Bovenste frame: Het bovenframe is vervaardigd uit hoogwaardig gietstaal (zoals ZG270-500) en heeft een cilindrische vorm. Het is voorzien van een flens aan de bovenkant, die dient als verbindingspunt voor de invoertrechter. De binnenwand van het bovenframe is zorgvuldig bewerkt om precies op de vaste conusvoering te passen. Om de structurele integriteit te verbeteren en de aanzienlijke drukkrachten te weerstaan, zijn radiale verstevigingsribben aangebracht. Deze ribben, meestal met een dikte van 40-100 mm, zijn strategisch geplaatst om de belasting gelijkmatig te verdelen en zo de duurzaamheid van het frame op lange termijn te garanderen.
Onderste frame: Het onderste frame, vervaardigd uit robuust gietstaal (zoals ZG35CrMo), vormt de basis van de breker. Het herbergt cruciale componenten zoals de excentrische asbus, het lager van de hoofdas en, in sommige modellen, de hydraulische cilinders. Dit frame is stevig aan de fundering bevestigd met ankerbouten (meestal in het bereik van M30 tot M60). Het onderste frame bevat ook interne oliekanalen, die essentieel zijn voor een goede smering van bewegende onderdelen, waardoor wrijving wordt verminderd en een soepele werking wordt gegarandeerd.
Bewegende kegelDe bewegende kegel is een cruciaal onderdeel van het breekmechanisme. Deze bestaat uit een gesmeed kegellichaam van 42CrMo en een slijtvaste voering. Het kegellichaam is met precisie gesmeed, met een bolvormige onderkant die precies aansluit op het bolvormige lager van de hoofdas. Dit zorgt voor een soepele en flexibele zwaaibeweging tijdens het gebruik. De slijtvaste voering, gemaakt van gietijzer met een hoog chroomgehalte (Cr20) of mangaanstaal (ZGMn13), is met behulp van zinklegering aan het kegellichaam bevestigd. Deze methode garandeert een stevige en veilige verbinding, waarbij de slijtvaste laag doorgaans een dikte heeft van 30 tot 80 mm om de abrasieve krachten van het breekproces te weerstaan.
Vaste kegel (concaaf)De vaste kegel, ook wel concaaf genoemd, is een ringvormige voering die op de binnenwand van het bovenframe is gemonteerd. Deze is meestal gesegmenteerd in 3 tot 6 segmenten, wat de installatie en vervanging vereenvoudigt. Het materiaal van de vaste kegel is hetzelfde als dat van de bewegende kegelvoering, wat zorgt voor een hoge slijtvastheid. Elk segment heeft een zorgvuldig ontworpen holteprofiel, met een hoek die doorgaans varieert van 18° tot 25°. De in elkaar grijpende structuren tussen de segmenten voorkomen materiaallekkage en zorgen voor een efficiënte en consistente verbrijzeling.
Excentrische asbus: De excentrische asbus, gemaakt van gegoten staal (ZG35CrMo), is een belangrijk onderdeel bij het aandrijven van de oscillatie van de hoofdas. De excentriciteit ervan varieert doorgaans van 10 tot 30 mm, wat de amplitude van de zwaai van de bewegende kegel bepaalt. Het buitenoppervlak van de excentrische asbus is voorzien van een groot kegelwiel, gemaakt van 20CrMnTi-gelegeerd staal en onderworpen aan een carbonerings- en afschrikbehandeling. Deze behandeling verbetert de slijtvastheid en vermoeiingssterkte van het tandwiel, wat zorgt voor een betrouwbare krachtoverbrenging.
Kegelwielpaar: Het kegeltandwiel bestaat uit een klein kegeltandwiel op de ingaande as en een groot kegeltandwiel op de excentrische asbus. Het kegeltandwielpaar is verantwoordelijk voor de krachtoverbrenging van de motor. De overbrengingsverhouding wordt zorgvuldig gekozen, meestal in het bereik van 1:4 - 1:6, om het gewenste toerental en koppel voor de excentrische asbus te bereiken.
Motor en V-snaaraandrijving: Een motor met variabele frequentie, met een vermogen dat doorgaans varieert van 160 tot 630 kW, levert de energiebron voor de breker. De motor is via V-snaren verbonden met de ingaande as en de poeliesnelheid kan worden ingesteld tussen 980 en 1480 tpm. Dit aandrijfsysteem met variabele snelheid zorgt voor flexibiliteit in de bediening, waardoor de breker zich kan aanpassen aan verschillende materialen en productie-eisen.
Hydraulische afstellingseenheid: Sommige geavanceerde modellen van de CS-serie zijn voorzien van een hydraulische verstelunit. Deze unit bestaat doorgaans uit 6 tot 12 hydraulische cilinders, die rond het onderframe zijn geplaatst. Deze cilinders werken met een werkdruk van 16 tot 25 MPa en worden gebruikt om de grootte van de afvoerpoort aan te passen, die kan variëren van 5 tot 50 mm. Positiesensoren zijn in het systeem geïntegreerd om een nauwkeurige regeling van de breedte van de afvoerpoort te garanderen, met een nauwkeurigheid van ±0,1 mm.
VeiligheidssysteemDe breker is uitgerust met een overbelastingsbeveiliging. Bij modellen met hydraulische cilinders worden overdrukventielen gebruikt om overbelasting te voorkomen. Wanneer niet-breekbare materialen, zoals metalen voorwerpen, de breekruimte binnendringen, trekken de hydraulische cilinders zich terug, waardoor de afvoerpoort groter wordt en het vreemde materiaal kan worden verwijderd. Zodra de obstructie is verwijderd, keren de cilinders automatisch terug naar hun oorspronkelijke positie. Bij traditionele modellen met veren fungeert een set veren (meestal 16 paar hoogwaardige veren van gelegeerd staal) als overbelastingsbeveiliging. Bij overmatige kracht worden de veren samengedrukt, waardoor de bewegende delen kunnen bewegen en schade aan de breker wordt voorkomen.
Intelligente schakelkast:Sommige moderne kegelbrekers uit de CS-serie zijn uitgerust met een intelligente schakelkast. Deze kast is gebaseerd op een PLC-systeem (Programmable Logic Controller), dat verschillende parameters bewaakt, zoals temperatuur, druk en stroomverbruik. Het systeem maakt bediening op afstand mogelijk en biedt functies voor foutdiagnose, waardoor operators eventuele problemen tijdens het gebruik snel kunnen identificeren en verhelpen.
Dunne olie smering: Een onafhankelijk smeersysteem met dunne olie garandeert de soepele werking van kritische componenten. Dit systeem is voorzien van dubbele pompen voor redundantie, koelers om de olietemperatuur te regelen en filters om verontreinigingen te verwijderen. Het systeem circuleert ISO VG 46-olie naar lagers en tandwielen, waarbij de oliedruk tussen 0,2 en 0,4 MPa blijft en de olietemperatuur onder de 55 °C blijft.
Stofdichte structuurOm te voorkomen dat stof de breker binnendringt en de prestaties beïnvloedt, is een uitgebreide stofdichte constructie geïmplementeerd. Dit omvat doorgaans een combinatie van labyrintafdichtingen, oliekeerringen en een luchtreinigingssysteem. Het luchtreinigingssysteem, dat werkt met een druk van 0,3 - 0,5 MPa, creëert een positieve druk in de breker, waardoor stofinfiltratie wordt voorkomen. In omgevingen met veel stof kunnen sommige modellen ook worden uitgerust met een watersproeier om stofvorming verder te beperken.
Patroon maken: Er worden uiterst nauwkeurige patronen gemaakt voor het gieten van het frame. In moderne productieprocessen worden vaak 3D-geprinte harspatronen gebruikt. Deze patronen zijn ontworpen met krimpmarges, meestal tussen de 1,2 en 1,5%, om rekening te houden met de maatveranderingen die optreden tijdens het gietproces. De patronen bevatten ook alle complexe details, zoals ribstructuren en oliekanalen, met hoge nauwkeurigheid.
Vormgeving: Harsgebonden zandvormen worden vaak gebruikt voor het gieten van frames. De matrijsholte is voorzien van een vuurvaste coating op zirkoniumbasis, die doorgaans 0,2 - 0,3 mm dik is. Deze coating verbetert de oppervlakteafwerking van het gietstuk en helpt defecten te verminderen. Kernen worden gebruikt om de interne holtes, zoals de oliekanalen, te vormen, wat zorgt voor een goede uitlijning en maatnauwkeurigheid.
Smelten en gieten:
Voor ZG270-500 gietstaal worden de grondstoffen gesmolten in een inductieoven. De smelttemperatuur wordt nauwkeurig gecontroleerd binnen een bereik van 1520-1560 °C. Om de kwaliteit van het gietstuk verder te verbeteren, kan vacuümgieten worden toegepast. Het gesmolten staal wordt vervolgens in de matrijs gegoten bij een temperatuur van 1480-1520 °C, waarbij de gietsnelheid strikt wordt gecontroleerd om turbulentie en de vorming van insluitsels te voorkomen.
Voor ZG35CrMo gietstaal worden chroom (0,8-1,2%) en molybdeen (0,2-0,3%) toegevoegd tijdens het smeltproces om de gewenste mechanische eigenschappen te bereiken. De giettemperatuur voor ZG35CrMo ligt doorgaans tussen 1500 en 1540 °C.
WarmtebehandelingNa het gieten ondergaat het frame een reeks warmtebehandelingen. Eerst vindt normalisatie plaats bij een temperatuur van 880-920 °C, gevolgd door luchtkoeling. Dit proces verfijnt de korrelstructuur van het metaal. Vervolgens vindt ontlaten plaats bij 550-600 °C om interne spanningen te verlichten en een hardheid van HB 180-220 te bereiken, waardoor de structurele integriteit en duurzaamheid van het frame worden gewaarborgd.
Vormgeving: Shell molding, waarbij een fenolharsbindmiddel wordt gebruikt, is een voorkeursmethode voor het gieten van de excentrische asbus. Dit proces biedt een hoge maatnauwkeurigheid, met toleranties van ±0,1 mm op de excentrische boring. De shell molding zorgt voor een gladde oppervlakteafwerking, waardoor uitgebreide nabewerking minder nodig is.
Gieten en warmtebehandeling: Het gesmolten ZG35CrMo-staal wordt bij een temperatuur van 1500-1540 °C in de mal gegoten. Na het gieten wordt de excentrische asbus afgeschrikt in olie bij 850 °C om het oppervlak te harden. Vervolgens wordt de as ontlaten bij 580 °C om de gewenste combinatie van hardheid (HB 220-260) en treksterkte (≥ 785 MPa) te bereiken, waardoor het bestand is tegen de hoge bedrijfsbelasting.
Smeden: De 42CrMo stalen knuppel wordt eerst verhit tot een temperatuurbereik van 1150 - 1200 °C in een gasoven. Deze hoge temperatuur maakt het staal vervormbaar, wat efficiënt smeden mogelijk maakt. De knuppel wordt vervolgens onderworpen aan een reeks stuik- en smeedbewerkingen om hem in de conische vorm met een bolvormige basis te brengen. Deze smeedprocessen zorgen ervoor dat de metaalkorrelstroom in lijn is met de spanningsrichting, wat de mechanische eigenschappen van het bewegende kegellichaam verbetert.
WarmtebehandelingNa het smeden wordt het bewegende kegellichaam afgeschrikt in water van 840 °C, waardoor het metaal snel afkoelt en hard wordt. Daarna volgt een ontlaten bij 560 °C om de interne spanning te verlichten en een hardheid van HRC 28-32 te bereiken, samen met een treksterkte van ≥ 900 MPa. Dit zorgt voor de nodige sterkte en taaiheid voor gebruik in de breker.
Ruwe bewerking: CNC-freesmachines worden gebruikt om de flenzen en ribben van het frame eerst vorm te geven. Tijdens dit proces wordt een bewerkingsmarge van 2-3 mm aangehouden op de oppervlakken die later worden afgewerkt. Vervolgens worden boormachines gebruikt om de lagerzittingen te maken, met maattoleranties van IT7 om een goede pasvorm van de lagers te garanderen.
Precisiebewerking: De flensoppervlakken zijn geslepen om een vlakheid van ≤ 0,1 mm/m en een oppervlakteruwheid van Ra 1,6 μm te bereiken. Deze gladde oppervlakteafwerking is cruciaal voor een goede afdichting en mechanische verbinding. Boutgaten, meestal in het bereik M30 - M60, worden geboord en getapt met een draadtolerantie van 6H. De nauwkeurige positionering van deze boutgaten is gegarandeerd, met een nauwkeurigheid van ± 0,1 mm, voor een veilige bevestiging van diverse componenten.
Draaien: CNC-draaibanken worden gebruikt om de buitendiameter en de excentrische boring van de asbus te bewerken. Tijdens het draaiproces wordt een tolerantie van 0,5 mm aangehouden voor latere slijpbewerkingen. De excentriciteit van de boring wordt nauwkeurig gecontroleerd met een meetklok om te garanderen dat deze voldoet aan de ontwerpeisen, met een tolerantie van ±0,05 mm.
Slijpen: De buitendiameter en de excentrische boring zijn geslepen om een maattolerantie van IT6 en een oppervlakteruwheid van Ra0,8 μm te bereiken. Het tandwiel - montagevlak is eveneens bewerkt om haaksheid op de as te garanderen, met een tolerantie van ≤0,02 mm/100 mm. Deze zeer nauwkeurige bewerking is essentieel voor een soepele werking van de excentrische asbus en een goede ingrijping van de kegelwielen.
Frezen: CNC-bewerkingscentra worden gebruikt om het conische oppervlak van de bewegende kegel te vormen. De kegelhoek wordt gehandhaafd met een tolerantie van ±0,05° en de oppervlakteruwheid wordt op Ra3,2 μm gehouden. De bolvormige basis van de bewegende kegel wordt eveneens bewerkt om een goede pasvorm met het bolvormige lager te garanderen.
Montageoppervlak van de voering: Het oppervlak waarop de slijtvaste liner wordt gemonteerd, wordt bewerkt tot een vlakheid van ≤ 0,1 mm/m. Dit vlakke oppervlak is nodig voor het gietproces van de zinklegering, waarbij de liner aan het conuslichaam wordt bevestigd, wat zorgt voor een stevige en gelijkmatige verbinding.
Materiaaltesten:
Spectrometrische analyse wordt uitgevoerd op alle gegoten en gesmede componenten om hun chemische samenstelling te verifiëren. Voor ZG35CrMo moet het koolstofgehalte bijvoorbeeld tussen 0,32 en 0,40% liggen en het mangaangehalte tussen 0,5 en 0,8%. Afwijkingen van deze waarden kunnen de mechanische eigenschappen van het materiaal beïnvloeden.
Trek- en slagproeven worden uitgevoerd op proefstukken uit dezelfde materiaalbatch. Voor 42CrMo-smeedstukken moet de vloeigrens ≥ 785 MPa en de slagenergie ≥ 60 J/cm² zijn. Deze testen garanderen dat de materialen bestand zijn tegen de hoge belastingsomstandigheden tijdens de werking van de breker.
Dimensionale inspectie:
Coördinatenmeetmachines (CMM's) worden gebruikt om belangrijke afmetingen van componenten te meten. Dit omvat het meten van de excentriciteit van de excentrische asbus, de conus van de bewegende kegel en de positie van boutgaten. De CMM levert zeer nauwkeurige metingen, met een tolerantie van ±0,05 mm, waardoor de componenten tijdens de montage correct in elkaar passen.
Laserscantechnologie wordt ook gebruikt om het profiel van de breekholte, gevormd door de bewegende kegel en de vaste kegel, te detecteren. Deze technologie kan het werkelijke profiel nauwkeurig vergelijken met de ontwerpspecificaties, wat zorgt voor een consistent en efficiënt breekproces.
Niet-destructief onderzoek (NDO):
Ultrasoon onderzoek (UT) wordt gebruikt om interne defecten in gietstukken, zoals frames en excentrische asbussen, op te sporen. Defecten met een diameter groter dan 3 mm worden als onaanvaardbaar beschouwd, omdat ze de structurele integriteit van het onderdeel in gevaar kunnen brengen.
Magnetisch onderzoek (MPT) wordt uitgevoerd op smeedstukken, zoals de hoofdas en het bewegende kegellichaam, om te controleren op scheuren aan het oppervlak en daarbuiten. Scheuren langer dan 1 mm worden afgekeurd, omdat ze tijdens bedrijf tot catastrofale storingen kunnen leiden.
Prestatietesten:
Dynamisch balanceren wordt uitgevoerd op rotorconstructies, zoals de excentrische asbus en de daaraan bevestigde componenten. Het balanceerproces is gericht op een G2.5-klasse, wat garandeert dat het trillingsniveau tijdens bedrijf ≤ 2,5 mm/s bedraagt. Deze trillingsarme werking vermindert slijtage van de componenten en verbetert de algehele stabiliteit van de breker.
Een 48-uurs belastingstest wordt uitgevoerd met standaardmaterialen, zoals graniet. Tijdens deze test worden parameters zoals productiecapaciteit, deeltjesgrootteverdeling en slijtage van de liner nauwlettend gevolgd. De productiecapaciteit moet voldoen aan de gespecificeerde waarden voor het betreffende model, de deeltjesgrootte van de liner moet binnen het gewenste bereik liggen en de liner moet een gelijkmatige slijtage vertonen om langdurige prestaties te garanderen.
Fundering Voorbereiding: Er wordt een betonnen fundering van C30-kwaliteit aangelegd. In de fundering worden verankerde ankerbouten geplaatst en de vlakheid van het funderingsoppervlak wordt zorgvuldig gecontroleerd om te garanderen dat deze ≤ 0,1 mm/m is. Het beton wordt vervolgens 28 dagen uitgehard om zijn volledige sterkte te bereiken.
Installatie van het onderste frame: Het onderframe wordt met behulp van geschikt hijsgereedschap op de fundering gehesen. Het frame wordt waterpas gezet met vulplaatjes en de ankerbouten worden eerst aangedraaid tot 30% van hun uiteindelijke aanhaalmoment. Deze eerste aandraaiing maakt kleine aanpassingen mogelijk tijdens de daaropvolgende installatiestappen.
Excentrische huls en hoofdas-montage: De excentrische bus wordt in het onderframe gemonteerd en de hoofdas wordt voorzichtig in de bus geplaatst. Alle lagers worden vóór de installatie grondig gesmeerd met het juiste smeermiddel om een soepele werking te garanderen.
Installatie van bewegende kegels: De bewegende conus wordt omhoog gehesen en nauwkeurig gekoppeld aan de hoofdas. Tijdens de installatie van de slijtvaste liner op de bewegende conus wordt zinklegering tussen het conuslichaam en de liner gegoten. De zinklegering wordt verhit tot een temperatuurbereik van 450 - 500 °C om een goede hechting en een strakke pasvorm te garanderen.
