Die Kegelbrecher-Einstellkappe ist eine Schlüsselkomponente im Spaltverstellsystem des Brechers und wird auf dem Einstellring oder dem oberen Rahmen montiert. Zu ihren Hauptfunktionen gehören die Steuerung des Brechspalts (ermöglicht die präzise Einstellung des Abstands zwischen beweglichem und festem Kegel), Verriegelungskomponenten (Sicherung des Einstellrings nach der Einstellung), die Lastverteilung und die Unterstützung von Dichtungen.
Strukturell handelt es sich um eine zylindrische oder konische Komponente, die aus dem Kappenkörper (aus hochfestem Gussstahl wie ZG310–570 oder Schmiedestahl), einer Gewindebohrung oder Außengewinden, Verriegelungsmechanismen (wie Verriegelungsschlitzen, Stellschraubenlöchern und konischen Schnittstellen), einem oberen Flansch, Dichtungsnuten, Verstärkungsrippen und Anzeigemarkierungen besteht.
Der Gussprozess für mittelgroße bis große Einstellkappen umfasst die Materialauswahl, die Modellherstellung (mit Schrumpfungstoleranzen und Entformungsschrägen), das Formen (mit Sandformen), das Schmelzen und Gießen (mit kontrollierten Temperaturen und Durchflussraten), das Abkühlen und Ausschalen sowie die Wärmebehandlung (Normalisierung und Anlassen). Der Bearbeitungs- und Herstellungsprozess umfasst die Grobbearbeitung, die Gewindebearbeitung, die Bearbeitung der Verriegelungselemente, die Feinbearbeitung, die Oberflächenbehandlung und die Montage der Dichtungen.
Die Qualitätskontrollprozesse umfassen die Validierung des Materials (chemische Zusammensetzung und Härteprüfung), die Prüfung der Maßgenauigkeit (mit Hilfe von Koordinatenmessgeräten und Gewindelehren), die Prüfung der strukturellen Integrität (z. B. MPT und UT), die Funktionsprüfung (Überprüfung des Einstellbereichs und der Verriegelungswirksamkeit) sowie die Prüfung der Dichtungsleistung. Diese gewährleisten die erforderliche Präzision, Festigkeit und Zuverlässigkeit der Einstellkappe für eine konsistente Brechspaltkontrolle und garantieren so eine optimale Brecherleistung.
Detaillierte Einführung in die Kegelbrecher-Einstellkappenkomponente
1. Funktion und Rolle der Anpassungsobergrenze
Die Einstellkappe des Kegelbrechers (auch Einstellkappe oder Regelkappe genannt) ist eine Schlüsselkomponente im Spaltverstellsystem des Brechers und wird auf dem Einstellring oder dem oberen Rahmen montiert. Zu ihren Hauptfunktionen gehören:
Brechspaltkontrolle: Ermöglicht die präzise Einstellung des Abstands zwischen beweglichem Kegel und festem Kegel (Brechspalt) durch Drehen oder Verschieben relativ zum Einstellring und beeinflusst so direkt die Größe des ausgetragenen Materials.
Komponentenverriegelung: Sichern des Einstellrings in seiner eingestellten Position nach der Spalteinstellung, wodurch eine unbeabsichtigte Bewegung durch Vibrationen während des Brechvorgangs verhindert wird.
Lastverteilung: Verteilt axiale Lasten vom Einstellring auf den oberen Rahmen und reduziert so die lokale Belastung der Gegenkomponenten.
Dichtungsunterstützung: Bereitstellung einer Montagefläche für Dichtungen, die das Austreten von Staub, Schmutz oder Schmiermittel zwischen dem Einstellsystem und den internen Mechanismen des Brechers verhindern.
Aufgrund ihrer Rolle bei der Präzisionseinstellung und Belastungsaufnahme erfordert die Einstellkappe eine hohe Maßgenauigkeit, Verschleißfestigkeit und strukturelle Stabilität.
2. Zusammensetzung und Ausgestaltung der Anpassungsobergrenze
Die Einstellkappe ist typischerweise ein zylindrisches oder konisches Bauteil mit einer Kombination aus Gewinde, Flansch und glatten Oberflächen und besteht aus den folgenden Hauptteilen:
Kappenkörper: Der Hauptstrukturabschnitt, der normalerweise aus hochfestem Gussstahl (z. B. 40Cr oder ZG310–570) oder Schmiedestahl für eine längere Lebensdauer besteht. Die Wandstärke beträgt 30 bis 80 mm, mit dickeren Abschnitten an den tragenden Schnittstellen.
Gewindebohrung oder Außengewinde: Ein zentrales Gewindeelement, das mit dem Einstellring zusammenpasst – entweder Innengewinde (für Kappen, die auf den Einstellring geschraubt werden) oder Außengewinde (für Kappen, die mit einer Kontermutter befestigt werden). Gewinde sind oft trapezförmig (metrisch oder Zoll), um hohe axiale Belastungen aufnehmen zu können.
Verriegelungsmechanismus: Funktionen zum Sichern der Kappe nach der Einstellung, wie zum Beispiel:
Verriegelungsschlitze: Umlaufende Rillen an der Außenfläche der Kappe, die mit den Verriegelungsbolzen am Einstellring ausgerichtet sind und so eine Drehung verhindern.
Stellschraubenlöcher: Radiale Gewindebohrungen, die Stellschrauben aufnehmen, um gegen den Einstellring zu drücken und so eine reibungsbasierte Verriegelung zu erzeugen.
Konische Schnittstelle: Eine konische Oberfläche, die mit einer entsprechenden Verjüngung am Einstellring zusammenpasst und so den Halt unter Last verbessert.
Oberer Flansch: Ein radialer Flansch am oberen Ende der Kappe, der eine Oberfläche zum Aufbringen eines Drehmoments während der Einstellung (über einen Schraubenschlüssel oder ein Hydraulikwerkzeug) bietet und die axiale Bewegung begrenzt.
Dichtungsnuten: Umlaufende Nuten auf der Außen- oder Innenfläche, die O-Ringe, Dichtungen oder Labyrinthdichtungen aufnehmen, um Verunreinigungen oder Schmiermittelverlust zu verhindern.
Verstärkungsrippen: Innere oder äußere Rippen (5–15 mm dick), die den Kappenkörper, insbesondere im Bereich der Gewinde, verstärken, um einer Verformung unter Belastung standzuhalten.
Indikatormarkierungen: Auf der Außenfläche eingravierte oder eingestanzte Linien, die mit den Referenzmarkierungen auf dem Einstellring übereinstimmen und so eine präzise Spalteinstellung ermöglichen (normalerweise in 0,1-mm-Schritten abgestuft).
3. Gießprozess für die Justierkappe
Für mittelgroße bis große Einstellkappen ist das Gießen das bevorzugte Herstellungsverfahren, da sich damit komplexe Formen effizient herstellen lassen:
Materialauswahl:
Hochfester Stahlguss (ZG310–570) wird aufgrund seiner Zugfestigkeit (≥ 570 MPa) und Schlagzähigkeit gewählt und eignet sich für tragende Anwendungen. Für kleinere Kappen kann aus Kostengründen Sphäroguss (QT500–7) verwendet werden, der sich gut bearbeiten lässt.
Musterherstellung:
Aus Holz, Schaumstoff oder 3D-gedrucktem Kunststoff wird ein Präzisionsmuster erstellt, das die äußere Form der Kappe, Gewinde (in vereinfachter Form), Flansche und Rillen nachbildet. Schrumpfungszugaben (1,5–2 %) werden hinzugefügt, und Entformungsschrägen (2°–4°) erleichtern das Entfernen der Form.
Beim Guss wird das Gewindemuster häufig weggelassen oder vereinfacht und das endgültige Gewinde wird durch maschinelle Bearbeitung hergestellt.
Formen:
Um das Modell herum wird eine Sandform (Grünsand oder harzgebundener Sand) geformt, wobei ein Kern zur Herstellung der zentralen Bohrung dient. Der Formhohlraum wird mit einer feuerfesten Schlichte beschichtet, um die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern und das Eindringen von Metall in den Sand zu verhindern.
Schmelzen und Gießen:
Gussstahl wird in einem Lichtbogenofen bei 1520–1560 °C geschmolzen, wobei die chemische Zusammensetzung auf 0,25–0,35 % C, 0,8–1,2 % Mn und 0,2–0,6 % Si kontrolliert wird, um Festigkeit und Bearbeitbarkeit auszugleichen.
Das Gießen erfolgt bei 1480–1520 °C mit einer Schöpfkelle und einer gleichmäßigen Fließgeschwindigkeit, um Turbulenzen zu vermeiden und eine vollständige Füllung des Formhohlraums sicherzustellen.
Abkühlen und Ausschütteln:
Das Gussteil wird 24–48 Stunden in der Form gekühlt, um die thermische Spannung zu reduzieren, und anschließend durch Vibration entfernt. Sandrückstände werden durch Kugelstrahlen (G25-Stahlkorn) entfernt, wodurch eine Oberflächenrauheit von Ra25–50 μm erreicht wird.
Wärmebehandlung:
Durch Normalisierung (850–900 °C, luftgekühlt) wird die Kornstruktur verfeinert, gefolgt von Anlassen (600–650 °C), um die Härte auf 200–250 HBW zu reduzieren und so die Bearbeitbarkeit zu verbessern, während die Festigkeit erhalten bleibt.
4. Bearbeitungs- und Herstellungsprozess
Schruppbearbeitung:
Der Gussrohling wird auf einer CNC-Drehmaschine montiert, um den Außendurchmesser, den oberen Flansch und die zentrale Bohrung zu bearbeiten. Dabei wird eine Nachbearbeitungstoleranz von 2–3 mm eingehalten. Die Schlüsselflächen werden plangeschliffen, um Bezugspunkte festzulegen.
Gewindebearbeitung:
Innen- und Außengewinde werden mit einer CNC-Gewindedrehmaschine oder Gewindefräsmaschine präzisionsgefertigt. Trapezgewinde werden mit einem Formwerkzeug geschnitten, um die Steigungsgenauigkeit (±0,05 mm) und die Gewindeprofiltoleranz für eine reibungslose Anpassung zu gewährleisten.
Bearbeitung von Verriegelungsfunktionen:
Verriegelungsschlitze werden mit einer CNC-Fräsmaschine in die Außenfläche gefräst, mit Tiefentoleranz (±0,1 mm) und gleichmäßigem Abstand (±0,5 mm) um den Umfang der Kappe.
Die Löcher für die Stellschrauben werden mit einer Toleranz der Klasse 6H gebohrt und mit Gewinde versehen, wobei eine Rechtwinkligkeit (±0,1 mm/100 mm) zur Achse der Kappe gewährleistet ist, um ein ordnungsgemäßes Eingreifen der Schraube zu gewährleisten.
Fertigbearbeitung:
Der obere Flansch und die Dichtflächen werden fertiggedreht, um eine Ebenheit (≤0,05 mm/m) und eine Oberflächenrauheit von Ra1,6 μm zu erreichen und so eine effektive Abdichtung und Drehmomentanwendung zu gewährleisten.
Konische Schnittstellen (sofern vorhanden) werden mit einer Winkeltoleranz (±0,1°) und einer Oberflächenrauheit von Ra3,2 μm bearbeitet, um eine sichere Verbindung mit dem Einstellring zu gewährleisten.
Oberflächenbehandlung:
Die Außenfläche der Kappe ist mit Rostschutzfarbe oder einer Zinkbeschichtung (5–8 μm dick) beschichtet, um Korrosion zu verhindern. Die Gewinde sind mit einem Festfressen verhindernden Mittel (z. B. Molybdändisulfid) behandelt, um eine reibungslose Einstellung zu ermöglichen und Festfressen zu verhindern.
Montage von Dichtungen:
O-Ringe oder Dichtungen werden in Dichtungsnuten eingebaut, wobei die Abmessungen auf die Nutbreite und -tiefe abgestimmt sind, um eine dichte Abdichtung unter Druck zu gewährleisten.
5. Qualitätskontrollprozesse
Materialvalidierung:
Die Analyse der chemischen Zusammensetzung (mittels Spektrometrie) bestätigt, dass das Grundmaterial den Spezifikationen entspricht (z. B. 40Cr: C 0,37–0,44 %, Cr 0,8–1,1 %).
Durch Härteprüfungen (Brinell oder Rockwell) wird sichergestellt, dass der Kappenkörper eine Härte von 200–250 HBW aufweist, wodurch ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Bearbeitbarkeit gewährleistet wird.
Maßgenauigkeitsprüfungen:
Ein Koordinatenmessgerät (KMG) prüft kritische Abmessungen: Gewindedurchmesser (±0,03 mm), Außendurchmesser (±0,1 mm), Flanschebenheit und Schlitz-/Nutpositionen.
Die Gewindequalität wird mithilfe von Gewindelehren (Ring- oder Dornlehren) beurteilt, um die richtige Passung mit dem Einstellring sicherzustellen.
Strukturelle Integritätsprüfung:
Zerstörungsfreie Prüfungen (NDT), wie beispielsweise die Magnetpulverprüfung (MPT), erkennen Oberflächenrisse in Gewinden, Flanschen oder Verriegelungsmerkmalen, wobei alle Defekte mit einer Länge von weniger als 0,5 mm aussortiert werden.
Bei großen Kappen wird eine Ultraschallprüfung (UT) durchgeführt, um sie auf innere Defekte (z. B. Schrumpfporen) in tragenden Bereichen zu prüfen.
Funktionstests:
Überprüfung des Einstellbereichs: Die Kappe wird mit einem Test-Einstellring verbunden und ihr Rotations-/Translationsbereich wird gemessen, um sicherzustellen, dass er den Konstruktionsspaltbereich (normalerweise 5–50 mm) abdeckt.
Prüfung der Verriegelungswirksamkeit: Nach dem Einstellen der Kappe auf eine mittlere Position wird ein Vibrationstest (10–500 Hz für 1 Stunde) durchgeführt, bei dem keine messbare Bewegung (≤0,01 mm) zulässig ist.
Dichtungsleistungsprüfung:
Ein Drucktest wird durchgeführt, indem die Kappe mit Dichtungen auf einer Prüfvorrichtung montiert und ein Luftdruck von 0,3 MPa angewendet wird. Bei der Prüfung mit Seifenlösung wird kein Leck festgestellt.
Durch die Einhaltung dieser Prozesse erreicht die Einstellkappe die Präzision, Festigkeit und Zuverlässigkeit, die für eine konstante Kontrolle des Brechspalts erforderlich sind, und gewährleistet so eine optimale Brecherleistung und Produktqualität im Bergbau und bei der Verarbeitung von Zuschlagstoffen.
