Der Kniehebelplattensitz ist ein wichtiges tragendes Bauteil in Backenbrechern. Er stützt die Kniehebelplatte an der Rahmenrückwand und am unteren Teil der Schwingbacke, um Brechkräfte zu übertragen und die Schwingung der Schwingbacke zu ermöglichen. Er besteht aus einem hochfesten Grundkörper (ZG35CrMo/HT350), einer zur Kniehebelplatte passenden Kontaktfläche (sphärische konkave oder flache Nut) und Befestigungsstrukturen (Bolzen, Passstifte) mit Verstärkungsrippen zur Erhöhung der Steifigkeit.
Die Herstellung erfolgt im Harzsandgussverfahren (Gießen bei 1480–1520 °C), gefolgt von Spannungsarmglühen, mit Präzisionsbearbeitung der Kontaktfläche (Ebenheit ≤ 0,1 mm/100 mm) und Montagelöchern. Die Qualitätskontrolle umfasst MT/UT auf Defekte, Härteprüfungen (≥ 200 HBW) und Belastungstests, um eine Verformung von ≤ 0,1 mm unter 1,2-facher Nennlast sicherzustellen.
Mit einer Lebensdauer von 2–3 Jahren gewährleistet es eine stabile Kraftübertragung und Gerätesicherheit durch strenge Prozesskontrolle.
Detaillierte Einführung in die Kniehebelplatten-Sitzkomponente von Backenbrechern
Der Kniehebelplattensitz ist ein wichtiges tragendes Bauteil in Backenbrechern und dient der Befestigung und Unterstützung der Kniehebelplatte. Er befindet sich an der Rahmenrückwand und am unteren Teil der Schwingbacke. Durch Kontakt mit den kugelförmigen oder flachen Enden der Kniehebelplatte überträgt er die Brechkraft von der oszillierenden Schwingbacke auf den festen Rahmen und ermöglicht im Zusammenspiel mit der Kniehebelplatte die Hin- und Herbewegung der Schwingbacke. Seine strukturelle Festigkeit und Montagegenauigkeit wirken sich direkt auf die Effizienz der Brechkraftübertragung und die Betriebsstabilität der Anlage aus und dienen als zentrales Zusatzbauteil zur Gewährleistung der Überlastschutzfunktion des Brechers (Kniehebelplattenbruch zur Entlastung).
I. Zusammensetzung und Aufbau des Kniehebelplattensitzes
Die Konstruktion des Kniehebelplattensitzes muss der Form der Kniehebelplattenenden (kugelförmiger oder flacher Kontakt) entsprechen und sich an die Belastungsanforderungen verschiedener Maschinenmodelle anpassen. Seine Hauptkomponenten und strukturellen Merkmale sind wie folgt:
Grundkörper Der tragende Kernteil ist in die Kniehebelplatte des Rahmens (an der Rahmenrückwand befestigt) und die Kniehebelplatte der Schwingbacke (im unteren Teil der Schwingbacke integriert) unterteilt. Bei kleinen und mittelgroßen Brechern besteht der Grundkörper meist aus einer integral mit dem Rahmen/der Schwingbacke gegossenen Nabenkonstruktion; bei großen Maschinen wird eine geteilte Konstruktion gewählt (über Bolzen mit dem Rahmen/der Schwingbacke verbunden). Der Grundkörper besteht aus hochfestem Stahlguss (ZG35CrMo) oder verschleißfestem Gusseisen (HT350) mit einer Oberflächenhärte von ≥200 HBW, um Stößen und Extrusion durch die Kniehebelplatte standzuhalten.
Kontakt Arbeitsfläche Der kritische Kontaktbereich mit den Enden der Kniehebelplatte, ausgelegt je nach Kniehebelplattentyp:
Sphärisch konkav 坑: Passt zum sphärischen Ende der Kippplatte. Der Krümmungsradius der Konkavität 坑 ist 0,5–1 mm größer als der der sphärischen Oberfläche der Kippplatte, wodurch eine Kontaktfläche von ≥70 % gewährleistet wird und die lokale Spannungskonzentration reduziert wird.
Flache Nut: Passt zum flachen Ende der Kniehebelplatte. Die Nuttiefe beträgt 5–10 mm und die Unterseite ist mit einer verschleißfesten Auskleidung (Manganstahl) ausgestattet, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Die Oberflächenrauheit der Arbeitsfläche muss ≤Ra12,5 μm betragen, um einen vorzeitigen Verschleiß der Kniehebelplattenenden aufgrund der Oberflächenrauheit zu vermeiden.
Positionierungs- und Befestigungsstruktur
Die geteilten Kniehebelplattensitze sind mit Flanschkanten versehen und über 8–12 hochfeste Schrauben (M20–M36, Festigkeitsklasse 8.8) mit dem Rahmen/der Schwenkbacke verbunden. Die Schraubenlöcher sind gleichmäßig verteilt (Abstand 100–200 mm), wobei der Durchmesser 1–2 mm größer ist als der Schraubendurchmesser, um geringfügige Positionskorrekturen zu ermöglichen.
Die Unterseite bzw. Seite des Grundkörpers ist mit Positionierungsstiftlöchern (Durchmesser 20–50 mm) ausgestattet, die mit Positionierungsstiften am Rahmen/an der Schwenkbacke zusammenwirken, um die Positionierungsabweichung auf ≤0,1 mm zu begrenzen und so die Ausrichtung mit der Kniehebelplatte sicherzustellen.
Versteifungsrippen und gewichtsreduzierende Strukturen Im berührungsfreien Bereich des Grundkörpers sind radiale oder gitterförmige Verstärkungsrippen (Dicke 10–20 mm) vorgesehen. Die Rippenhöhe beträgt 1/3–1/2 der Grundkörperdicke, um die Gesamtsteifigkeit zu erhöhen. Große Kniehebelplattensitze können im inneren, unbelasteten Bereich mit Gewichtsreduzierungslöchern (Durchmesser 50–100 mm) ausgestattet sein, wodurch das Gewicht reduziert wird, ohne die strukturelle Festigkeit zu beeinträchtigen.
Schmierkanäle (bei einigen Modellen) Bei Kniehebelplattensitzen mit sphärischem Kontakt werden am Rand der Arbeitsfläche Schmierlöcher mit einem Durchmesser von 6–10 mm gebohrt, die mit dem Ölkreislauf im Rahmen verbunden sind. Regelmäßig wird lithiumbasiertes Fett (NLGI 2) eingespritzt, um Reibung und Verschleiß zwischen Kniehebelplatte und Sitz zu reduzieren.
II. Gießprozess des Kniehebelplattensitzes
Der Sitz der Kniehebelplatte muss hochfrequenten Stoßbelastungen standhalten. Daher muss der Gussprozess die Materialkompaktheit und innere Qualität gewährleisten. Der konkrete Prozess läuft wie folgt ab:
Vorbereitung von Formen und Sandformen
Es wird Harzsandguss (klein und mittelgroß) oder Natriumsilikatsandguss (groß) verwendet. Holz- oder Schaumstoffmodelle werden auf Basis von 3D-Modellen hergestellt, wobei die Form der Arbeitsfläche, die Bolzenlöcher und die verstärkenden Rippenstrukturen genau nachgebildet werden, wobei eine Bearbeitungszugabe von 3–5 mm berücksichtigt wird (die Schrumpfrate von Stahlguss beträgt 2–2,5 %).
Die Sandform für die Arbeitsfläche ist "oberflächengehärtet" (mit Zirkonpulverbeschichtung beschichtet) mit einer Beschichtungsstärke von 0,5–1 mm, um ein Anhaften des Sandes beim Gießen zu verhindern, das die Oberflächenqualität beeinträchtigt.
Schmelzen und Gießen
Schmelzen von Gussstahl: Es wird phosphor- und schwefelarmer Stahlschrott (P ≤ 0,03 %, S ≤ 0,02 %) ausgewählt und in einem Lichtbogenofen auf 1550–1600 °C erhitzt. Zur Desoxidation werden Ferrosilizium und Ferromangan hinzugefügt und die chemische Zusammensetzung angepasst (ZG35CrMo enthält 0,8–1,1 % Cr und 0,2–0,3 % Mo), um die mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit ≥ 600 MPa) sicherzustellen.
Gießen: Es wird ein Bodengießsystem mit einer Gießtemperatur von 1480–1520 °C verwendet. Große Kniehebelplattensitze werden in 2–3 Schritten (im Abstand von 30–60 Sekunden) gegossen, um Kaltverklebungen oder Lunkerbildung zu vermeiden. Die Gießzeit wird je nach Gewicht auf 5–15 Minuten begrenzt, um eine vollständige Füllung mit geschmolzenem Metall zu gewährleisten.
Ausschütteln und Wärmebehandlung
Nach dem Abkühlen auf unter 300 °C wird das Gussstück ausgeschlagen. Steiger werden entfernt (durch Brennschneiden oder mechanisches Schneiden) und Grate werden bündig mit der Oberfläche geschliffen.
Spannungsarmglühen: Auf 600–650 °C erhitzt, 4–6 Stunden gehalten, dann im Ofen auf 200 °C abgekühlt und luftgekühlt, um Gussspannungen (Restspannung ≤ 150 MPa) zu beseitigen und Verformungen nach der Bearbeitung zu verhindern.
III. Bearbeitungsprozess des Kniehebelplattensitzes
Die Bearbeitung des Kniehebelplattensitzes muss die Genauigkeit der Arbeitsfläche und die Passgenauigkeit der Baugruppe gewährleisten. Der konkrete Prozess läuft wie folgt ab:
Schruppbearbeitung
Ausgehend von der Nicht-Arbeitsfläche werden die Flanschfläche und die Seite des Grundkörpers auf einer Portalfräsmaschine mit einem Schlichtaufmaß von 1–2 mm vorgefräst. Die Ebenheit der Flanschfläche beträgt ≤1 mm/m, die Rechtwinkligkeit zur Seite ≤0,5 mm/100 mm.
Die Schraubenlöcher werden auf einer Radialbohrmaschine gemäß Zeichnung gebohrt, wobei die Tiefe 5–10 mm größer ist als die Schraubenlänge. Nach dem Gewindeschneiden erreicht die Gewindegenauigkeit die Güte 6H, um eine feste Schraubenverbindung zu gewährleisten.
Endbearbeitung der Arbeitsfläche
Sphärische konkave Bearbeitung: Mit einer CNC-Bohr- und Fräsmaschine mit Kugelfräser wird entsprechend dem eingestellten Krümmungsradius gefräst. Nach der Bearbeitung wird die Krümmung mit einer Schablone überprüft (Abweichung ≤0,5 mm) und anschließend mit einer Schleifscheibe feingeschliffen (Rauhigkeit Ra6,3 μm).
Flachnutbearbeitung: Die Nutunterseite wird auf einer Horizontalfräsmaschine fertiggefräst, um eine Ebenheit ≤0,1 mm/100 mm und eine Parallelität zur Flanschfläche ≤0,2 mm/100 mm zu gewährleisten. Anschließend wird eine verschleißfeste Laufbuchse eingelegt (mit Senkschrauben befestigt, wobei die Laufbuchsenoberfläche bündig mit der Nutoberfläche abschließt).
Montagebohrungen und Zusatzbearbeitungen
Die Löcher für die Positionierungsstifte werden in Zusammenarbeit mit dem Rahmen/der Schwenkbacke gebohrt und aufgerieben. Dabei wird eine Übergangspassung H7/m6 verwendet, um sicherzustellen, dass die Positionstoleranz zwischen den Stiftlöchern und den Bolzenlöchern ≤0,3 mm beträgt.
Anfasen und Entgraten: Alle Kanten sind abgerundet (R2–R3) und Bolzenlöcher sind angefast (1×45°), um ein Verkratzen von Bedienelementen oder Dichtungen während der Montage zu vermeiden.
IV. Qualitätskontrollprozess des Kniehebelplattensitzes
Gussqualitätskontrolle
Sichtprüfung: Es wird eine 100%ige Sichtprüfung durchgeführt, um sicherzustellen, dass keine Risse, Lunker oder unzureichende Füllung vorhanden sind. Kritische Bereiche (um die Arbeitsfläche herum) werden einer Magnetpulverprüfung (MT) unterzogen, um auf Oberflächenrisse zu prüfen.
Innere Qualität: Große Kniehebelplattensitze werden einer Ultraschallprüfung (UT) unterzogen. Der Kernbereich (20 mm unterhalb der Arbeitsfläche) muss frei von Poren oder Einschlüssen mit einem Äquivalentdurchmesser ≥φ3 mm sein.
Prüfung von Material und mechanischen Eigenschaften
Spektralanalyse: Überprüft die chemische Zusammensetzung von ZG35CrMo (Cr: 0,8–1,1 %, Mo: 0,2–0,3 %), um die Einhaltung der Normen sicherzustellen.
Härteprüfung: Ein Brinell-Härteprüfer prüft die Härte der Arbeitsfläche (≥200 HBW), bei einer Härtedifferenz von ≤30 HBW auf der gleichen Fläche.
Prüfung der Maßgenauigkeit
Eine Koordinatenmessmaschine prüft den Krümmungsradius und die Nuttiefe der Arbeitsfläche (Toleranz ±0,5 mm).
Eine Messuhr prüft die Ebenheit der Flanschfläche (≤0,5 mm/m) und die Rechtwinkligkeit (≤0,1 mm/100 mm), um einen festen Sitz mit dem Rahmen/der Schwenkbacke sicherzustellen.
Montage und Leistungsüberprüfung
Probemontagetest: Zusammenbau mit Kniehebelplatte, Rahmen und Schwenkbacke, um die Kontaktfläche zwischen Kniehebelplatte und Arbeitsfläche zu prüfen (erkannt mit Mennige, Kontaktrate ≥ 70 %). Beim Schwenken der Kniehebelplatte treten keine Verklemmungen oder ungewöhnlichen Geräusche auf.
Belastungstest: Es wird eine 1,2-fache Nennarbeitslast (1 Stunde lang) angewendet, um die Verformung der Arbeitsfläche (≤ 0,1 mm) zu überprüfen und sicherzustellen, dass sich die Schraube nicht löst (Drehmomentverlust ≤ 5 %).
Durch eine strenge Prozesskontrolle kann der Kniehebelplattensitz eine stabile Unterstützung und Kraftübertragung der Kniehebelplatte gewährleisten, mit einer Lebensdauer von 2–3 Jahren (je nach Materialhärte). Bei der täglichen Wartung sollte der Verschleiß der Arbeitsfläche regelmäßig überprüft werden (Austausch oder Reparatur bei Verschleiß über 2 mm) und die Schrauben sollten nachgezogen werden (alle 100 Betriebsstunden überprüft), um Gerätevibrationen oder Komponentenschäden durch Lösen zu vermeiden
