Mehrzylinder-Hydraulik-Kegelbrecher

Oberer Rahmen: Eine zylindrische Struktur aus Stahlguss (ZG270-500), die den festen Kegel und den Einstellmechanismus trägt. Sie verfügt über einen Flansch an der Oberseite zum Anschluss des Einfülltrichters und radiale Verstärkungsrippen (Dicke 30–80 mm), um den Quetschkräften standzuhalten.

Unterer Rahmen: Eine robuste Basis aus Stahlguss (ZG35CrMo), in der die Exzenterwellenhülse, das Hauptwellenlager und das Hydraulikzylindersystem untergebracht sind. Sie ist mit dem Fundament verschraubt, um die Stabilität während des Betriebs zu gewährleisten, und verfügt über Ölkanäle zur Schmierung und Kühlung.

Beweglicher Kegel: Ein konisches Bauteil mit einer verschleißfesten Auskleidung (Chromguss Cr20 oder Manganstahl ZGMn13), die mittels Zinklegierungsguss befestigt ist. Der Konuskörper ist aus 42CrMo-Stahllegierung geschmiedet und verfügt über einen kugelförmigen Boden, der in das Kugellager der Hauptwelle passt, um flexible Schwingungen zu gewährleisten.

Fester Kegel (konkav): Eine segmentierte Ringauskleidung (3–6 Segmente) aus hochchromhaltigem Gusseisen, die an der Innenwand des oberen Rahmens montiert ist. Jedes Segment verfügt über ein spezifisches Hohlraumprofil (Winkel, Tiefe), um den Zerkleinerungsprozess und die Produktpartikelgröße zu steuern.

Hauptwelle: Eine geschmiedete Welle aus legiertem Stahl (40CrNiMoA) mit einem konischen unteren Ende (1:12-Kegel), die in die Exzenterwellenhülse passt. Sie überträgt die Drehkraft von der Exzenterhülse auf den beweglichen Kegel mit einem Durchmesser von 100 bis 300 mm, je nach Brechermodell.

Exzenterwellenhülse: Eine Hülse aus Stahlguss (ZG35CrMo) mit versetzter Bohrung (Exzentrizität 8–25 mm), die die Schwingbewegung der Hauptwelle antreibt. Sie ist auf Pendelrollenlagern montiert und wird durch ein Kegelradgetriebe (kleines und großes Kegelrad aus 20CrMnTi) gedreht.

Motor- und Riemenscheibensystem: Ein Motor mit variabler Frequenz (160–630 kW), der über einen Keilriemen und eine Riemenscheibe mit der Eingangswelle verbunden ist und die Kraft zum Antrieb der Exzenterhülse liefert. Die Motordrehzahl ist einstellbar (500–1200 U/min), um sich an unterschiedliche Materialien anzupassen.

Mehrzylinder-Hydraulikaggregat: 6–12 Hydraulikzylinder sind gleichmäßig um den unteren Rahmen verteilt und dienen der Anpassung der Auslassöffnungsgröße (5–50 mm) sowie dem Überlastschutz. Jeder Zylinder verfügt über einen Arbeitsdruck von 16–25 MPa und ist zur präzisen Steuerung mit einem Drucksensor ausgestattet.

Hydraulik-Schaltschrank: Enthält Pumpen, Ventile und ein SPS-System zur Regulierung des Zylinderdrucks, wodurch eine automatische Anpassung des Auslassanschlusses und eine Echtzeitüberwachung der Betriebsparameter ermöglicht wird.

Sicherheitsentlastungseinrichtung: Wenn nicht zerkleinerbare Materialien in die Zerkleinerungskammer gelangen, ziehen sich die Hydraulikzylinder automatisch zurück, um die Auslassöffnung zu erweitern und die Fremdkörper auszustoßen. Anschließend werden sie in die ursprüngliche Position zurückgesetzt, um den Betrieb fortzusetzen.

Dünnöl-Schmiersystem: Ein unabhängiges System mit Pumpen, Kühlern und Filtern, das Schmieröl (ISO VG 46) zu Lagern, Zahnrädern und der Exzenterhülse zirkulieren lässt. Es hält die Öltemperatur unter 55 °C und den Druck bei 0,2–0,4 MPa.

Staubdichte Struktur: Eine Kombination aus Labyrinthdichtungen, Öldichtungen und Luftspülung (0,3–0,5 MPa Druckluft), um das Eindringen von Staub und Feinstaub in die Lager- und Hydrauliksysteme zu verhindern.

Musterherstellung: Es werden Holz- oder Metallmuster im Originalmaßstab mit Schrumpfungszugaben (1,2–1,5 %) und detaillierten Merkmalen (Rippen, Flansche, Ölkanäle) erstellt.

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

Schmelzen und Gießen:

ZG270-500: In einem Induktionsofen bei 1520–1560 °C geschmolzen, bei 1480–1520 °C unter kontrolliertem Druck gegossen, um Porosität zu vermeiden.

ZG35CrMo: Geschmolzen bei 1540–1580 °C, mit Chrom- und Molybdänzusatz, um die erforderliche Zusammensetzung zu erreichen (Cr 0,8–1,2 %, Mo 0,2–0,3 %).

Wärmebehandlung: Normalisierung bei 880–920 °C (luftgekühlt), gefolgt von Anlassen bei 550–600 °C, um innere Spannungen abzubauen und eine Härte HB 180–220 zu erreichen.

Muster und Formgebung: Für das Schalenformen werden Präzisionsschaummuster mit exzentrischen Bohrungsdetails verwendet, wodurch die Maßgenauigkeit der versetzten Bohrung (±0,05 mm) gewährleistet wird.

Gießen und Wärmebehandlung: Geschmolzener Stahl wird bei 1500–1540 °C gegossen. Nach dem Gießen wird die Hülse abgeschreckt (850 °C, ölgekühlt) und angelassen (580 °C), um eine Härte HB 220–260 und eine Zugfestigkeit ≥785 MPa zu erreichen.

Blockerwärmung: Stahlknüppel werden in einem Gasofen auf 1150–1200 °C erhitzt, um die Plastizität zu gewährleisten.

Freiformschmieden: Der Block wird gestaucht und in eine konische Form mit kugelförmiger Basis geschmiedet, wobei mehrere Durchgänge erforderlich sind, um den Kornfluss entlang der Spannungsrichtung auszurichten.

Wärmebehandlung: Abschrecken (840 °C, wassergekühlt) und Anlassen (560 °C), um eine Zugfestigkeit von ≥ 900 MPa, eine Streckgrenze von ≥ 785 MPa und eine Härte von HRC 28–32 zu erreichen.

Schruppbearbeitung: CNC-Fräsen formt die Flanschflächen und Rippenkanten mit einer Ebenheitstoleranz (≤0,1 mm/m). Bohrmaschinen erzeugen Lagersitze und Befestigungslöcher für Hydraulikzylinder mit IT7-Toleranz.

Präzisionsbearbeitung: Schleifen der Flanschpassflächen auf Ra1,6 μm. Bohren und Gewindeschneiden von Bolzenlöchern (M30–M60) mit Gewindeklasse 6H unter Gewährleistung der Positionsgenauigkeit (±0,1 mm).

Drehen: CNC-Drehmaschinen bearbeiten den Außendurchmesser und die exzentrische Bohrung mit einer Schleiftoleranz 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 Zahnrad-Montagefläche ist rechtwinklig geschliffen (≤0,02 mm/100 mm).

Mahlen: CNC-Bearbeitungszentren formen die konische Oberfläche und die kugelförmige Basis mit einer Kegelwinkeltoleranz (±0,05°) und einer Oberflächenrauheit von Ra3,2 μm.

Liner-Montagefläche: Auf Ebenheit bearbeitet (≤0,1 mm/m), um eine feste Verbindung mit der verschleißfesten Auskleidung durch Zinklegierungsguss zu gewährleisten.

Materialprüfung:

Die chemische Zusammensetzung wird durch spektrometrische Analyse bestätigt (z. B. ZG35CrMo: C 0,32–0,40 %, Cr 0,8–1,2 %).

Zug- und Schlagversuche bestätigen die mechanischen Eigenschaften (z. B. 42CrMo: Schlagenergie ≥60 J/cm² bei 20 °C).

Maßprüfung:

CMM prüft kritische Abmessungen (z. B. Exzentrizität der Exzenterhülse, Koaxialität des Rahmenlagersitzes).

Durch Laserscannen werden das Kegelprofil des beweglichen Kegels und die Geometrie der festen Kegelhöhle überprüft.

Zerstörungsfreie Prüfung (NDT):

Durch Ultraschallprüfung (UT) werden innere Defekte in Gussrahmen und -hülsen erkannt (Defekte >φ3 mm werden abgelehnt).

Mittels Magnetpulverprüfung (MPT) werden geschmiedete Hauptwellen und bewegliche Kegel auf Oberflächenrisse untersucht.

Leistungstests:

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

Hydrauliksystemtest: Druckwechsel (0–25 MPa) für 1000 Zyklen ohne Leckagen; Reaktionszeit der Sicherheitsvorrichtungen ≤0,5 Sekunden.

Quetschtest: 48-stündiger Dauerlauf mit Granit (Druckfestigkeit 160 MPa) zur Überprüfung von Kapazität, Partikelgröße (Kubikität ≥85 %) und Komponentenverschleiß.

Sicherheitsvalidierung:

Überlastungstests mit 50 kg schweren Eisenblöcken bestätigen, dass das Hydrauliksystem korrekt und ohne Beschädigung ausgelöst und zurückgesetzt wird.