Verbundkegelbrecher

Rahmenkörper: Eine robuste Struktur aus Stahlguss (ZG270-500), die alle internen Komponenten trägt. Sie hat eine zylindrische oder konische Form mit einem oberen Flansch zur Montage des Einstellrings und einer unteren Basis zur Befestigung am Fundament. Die Rahmendicke beträgt je nach Brechergröße 50–150 mm.

Oberer Rahmen: Enthält den festen Kegel (konkav) und den Einstellmechanismus mit radialen Rippen (Dicke 30–80 mm), um die Steifigkeit gegen Quetschkräfte zu erhöhen.

Unterer Rahmen: Enthält die Exzenterwellenhülse, das Hauptwellenlager und die Getriebekomponenten. Es verfügt über Ölkanäle zur Schmierung und Kühlung.

Beweglicher Kegel: Ein konisches Bauteil mit einer Auskleidung aus Manganstahl (ZGMn13) oder Chromgusseisen (Cr20) (Dicke 30–80 mm), die mittels Zinklegierungsguss befestigt ist. Der Konuskörper ist aus 42CrMo-Stahllegierung geschmiedet und verfügt über eine kugelförmige Basis, die in das Kugellager der Hauptwelle passt.

Fester Kegel (konkav): Eine mehrteilige Ringauskleidung (2–4 Segmente) aus verschleißfesten Materialien, die auf dem oberen Rahmen montiert ist. Jedes Segment entspricht einer Zerkleinerungsstufe (grob bis fein) mit unterschiedlichen Hohlraumprofilen (Winkel, Tiefe) zur Steuerung der Partikelgröße.

Hauptwelle: Eine geschmiedete Welle aus legiertem Stahl (40CrNiMoA), die den beweglichen Kegel mit der Exzenterwellenhülse verbindet. Sie verfügt über ein konisches unteres Ende (1:10-Kegel) zum Einpassen in die Exzenterhülse und eine kugelförmige Oberseite zur Unterstützung des beweglichen Kegels.

Exzenterwellenhülse: Eine Hülse aus Stahlguss (ZG35CrMo) mit versetzter Bohrung (Exzentrizität 5–20 mm), die die Schwingbewegung der Hauptwelle antreibt. Sie ist auf Bronze- oder Pendelrollenlagern montiert und wird durch ein Kegelradgetriebe gedreht.

Kegelräder: Ein Paar Zahnräder (klein und groß) aus hochfestem Stahl (20CrMnTi), die die Kraft vom Motor auf die Exzenterhülse übertragen. Das große Zahnrad ist mit der Exzenterhülse verschraubt, während das kleine Zahnrad auf der Eingangswelle montiert ist.

Motor und Riemenscheibe: Ein Motor mit variabler Drehzahl (110–500 kW), der über ein Keilriemen- und Riemenscheibensystem mit der Eingangswelle verbunden ist und eine Drehzahlanpassung (500–1500 U/min) je nach Materialhärte ermöglicht.

Hydraulisches Einstellsystem: Enthält Hydraulikzylinder (4–8), die am oberen Rahmen montiert sind, um die Höhe des festen Kegels einzustellen und die Größe der Auslassöffnung (5–50 mm) zu steuern. Es verfügt über Positionssensoren für eine präzise Einstellung.

Sicherheitsvorrichtung: Eine Kombination aus hydraulischem Überlastschutz und Federpuffern. Wenn nicht zerkleinerbare Materialien in den Hohlraum gelangen, steigt der Hydraulikdruck an und löst ein Überdruckventil aus, das den festen Kegel anhebt, das Material ausstößt und automatisch zurücksetzt.

Schmiersystem: Ein unabhängiges Dünnschichtöl-Schmiersystem mit Pumpen, Kühlern und Filtern, das Öl (ISO VG 46) zu Lagern und Zahnrädern zirkulieren lässt und dabei die Temperatur unter 60 °C hält.

Labyrinthsiegel: Eine mehrstufige Dichtung zwischen beweglichem Kegel und Oberrahmen, die das Eindringen von Staub verhindert.

Luftspülsystem: Um Staub noch besser zu blockieren, wird Druckluft (0,3–0,5 MPa) in den Dichtungsbereich eingespritzt. In Umgebungen mit hohem Staubaufkommen wird dies mit einem Wassersprühsystem kombiniert.

Musterherstellung: Es wird ein maßstabsgetreues Holz- oder Metallmuster erstellt, einschließlich Rippen, Flanschen und Ölkanälen. Schrumpfungszugaben (1,2–1,5 %) werden hinzugefügt.

Formen: Es werden harzgebundene Sandformen mit Kernen für die inneren Hohlräume verwendet. Die Form wird mit einer feuerfesten Schlichte beschichtet, um die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern.

Schmelzen und Gießen: Stahl wird in einem Induktionsofen bei 1520–1560 °C geschmolzen und dann bei 1480–1520 °C unter kontrolliertem Druck in die Form gegossen, um Porosität zu vermeiden.

Wärmebehandlung: Normalisierung bei 880–920 °C (luftgekühlt) zur Verfeinerung der Kornstruktur, gefolgt von einem Anlassen bei 550–600 °C zur Verringerung der Sprödigkeit.

Musterherstellung: Zur Gewährleistung der Maßgenauigkeit werden Präzisionsschaummuster mit exzentrischen Bohrungsdetails verwendet.

Formen: Schalenformung mit 酚醛树脂-Bindemittel für komplexe Geometrien, wodurch enge Toleranzen an der exzentrischen Bohrung (±0,05 mm) gewährleistet werden.

Gießen und Wärmebehandlung: Der flüssige Stahl wird bei 1500–1540 °C gegossen. Nach dem Gießen wird die Hülse abgeschreckt (850 °C, ölgekühlt) und angelassen (580 °C), um eine Härte von HB 220–260 zu erreichen.

Blockerwärmung: Stahlknüppel werden in einem Gasofen auf 1150–1200 °C erhitzt.

Freiformschmieden: Der Block wird gestaucht und in eine konische Form geschmiedet, wobei die kugelförmige Basis in mehreren Durchgängen geformt wird, um den Kornverlauf auszurichten.

Wärmebehandlung: Abschrecken (840 °C, wassergekühlt) und Anlassen (560 °C), um eine Zugfestigkeit von ≥900 MPa und eine Härte von HRC 28–32 zu erreichen.

Schruppbearbeitung: CNC-Fräsen zur Formgebung der Flanschflächen mit Ebenheitstoleranz (≤0,1 mm/m). Bohrmaschinen erzeugen Lagersitze mit Zylindertoleranz IT7.

Präzisionsbearbeitung: Schleifen der Flanschpassflächen auf Ra1,6 μm. Bohren und Gewindeschneiden von Schraubenlöchern (M20–M48) mit Gewindeklasse 6H.

Drehen: CNC-Drehmaschinen bearbeiten den Außendurchmesser und die exzentrische Bohrung mit einer Schleifzugabe von 0,5–1 mm. Die Exzentrizität wird mit einem Koordinatenmessgerät (KMG) überprüft.

Schleifen: Außendurchmesser und Bohrung sind auf IT6-Toleranz geschliffen, mit einer Oberflächenrauheit von Ra0,8 μm. Die Zahnradmontagefläche ist rechtwinklig geschliffen (≤0,02 mm/100 mm).

Mahlen: CNC-Bearbeitungszentren formen die konische Oberfläche und die kugelförmige Basis mit einer Kegelwinkeltoleranz (±0,05°).

Liner-Montagefläche: Auf Ebenheit bearbeitet (≤0,1 mm/m), um eine ordnungsgemäße Verbindung mit der Manganstahlauskleidung zu gewährleisten.

Materialprüfung:

Durch spektrometrische Analyse wird die chemische Zusammensetzung bestätigt (z. B. ZG270-500: C 0,24–0,32 %, Mn 1,2–1,6 %).

Durch Zugprüfungen werden die mechanischen Eigenschaften sichergestellt (z. B. 42CrMo: Streckgrenze ≥785 MPa).

Maßprüfung:

CMM prüft kritische Abmessungen (z. B. Exzentrizität der Bohrung der Exzenterhülse, Ebenheit des Rahmenflansches).

Durch Laserscanning wird das konische Profil des beweglichen Kegels überprüft.

Zerstörungsfreie Prüfung (NDT):

Durch Ultraschallprüfung (UT) werden innere Defekte in Gussteilen (z. B. Rahmen, Exzenterhülse) erkannt, wobei Defekte von >φ3 mm aussortiert werden.

Mittels Magnetpulverprüfung (MPT) werden Schmiedeteile (z. B. Hauptwellen) auf Oberflächenrisse untersucht.

Leistungstests:

Dynamisches Auswuchten: Exzenterhülse und Riemenscheibenbaugruppen sind auf G2,5-Klasse ausgewuchtet (Vibration ≤ 2,5 mm/s).

Schmiersystemtest: Durchflussrate und Druck (0,2–0,4 MPa) werden überprüft, Lecks sind nicht zulässig.

Quetschtest: Ein 24-stündiger Dauerlauf mit Standardzuschlagstoffen (z. B. Granit) prüft die Produktionskapazität, die Partikelgrößenverteilung und den Komponentenverschleiß.

Sicherheitsvalidierung:

Überlastungstests mit Eisenblöcken (50–100 kg) bestätigen, dass die Sicherheitsvorrichtung innerhalb von 2 Sekunden auslöst, ohne dass es zu Schäden an den Komponenten kommt.