μm) beschichtet, wodurch eine Härte von HRC 60–65 erreicht wird und somit Verschleiß vorgebeugt wird.
Nicht zusammenpassende Oberflächen werden strahlgereinigt und mit Epoxidfarbe (100–150 μm dick) lackiert, um Korrosion zu verhindern.
5. Qualitätskontrollprozesse
Materialprüfung:
Durch die Analyse der chemischen Zusammensetzung (Spektrometrie) wird die Einhaltung der ZG35CrMo- oder 35CrMo-Standards überprüft.
Zugversuche an gegossenen/geschmiedeten Proben bestätigen die mechanischen Eigenschaften (z. B. Zugfestigkeit ≥ 650 MPa, Dehnung ≥ 15 %).
Maßgenauigkeitsprüfungen:
Eine Koordinatenmessmaschine (KMG) prüft kritische Abmessungen: Außen-/Innendurchmesser, Ebenheit der Klemmfläche und Positionen der Bolzenlöcher.
Ein Lasertracker überprüft die Rundheit des Rings (≤0,2 mm) und die Konzentrizität zwischen Innen- und Außendurchmesser (≤0,1 mm).
Strukturelle Integritätsprüfung:
Durch Ultraschallprüfungen (UT) werden innere Defekte im Ringkörper und in den Bolzenlochvorsprüngen erkannt. Risse oder Poren (>φ3 mm) werden aussortiert.
Bei der Magnetpulverprüfung (MPT) wird nach Oberflächenrissen in Ösen, Klemmflächen und Bolzenlöchern gesucht. Lineare Defekte von 1 mm führen zur Ablehnung.
Mechanische Leistungsprüfung:
Klemmkraftprüfung: Der Ring wird mit Schrauben installiert, die mit 120 % des Nenndrehmoments angezogen sind, wobei Dehnungsmessstreifen die Verformung messen (Grenzwert: ≤0,2 mm/m).
Ermüdungsprüfung: Die Proben werden einer zyklischen Belastung (10⁶ Zyklen) bei 80 % der Streckgrenze unterzogen, um sicherzustellen, dass keine Risse entstehen, und so eine langfristige Nutzung zu simulieren.
Baugruppenvalidierung:
Durch eine Probemontage mit dem Einstellring und den konkaven Segmenten wird der richtige Sitz überprüft: Die Klemmkraft ist gleichmäßig verteilt und es besteht kein übermäßiges Spiel zwischen den Passflächen.
Durch diese Fertigungs- und Qualitätskontrollprozesse gewährleistet der Klemmring eine sichere Fixierung des Konkavs und einen stabilen Betrieb des Kegelbrechers und ist somit für eine gleichbleibende Leistung im Bergbau und bei der Verarbeitung von Zuschlagstoffen unerlässlich.
