In diesem Dokument wird die Hauptwellenhülse von Kegelbrechern detailliert beschrieben, ein wichtiges Bauteil zwischen der Hauptwelle und der Exzenterbaugruppe. Ihre Hauptfunktionen sind radiale Unterstützung, Reibungsreduzierung, Lastverteilung und Schmierung. Das Bauteil besteht aus Hülsenkörper, Innenbohrung, Außenfläche, Schmierkanälen, Flansch (bei einigen Ausführungen) und Verschleißanzeigenuten, die jeweils spezifische strukturelle Merkmale aufweisen. Der Gussprozess für den Hülsenkörper aus Bronze wird erläutert, einschließlich Materialion (Phosphorbronze), Modellherstellung, Formen, Schmelzen, Gießen, Wärmebehandlung und Prüfung. Auch der Bearbeitungs- und Herstellungsprozess wird beschrieben, einschließlich Grob-/Feinbearbeitung, Oberflächenbehandlung und Montagevorbereitung. Zudem werden Maßnahmen zur Qualitätskontrolle festgelegt, wie Materialvalidierung, Prüfung der Maßgenauigkeit, Prüfung der Oberflächenqualität, Funktionsprüfung und Verschleißfestigkeitsprüfung. Diese Prozesse gewährleisten, dass die Hauptwellenhülse zuverlässigen Halt und Reibungsreduzierung bietet und so die Effizienz und Lebensdauer des Kegelbrechers unter schweren Lasten verbessert.
Detaillierte Einführung in die Hauptwellenhülsenkomponente des Kegelbrechers
1. Funktion und Rolle der Hauptwellenhülse
Die Hauptwellenhülse (auch Hauptwellenbuchse genannt) ist ein wichtiges Bauteil in Kegelbrechern und befindet sich zwischen der Hauptwelle und der Exzenterbaugruppe. Zu ihren Hauptfunktionen gehören:
Radiale Unterstützung: Stabilisiert die Hauptwelle bei Hochgeschwindigkeitsrotation und gewährleistet eine konzentrische Ausrichtung mit der Exzenterhülse, um ein Wackeln zu verhindern.
Reibungsreduzierung: Fungiert als verschleißfeste Schnittstelle zwischen der rotierenden Hauptwelle und stationären oder halbstationären Komponenten und minimiert den Metall-Metall-Kontakt.
Lastverteilung: Absorbiert die beim Zerkleinern entstehenden Radialkräfte und schützt die Hauptwelle vor übermäßiger Belastung und vorzeitigem Ausfall.
Schmiermittelrückhaltung: Enthält Schmiermittel im Spalt zwischen Hülse und Welle und sorgt so für einen hydrodynamischen Ölfilm, der einen reibungslosen Betrieb gewährleistet.
2. Zusammensetzung und Aufbau der Hauptwellenhülse
Die Hauptwellenhülse ist typischerweise ein zylindrisches oder konisches Hohlteil mit präzisen Innen- und Außenmaßen, bestehend aus:
Ärmelkörper: Die zylindrische Kernstruktur besteht normalerweise aus hochfester Gussbronze (z. B. CuSn10Pb1) oder legiertem Stahl (42CrMo) mit einer verschleißfesten Oberfläche. Ihre Länge und Dicke variieren je nach Brechermodell und entsprechen dem Durchmesser und den Belastungsanforderungen der Hauptwelle.
Innenbohrung: Eine präzisionsgefertigte zentrale Bohrung, die mit einem kontrollierten Abstand (0,1–0,3 mm) über die Hauptwelle passt und so eine Rotation bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung des Schmierfilms ermöglicht. Die Bohrung kann Spiralnuten oder Öltaschen aufweisen, um die Schmiermittelverteilung zu verbessern.
Äußere Oberfläche: So bearbeitet, dass es fest in die Exzenterhülse oder den Rahmen passt, oft mit einem konischen Profil (1:10 oder 1:20) für eine Presspassung, wodurch eine Relativbewegung unter Last verhindert wird.
Schmierkanäle: Durch die Hülse werden axiale oder radiale Löcher gebohrt, um Öl vom Hauptschmiersystem zur Innenbohrung zu leiten und so eine kontinuierliche Schmierung an der Schnittstelle zwischen Welle und Hülse sicherzustellen.
Flansch oder Kragen (bei einigen Ausführungen): Ein radialer Vorsprung an einem Ende zur axialen Positionierung der Hülse, wodurch eine axiale Verschiebung während des Betriebs verhindert wird.
Verschleißindikatorrillen: flache, umlaufende Rillen an der Innenbohrung, um den Verschleißgrad optisch anzuzeigen. Wenn die Rillen abgenutzt sind, muss die Hülse ausgetauscht werden.
3. Gießprozess für den Hülsenkörper
Bei Bronzehülsen (am häufigsten aufgrund der hervorragenden Gleiteigenschaften) läuft der Gießprozess wie folgt ab:
Materialauswahl: Phosphorbronze (CuSn10Pb1) wird aufgrund ihrer hohen Verschleißfestigkeit, guten Wärmeleitfähigkeit und Kompatibilität mit Stahlwellen bevorzugt. Sie enthält 10 % Zinn (Sn), 1 % Blei (Pb) und den Rest Kupfer (Cu) für optimale Bearbeitbarkeit.
Musterherstellung: Ein Metall- oder Wachsmodell wird erstellt, um die Geometrie der Hülse, einschließlich Innenbohrung, Außenfläche und Schmierkanälen, nachzubilden. Beim Feinguss (für komplexe Designs) werden Wachsmodelle auf einem Anguss montiert.
Formen:
Beim Sandguss: Um das Modell herum werden harzgebundene Sandformen geformt, mit einem Kern zur Gestaltung der Innenbohrung.
Für den Feinguss: Wachsmodelle werden mit Keramikschlamm beschichtet, getrocknet, um eine Schale zu bilden, und dann ausgeschmolzen, um eine hohle Keramikform zu hinterlassen.
Schmelzen und Gießen: Bronze wird in einem Induktionsofen bei 1080–1120 °C geschmolzen. Geschmolzenes Metall wird unter Schwerkraft oder Druck in die Form gegossen, wodurch eine vollständige Füllung dünner Abschnitte (z. B. Flanschkanten) gewährleistet wird.
Abkühlen und Ausschütteln: Das Gussteil kühlt auf Raumtemperatur ab und wird dann aus der Form genommen. Sandgussteile werden kugelgestrahlt, um Sandreste zu entfernen; bei Feingussteilen werden Keramikschalen durch Vibration oder Wasserstrahl entfernt.
Wärmebehandlung: Bronzehülsen werden 1–2 Stunden lang bei 600–650 °C geglüht und dann luftgekühlt, um innere Spannungen abzubauen und die Bearbeitbarkeit zu verbessern.
Gussteilprüfung: Visuelle Kontrolle auf Oberflächenfehler (Porosität, Risse oder unvollständige Füllung). Die Ultraschallprüfung (UT) erkennt innere Fehler und stellt sicher, dass in kritischen tragenden Bereichen keine Fehler größer als φ1 mm auftreten.
4. Bearbeitungs- und Herstellungsprozess
Schruppbearbeitung:
Die Außenfläche und der Flansch (sofern vorhanden) werden gedreht, um überschüssiges Material zu entfernen, wobei ein Endbearbeitungszuschlag von 0,5–1 mm verbleibt.
Die Innenbohrung wird grob gebohrt und auf die ungefähre Größe aufgerieben, wobei zunächst die Löcher für die Schmierkanäle bearbeitet werden.
Fertigbearbeitung:
Innenbohrung: Präzisionsgehont, um die Toleranz IT6 zu erreichen, mit einer Oberflächenrauheit von Ra0,4–0,8 μm zur Reduzierung der Reibung. Spiralnuten (falls erforderlich) werden mit einer CNC-Drehmaschine und einem Nutwerkzeug geschnitten, wobei Tiefe und Steigung auf ±0,02 mm kontrolliert werden.
Außenfläche: Je nach Ausführung konisch oder zylindrisch geschliffen (Toleranz IT7), um einen festen Sitz mit der Exzenterhülse zu gewährleisten. Konische Oberflächen werden mit einer Kegellehre überprüft.
Schmierkanäle: Gebohrt und mit Gewinde versehen, um eine Verbindung zum Schmiersystem des Brechers herzustellen, mit entgrateten Kanten, um eine Behinderung des Ölflusses zu verhindern.
Oberflächenbehandlung:
Die Innenbohrung kann mit einem Festschmierstoff (z. B. Molybdändisulfid) beschichtet oder mit Hartchrom (5–10 μm dick) galvanisiert werden, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen.
Die Außenfläche wird poliert, um Grate zu entfernen und einen ordnungsgemäßen Presssitz mit den Gegenstücken sicherzustellen.
Montagevorbereitung:
Die Hülse wird erhitzt (200–300 °C), um ihren Außendurchmesser für die Presspassung in die Exzenterhülse zu erweitern (Schrumpfpassung).
Nach dem Abkühlen wird das Innenbohrungsspiel zur Hauptwelle mit Fühlerlehren gemessen, um sicherzustellen, dass es den Spezifikationen (0,1–0,3 mm) entspricht.
5. Qualitätskontrollprozesse
Materialvalidierung: Die spektrometrische Analyse bestätigt die Bronzezusammensetzung (Cu: 88–90 %, Sn: 9–11 %, Pb: 0,5–1,5 %). Härteprüfungen (80–100 HBW) stellen sicher, dass die Materialeigenschaften den Normen entsprechen.
Maßgenauigkeitsprüfungen:
Eine Koordinatenmessmaschine (KMG) überprüft den Innendurchmesser der Bohrung, den Außendurchmesser, den Kegelwinkel und die Nutabmessungen.
Die Rundheit der Innenbohrung wird mit einem Rundheitsprüfgerät gemessen, wobei eine Abweichung von ≤0,005 mm erforderlich ist.
Oberflächenqualitätsprüfung:
Die Oberflächenrauheit der Innenbohrung wird mit einem Profilometer überprüft, wobei Ra ≤0,8 μm sichergestellt wird.
Visuelle und Farbeindringprüfungen (DPT) erkennen Risse oder Kratzer auf kritischen Oberflächen.
Funktionstests:
Spielüberprüfung: Die Hülse wird probeweise auf eine Testwelle montiert, um zu bestätigen, dass das radiale Spiel innerhalb des Konstruktionsbereichs liegt.
Schmierflusstest: Öl wird durch Kanäle gepumpt, um einen ungehinderten Fluss zu den inneren Bohrungsnuten zu gewährleisten.
Verschleißfestigkeitsprüfung:
Eine Musterhülse wird einem beschleunigten Verschleißtest unter simulierten Last- und Geschwindigkeitsbedingungen unterzogen, wobei eine Verschleißrate von ≤0,01 mm/100 Stunden nachgewiesen wird.
Die präzise Fertigung und strenge Qualitätskontrolle der Hauptwellenhülse gewährleisten eine zuverlässige Unterstützung und Reibungsreduzierung und tragen so direkt zur Effizienz und Lebensdauer des Kegelbrechers bei hohen Brechlasten bei.
