Lager sind Kernkomponenten von Backenbrechern, die Drehbewegungen und Lasttragfunktionen ermöglichen. Sie werden hauptsächlich an den Verbindungen zwischen der Exzenterwelle und dem Lagergehäuse der Schwingbacke sowie zwischen der Hauptwelle und dem Rahmen eingebaut. Lager wandeln die Drehbewegung der Exzenterwelle in die Schwingbewegung der Schwingbacke um und halten dabei den beim Brechen entstehenden radialen und axialen Belastungen stand. Ihre Leistung wirkt sich direkt auf die Betriebspräzision, den Energieverbrauch und die Lebensdauer des Brechers aus und erfordert daher eine hohe Tragfähigkeit, Verschleißfestigkeit und Stoßfestigkeit.
Backenbrecher verwenden üblicherweise zweireihige Pendelrollenlager (für große Maschinen) oder selbstausrichtende Rollenlager (für kleine und mittelgroße Maschinen). Ihre Zusammensetzung und strukturellen Merkmale sind wie folgt:
Innenring
Ein ringförmiges Bauteil mit Presspassung auf der Exzenterwelle. Der Innendurchmesser des Innenrings bildet eine Passung mit der Welle (typischerweise H7/k6). Seine Außenfläche ist mit einer Laufbahn (kugelförmig oder bogenförmig) versehen, um die Rollenbewegung zu führen. Beide Seiten des Innenrings sind mit Flanschen versehen, um die axiale Verschiebung der Rollen zu begrenzen. Die Flanschhöhe entspricht der Rollenlänge (typischerweise 1/3–1/2 des Rollendurchmessers), um eine gleichmäßige Kraftverteilung zu gewährleisten.
Äußerer Ring
Ein ringförmiges Bauteil mit Übergangspassung im Lagergehäuse oder in der Rahmenbohrung des Schwenkbackenlagers. Der Außendurchmesser des Außenrings bildet eine Toleranzpassung mit der Lagergehäusebohrung (typischerweise J7/h6). Seine Innenfläche weist eine kugelförmige Laufbahn auf, die dem Innenring entspricht, wobei der Krümmungsmittelpunkt der Laufbahn mit der Lagerachse zusammenfällt. Dadurch kann sich der Innenring relativ zum Außenring um ±2°–3° winkelverschieben (zum Ausgleich von Montagefehlern oder Wellendurchbiegungen).
Wälzkörper
Tragende Komponenten zwischen Innen- und Außenring, meist tonnenförmige (kugelförmige) Rollen. Die Anzahl variiert je nach Lagergröße (8–12 für kleine/mittlere Lager, 15–20 für große). Die Rollen sind präzisionsgeschliffen (Oberflächenrauheit Ra ≤ 0,4 μm) und bestehen aus hochfestem Chrom-Lagerstahl (GCr15SiMn). Sie bieten eine hohe Härte (60–65 HRC) und Verschleißfestigkeit, um radialen Stoßbelastungen standzuhalten.
Käfig
Ein Rahmen aus Messing (H62), gestanztem Stahl (SPCC) oder verstärktem Nylon (PA66+GF25) trennt und führt die Wälzkörper. Große Lager verwenden häufig massive Messingkäfige (für hohe Festigkeit), während kleine/mittlere Lager gestanzte Stahlkäfige (für leichte Konstruktion) verwenden. Käfige verfügen über fenster- oder wellenförmige Strukturen, um eine gleichmäßige Rollenverteilung zu gewährleisten und gegenseitige Reibung zu vermeiden.
Siegelgerät
Kontaminationsresistente Komponenten an beiden Enden des Lagers, bestehend aus Dichtringen (Nitrilkautschuk oder Fluorkautschuk) und Staubschutzkappen. Dichtringe bilden eine Presspassung mit dem Innenring, wobei Lippen die Innenseite des Außenrings umschließen, um Schmiermittellecks und das Eindringen von Staub/Wasser zu verhindern (kritisch für staubige Zerkleinerungsumgebungen, die Schutzart IP54 oder höher erfordern).
Rohstoffaufbereitung
Es werden warmgewalzte Rundstäbe aus kohlenstoffreichem Chrom-Lagerstahl (GCr15) ausgewählt, deren Durchmesser sich nach der Lagergröße richtet (unter Berücksichtigung einer Bearbeitungszugabe von 5–10 mm). Eine Ultraschallprüfung (UT) stellt sicher, dass keine inneren Risse oder Einschlüsse vorhanden sind.
Schmieden
Rundstäbe werden auf 850–900 °C erhitzt und durch Stauchen, Stanzen und Aufweiten zu ringförmigen (Innenring) oder becherförmigen (Außenring) Schmiedestücken gesenkgeschmiedet. Die Schmiedestücke werden luftgekühlt, um einen kontinuierlichen Kornfluss aufrechtzuerhalten (erhöhte Ermüdungsbeständigkeit).
Wärmebehandlung (Zwischenstufe)
Sphäroidisierendes Glühen: Erhitzen auf 780–800 °C, Halten für 3–4 Stunden, dann langsames Abkühlen auf 600 °C zur Luftkühlung. Dadurch werden die Karbide sphäroidisiert, die Härte auf 207–255 HBW reduziert und die Bearbeitbarkeit verbessert.
Schruppbearbeitung
Drehen: CNC-Drehmaschinen bearbeiten Innen-/Außendurchmesser, Stirnflächen und Flansche von Innen-/Außenringen mit einer Bearbeitungstoleranz von 1–2 mm. Die Stirnflächenparallelität beträgt ≤ 0,1 mm/100 mm und die Koaxialität der Innen-/Außendurchmesser ≤ 0,05 mm.
Bohren (Außenring): Schmierlöcher (3–5 mm Durchmesser) werden in den Flansch des Außenrings gebohrt, mit einer Positionstoleranz von ±0,5 mm, um sie mit den Ölkanälen des Lagergehäuses auszurichten.
Wärmebehandlung (Abschluss)
Abschrecken: Erhitzen auf 830–860 °C, Ölabschrecken (Abkühlrate ≥ 50 °C/s), um 61–65 HRC für Innen-/Außenringe zu erreichen.
Niedrigtemperaturtempern: Halten bei 150–180 °C für 2–3 Stunden, um Abschreckspannungen abzubauen und die Mikrostruktur zu stabilisieren (Restautenit ≤ 5 %).
Fertigbearbeitung
Schleifen: Spitzenlose Schleifmaschinen bearbeiten Außendurchmesser, Innenschleifmaschinen bearbeiten Innendurchmesser (Toleranz IT5), Flächenschleifmaschinen bearbeiten Stirnflächen (Parallelität ≤ 0,01 mm/100 mm) und Laufbahnschleifmaschinen bearbeiten sphärische Laufbahnen (Oberflächenrauheit Ra ≤ 0,1 μm, Krümmungsradiusabweichung ≤ 0,005 mm).
Superfinish: Laufbahnen werden superfinisht (Abtrag 0,005–0,01 mm), um die Rauheit auf Ra ≤ 0,025 μm zu reduzieren und so die Kontaktpräzision und Verschleißfestigkeit zu verbessern.
Kaltstauchen
Wärmebehandlung
Schleifen und Superfinishen
Spitzenlose Schleifmaschinen bearbeiten Außendurchmesser (Toleranz ±0,002 mm). Kugelschleifmaschinen bearbeiten sphärische Oberflächen (Krümmungsradiusabweichung ≤ 0,003 mm). Durch Superfinishing wird Ra ≤ 0,02 μm erreicht.
Messingkäfige: Aus Messingstangen durch Drehen und Fräsen zu fensterartigen Strukturen gefertigt, mit einer Fenstermaßtoleranz von ±0,05 mm, um einen Abstand von 0,1–0,2 mm zu den Rollen zu gewährleisten.
Käfige aus gestanztem Stahl: Durch Stanzen aus SPCC-Platten geformt, mit entgrateten Fensterkanten und verzinkten Oberflächen (8–12 μm Dicke) für Rostbeständigkeit.
Rohstoffprüfung
Chemische Analyse: Die Spektrometrie bestätigt die Zusammensetzung von GCr15 (C: 0,95–1,05 %, Cr: 1,3–1,65 %, P ≤ 0,025 %, S ≤ 0,025 %).
Prüfung auf nichtmetallische Einschlüsse: Bewertung ≤ 2,5 (gemäß GB/T 10561), um große Einschlüsse zu vermeiden, die zu vorzeitigem Versagen führen.
Prüfung der Maßgenauigkeit
Innen-/Außenringe: Koordinatenmessgeräte prüfen Innen-/Außendurchmesser und Laufbahnkrümmung (Abweichung ≤ 0,005 mm). Rundheitsprüfgeräte prüfen die Rundheit (≤ 0,001 mm).
Wälzkörper: Laser-Durchmessermessgeräte prüfen Durchmesser (Toleranz ±0,002 mm) und Maßhaltigkeit (Abweichung ≤ 0,003 mm).
Prüfung mechanischer Eigenschaften
Härteprüfung: Rockwell-Härteprüfgeräte bestätigen 61–65 HRC für Ringe und 62–66 HRC für Rollen, mit einer Härtegleichmäßigkeit von ≤ 3 HRC.
Schlagzähigkeit: Probenahme für -40°C-Schlagtests (Schlagenergie ≥ 20 J), um die Tieftemperaturzähigkeit sicherzustellen.
Oberflächenqualitätsprüfung
Magnetpulverprüfung (MT): Erkennt Oberflächenrisse an Ringen/Walzen (Länge ≤ 0,5 mm), ausgenommen Falten oder Kratzer.
Rauheitsprüfung: Laserinterferometer prüfen die Laufbahnrauheit (Ra ≤ 0,1 μm) und die Feinbearbeitung (Ra ≤ 0,025 μm).
Qualitätsprüfung der Montage
Spielprüfung: Spezialinstrumente messen das radiale Spiel (gemäß GB/T 4604, Abweichung ±5 μm).
Rundlaufgenauigkeit: Lagerprüfgeräte prüfen den Rundlauf (≤ 0,01 mm) und die Axialbewegung (≤ 0,02 mm) bei Nenndrehzahl.
Lebensüberprüfung
Beschleunigte Lebensdauertests: Die Probe läuft 1000 Stunden lang mit der 1,2-fachen Nennlast und darf keine anormalen Vibrationen (Amplitude ≤ 0,01 mm) oder übermäßigen Temperaturanstiege (≤ 40 °C) aufweisen. Die Demontage bestätigt, dass keine Abplatzungen oder starker Verschleiß der Laufbahnen auftreten.
Dank strenger Prozesskontrolle arbeiten die Lager auch bei hohen Belastungen und Stößen zuverlässig und erreichen eine Lebensdauer von 8.000 bis 12.000 Stunden (je nach Schmierung und Wartung). Regelmäßige Schmierkontrollen (Ölfilmdicke ≥ 5 μm) sind entscheidend, um ein Lagerversagen durch Ölmangel oder Verunreinigungen zu verhindern.
Das Lager ist ein wichtiger Bestandteil des Backenbrechers. In der Regel werden Raketenrollenlager verwendet. Das spezifische Lagermodell kann anhand der drei Aspekte Lagergröße, Lagergenauigkeit und Lagerluft bestimmt werden.
A Lagergröße
Die Größe der Exzenterwelle wird anhand der Quetschkraft berechnet. Nachdem die Zapfen der Exzenterwelle am Rahmenlager und am beweglichen Backenlager zunächst bestimmt wurden, werden die Lagerspezifikationen zunächst darauf basierend bestimmt, und die Spezifikationen der mittleren Breitenserie werden in der Regel so weit wie möglich ausgewählt, um die theoretische Lebensdauer des Lagers zu überprüfen und die relevanten Standards zu erfüllen.
B Lagergenauigkeit
Die Lagergenauigkeit umfasst zwei Aspekte: Maßtoleranz und Rotationsgenauigkeit, sei es die geometrische Toleranz jeder Komponente des Lagers oder die radialen und axialen Rundlauffehler während der Rotation. Da sich der Backenbrecher mit einer Spindeldrehzahl von weniger als 300 U/min bewegt, können herkömmliche Präzisionslager die Anforderungen erfüllen.
C Lagerluft
Rocket-Rollenlager haben nur ein radiales Spiel. Gemäß der Norm ist das radiale Spiel in fünf Gruppen unterteilt, die vom Hersteller vor Verlassen des Werks ausgewählt und eingestellt werden. Dieses Spiel wird als ursprüngliches Spiel bezeichnet. Nach der Montage des Lagers verringert sich das ursprüngliche Spiel. Beim beweglichen Backenlager wird die Exzenterwelle durch Presspassung mit diesem verbunden. Nach dem Erhitzen des beweglichen Backenlagers wird der Innenring aufgeweitet und auf der Exzenterwelle montiert. Durch die Ausdehnung des Innenrings verringert sich das ursprüngliche Lagerspiel.
2. Backenbrecherlager - Verschleiß
Bei geringem Verschleiß der Welle kann diese auf einer Drehbank gedreht werden, um den Zapfen in die korrekte geometrische Form zu bringen und so die geometrische Form zu reparieren. Anschließend muss der Lagerinnendurchmesser entsprechend reduziert werden. Ist die Zapfengröße nach mehreren solchen Behandlungen jedoch um 5 % gegenüber dem Original reduziert, ist ein Drehen nicht mehr zulässig und eine neue Welle muss eingesetzt werden.
3. Einbau des Backenbrecherlagers
a. Vor der Installation auf Rost prüfen. Sie können es mit Diesel oder Kerosin reinigen. Prüfen Sie anschließend, ob das radiale Spiel des Lagers, die Größe und Genauigkeit der Innenbohrung sowie die Größe des Zapfens der Exzenterwellenanordnung den Anforderungen entsprechen.
b. Aufgrund des großen Zapfenüberschusses (bis zum maximal möglichen Aufnahme- bzw. Belastungsvermögen) des eingebauten Lagers wird dieses üblicherweise im Heißfixierverfahren montiert. Das Lager wird auf ca. 100 °C erhitzt, wobei sich die Wellenbohrung auf eine Größe über dem Zapfendurchmesser ausdehnt. Anschließend kann die Montage erfolgen. Beim Heißfixierverfahren wird ein Ölbad zum Erhitzen verwendet, wodurch sichergestellt wird, dass alle Teile des Lagers gleichmäßig erwärmt werden, ohne es zu verformen oder seine Härte zu verringern.
c. Überprüfen Sie nach dem Zusammenbau des Lagers mit einer Fühlerlehre das Radialspiel des Lagers, nachdem es vollständig abgekühlt ist. Finden Sie rechtzeitig die Ursache, wenn das Radialspiel zu klein ist oder kein Spiel vorhanden ist. Kann die Ursache nicht gefunden werden, muss das Lager ausgebaut und wieder zusammengebaut werden. Bei ausreichendem Spiel kann Fett aufgetragen und anschließend die anderen Teile zusammengebaut werden.
