Das Gegengewicht des Kegelbrechers, ein wichtiges dynamisches Ausgleichselement, das auf der Exzenterbuchse montiert ist, gleicht die Zentrifugalkräfte der Exzenterrotation aus, reduziert Vibrationen, verbessert die Stabilität (500–1500 U/min), optimiert den Energieverbrauch und gleicht die Rahmenlasten aus.
Strukturell besteht es aus einem hochdichten (7,0–7,8 g/cm³) Körper (HT350/QT600-3), 2–6 Ringsegmenten, Bolzenlöchern (Klasse 8.8+), Positionierungsstiften, Ausgleichslaschen und Verstärkungsrippen mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung.
Hergestellt im Sandgussverfahren (Gießen bei 1350–1380 °C), wird es geglüht (550–600 °C) und für Maßgenauigkeit präzise bearbeitet (CNC-Drehen/-Schleifen). Die Qualitätskontrolle umfasst Materialprüfungen (Dichte ≥ 7,0 g/cm³), zerstörungsfreie Prüfung (UT/MPT), dynamisches Auswuchten (Restunwucht ≤ 5 g·mm/kg) und Belastungstests (150 % Nennkraft).
Dies gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb im Bergbau/in der Zuschlagstoffverarbeitung durch Minimierung der Belastung und Verlängerung der Lebensdauer der Komponenten.
Detaillierte Einführung in die Gegengewichtskomponente des Kegelbrechers
1. Funktion und Rolle des Gegengewichts
Das Gegengewicht des Kegelbrechers (auch Ausgleichsgewicht oder Exzentergewicht genannt) ist ein wichtiges dynamisches Ausgleichselement, das an der Exzenterbuchse oder der Hauptwelle montiert ist. Zu seinen Hauptfunktionen gehören:
Dynamisches Auswuchten: Ausgleich der durch die exzentrische Rotation des beweglichen Kegels und der Exzenterbuchse erzeugten Zentrifugalkraft, wodurch Vibrationen und Geräusche während des Betriebs reduziert werden. Dies minimiert die Belastung von Rahmen, Lagern und anderen Strukturkomponenten.
Stabilitätsverbesserung: Gewährleistet eine gleichmäßige Rotation der Exzenterbaugruppe bei hohen Geschwindigkeiten (500–1500 U/min) und verhindert so eine ungleichmäßige Belastung, die zu vorzeitigem Verschleiß oder Ausfall der Hauptwelle und des Axiallagers führen könnte.
Energieoptimierung: Reduzierung des Stromverbrauchs im Zusammenhang mit der Schwingungsdämpfung, wodurch die Gesamtenergieeffizienz des Brechers verbessert wird.
Lastverteilung: Ausgleich der seitlichen Kräfte, die während des Brechzyklus auf den Brecherrahmen ausgeübt werden, wodurch übermäßige Durchbiegung verhindert und eine gleichbleibende Brechspaltgenauigkeit aufrechterhalten wird.
Da das Gegengewicht hohen Zentrifugalkräften (oft über 10.000 N) ausgesetzt ist, erfordert es eine hohe Dichte, strukturelle Steifigkeit und eine präzise Massenverteilung, um einen effektiven Ausgleich zu erreichen.
2. Zusammensetzung und Aufbau des Gegengewichts
Das Gegengewicht ist typischerweise ein segmentiertes oder einteiliges ringförmiges Bauteil, das auf die Geometrie der Exzenterbuchse abgestimmt ist. Zu den wichtigsten Komponenten und Konstruktionsdetails gehören:
Gewicht Körper: Eine Hochleistungskonstruktion aus hochdichtem Gusseisen (HT350), Sphäroguss (QT600-3) oder betongefülltem Stahl (für große Brecher). Die Materialdichte liegt zwischen 7,0 und 7,8 g/cm³, um eine ausreichende Masse (50–500 kg, je nach Brechergröße) bereitzustellen.
Ringsegmente: Bei großen Brechern wird das Gegengewicht oft in 2–6 Segmente (z. B. 4 gleiche Teile) unterteilt, um die Installation zu erleichtern. Jedes Segment hat eine radiale Breite von 100–300 mm und eine Dicke von 50–150 mm.
Montagefunktionen:
Schraubenlöcher: Umfangsverteilte Löcher (8–24) zur Befestigung des Gewichts an der Exzenterbuchse, mit Gewindeklasse 8.8 oder höher, um den Fliehkräften standzuhalten.
Positionierstifte: Zylindrische Vorsprünge auf der Montagefläche, die in entsprechende Löcher in der Exzenterbuchse passen und so eine präzise Winkelpositionierung gewährleisten.
Ausgleichsregisterkarten: Kleine verstellbare Platten oder Gewindebohrungen am Außenumfang zur Feineinstellung der Gewichtsverteilung. Diese ermöglichen das Hinzufügen/Entfernen kleiner Gewichte (100–500 g), um eine optimale Balance zu erreichen.
Verstärkungsrippen: Interne oder externe radiale Rippen, die die strukturelle Steifigkeit erhöhen und Verformungen unter Zentrifugalbelastung verhindern. Die Rippendicke beträgt je nach Segmentgröße 10–30 mm.
Glatte Außenfläche: Ein bearbeiteter Außenumfang mit geringer Rauheit (Ra3,2–6,3 μm), um den Luftwiderstand zu verringern und den dynamischen Widerstand während der Rotation zu minimieren.
Korrosionsschutzschicht: Eine lackierte oder verzinkte Beschichtung (50–100 μm dick) zum Schutz vor Rost in staubigen oder feuchten Umgebungen.
3. Gussprozess für das Gegengewicht
Aufgrund der erforderlichen hohen Dichte und komplexen Geometrie wird das Gegengewicht hauptsächlich im Sandgussverfahren hergestellt:
Materialauswahl:
Hochdichtes Gusseisen (HT350): Bevorzugt aufgrund der hohen Dichte (7,2–7,3 g/cm³), Druckfestigkeit (≥350 MPa) und Wirtschaftlichkeit. Chemische Zusammensetzung: C 3,2–3,6 %, Si 1,8–2,4 %, Mn 0,6–1,0 %, mit niedrigem Schwefel-/Phosphorgehalt (jeweils ≤0,035 %).
Sphäroguss (QT600-3): Wird für Anwendungen mit hoher Beanspruchung verwendet und bietet eine bessere Schlagfestigkeit (Dehnung ≥ 3 %) und Zugfestigkeit (≥ 600 MPa).
Musterherstellung:
Für jedes Segment wird ein maßstabsgetreues Muster (Schaum, Holz oder Harz) erstellt, einschließlich Bolzenlöchern, Passstiften und Rippen. Schrumpfungszugaben (1,2–1,8 %) werden hinzugefügt, um die Abkühlungskontraktion zu berücksichtigen.
Formen:
Es werden harzgebundene Sandformen hergestellt, wobei Kerne zum Formen von Bolzenlöchern und inneren Merkmalen verwendet werden. Der Formhohlraum wird mit einer feuerfesten Schlichte beschichtet, um die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern und Sandeinschlüsse zu verhindern.
Schmelzen und Gießen:
Gusseisen wird in einem Kupol- oder Induktionsofen bei 1380–1420 °C geschmolzen, wobei der Kohlenstoffäquivalent für eine gute Fließfähigkeit auf 4,2–4,6 % kontrolliert wird.
Das Gießen erfolgt bei 1350–1380 °C mit einer kontrollierten Durchflussrate, um eine vollständige Füllung der Form sicherzustellen und die Porosität in stark beanspruchten Bereichen wie Bolzenlochvorsprüngen zu minimieren.
Wärmebehandlung:
Glühen: Gussteile werden 2–4 Stunden lang auf 550–600 °C erhitzt und dann langsam abgekühlt, um innere Spannungen abzubauen und so das Risiko von Rissen während der Bearbeitung oder des Betriebs zu verringern.
Normalisierung (optional): Bei Sphäroguss verfeinert das Erhitzen auf 850–900 °C und die anschließende Luftkühlung die Mikrostruktur und verbessert die mechanischen Eigenschaften.
4. Bearbeitungs- und Herstellungsprozess
Schruppbearbeitung:
Gusssegmente werden auf einer CNC-Dreh- oder Fräsmaschine montiert, um überschüssiges Material zu entfernen, wobei der Schwerpunkt auf der Montagefläche und dem Außenumfang liegt. Die Maßtoleranz wird auf ±1 mm kontrolliert.
Präzisionsbearbeitung von Montagemerkmalen:
Schraubenlöcher: Gebohrt und mit einem CNC-Bearbeitungszentrum geschnitten, mit Gewindetoleranz 6H und Positionsgenauigkeit (±0,2 mm), um die Ausrichtung mit der Exzenterbuchse sicherzustellen.
Positionierstifte: Bearbeitet mit Durchmessertoleranz h6, mit Rechtwinkligkeit (≤0,05 mm/100 mm) zur Montagefläche.
Montagefläche: Auf Ebenheit (≤0,1 mm/m) und Rauheit Ra3,2 μm geschliffen, um einen gleichmäßigen Kontakt mit der Exzenterbuchse zu gewährleisten und eine Lastkonzentration zu verhindern.
Vorbereitung der Ausgleichslaschen:
Am Außenumfang sind Laschen mit Gewindebohrungen zur Befestigung von Ausgleichsgewichten eingearbeitet oder angeschweißt. Diese Elemente sind so positioniert, dass eine Einstellung in Schritten von 15–30° möglich ist.
Oberflächenbehandlung:
Die Außenfläche wird sandgestrahlt, um Zunder zu entfernen, und anschließend mit einer Epoxidgrundierung (60–80 μm) und einem Decklack (40–60 μm) zum Schutz vor Korrosion lackiert.
Die Gewindelöcher sind mit einem Festfressen verhindernden Mittel beschichtet, um ein Festfressen während der Installation zu verhindern.
5. Qualitätskontrollprozesse
Materialprüfung:
Durch die Analyse der chemischen Zusammensetzung (Spektrometrie) wird die Einhaltung der Standards HT350 oder QT600-3 überprüft.
Durch Dichteprüfungen (mittels Wasserverdrängung) wird sichergestellt, dass die Materialdichte den Spezifikationen entspricht (≥7,0 g/cm³).
Maßgenauigkeitsprüfungen:
Eine Koordinatenmessmaschine (KMG) prüft kritische Abmessungen: Segmentgewicht (Toleranz ±0,5 %), Bolzenlochpositionen und Ebenheit der Montagefläche.
Ein Laserscanner überprüft das äußere Umfangsprofil und stellt so die aerodynamische Effizienz sicher.
Strukturelle Integritätsprüfung:
Durch Ultraschallprüfungen (UT) werden innere Defekte (z. B. Schrumpfporen) in Bolzenlochvorsprüngen erkannt. Defekte von >φ3 mm werden abgelehnt.
Bei der Magnetpulverprüfung (MPT) wird nach Oberflächenrissen in stark beanspruchten Bereichen wie Rippen und Montagekanten gesucht.
Dynamische Auswuchtprüfung:
Zusammengebaute Segmente werden auf einer Auswuchtmaschine montiert und mit Betriebsdrehzahl (500–1500 U/min) gedreht. Die Unwucht wird mithilfe von Auswuchtlaschen gemessen und korrigiert. Die Restunwucht ist auf ≤5 g·mm/kg begrenzt.
Belastungstests:
Bei einem statischen Belastungstest werden 150 % der Nennzentrifugalkraft auf die Befestigungsschrauben ausgeübt, wobei keine Verformung oder Gewindeabrieb zulässig ist.
Durch diese Fertigungs- und Qualitätskontrollprozesse gleicht das Gegengewicht die Exzenterbaugruppe des Kegelbrechers effektiv aus, reduziert Vibrationen, verlängert die Lebensdauer der Komponenten und gewährleistet einen effizienten Betrieb im Bergbau und bei der Verarbeitung von Zuschlagstoffen.
