Het frame is het belangrijkste structurele onderdeel, meestal gemaakt van hoogwaardig gietstaal (zoals ZG270-500). Het biedt een stabiele basis en ondersteuning voor alle andere componenten. Het bovenste deel van het frame herbergt de concave, terwijl het onderste deel de excentrische asbus, de hoofdas en andere bewegende onderdelen ondersteunt. Verstevigingsribben worden vaak aan het frame toegevoegd om de stijfheid te vergroten en de hoge impactkrachten die tijdens het breken ontstaan, te weerstaan. Het frame is robuust ontworpen met een dikte van 30-50 mm op kritieke plaatsen.
De mantel is een conisch gevormd onderdeel van hooggelegeerd mangaanstaal (zoals ZGMn13) of hooggelegeerd chroomgietijzer. Het is gemonteerd op de hoofdas en draait excentrisch in de concave. Het oppervlak van de mantel is voorzien van een specifiek profiel om de materialen effectief te vermalen. De dikte van de mantel varieert van 30 tot 80 mm, afhankelijk van het model en de toepassing. De onderkant van de mantel is via een bollager verbonden met de hoofdas, wat zorgt voor een soepele en stabiele draaibeweging.
De concaaf is het stationaire buitenste deel van de breekkamer. Deze is eveneens gemaakt van slijtvaste materialen zoals hooggelegeerd mangaanstaal of hooggelegeerd chroomgietijzer. De concaaf is bevestigd aan het bovenste deel van het frame en heeft een conische vorm die aansluit op de mantel. De binnenkant van de concaaf is bekleed met vervangbare slijtvoeringen. De constructie van de concaaf is ontworpen om de impact en slijtage van het gebroken materiaal te weerstaan, met een dikte van 25 tot 60 mm.
De excentrische asbus is een belangrijk onderdeel voor het overbrengen van beweging. Deze is gemaakt van gelegeerd gietstaal (zoals ZG35CrMo). De excentrische asbus roteert rond de hoofdas, waardoor de mantel excentrisch draait. Hij is uitgerust met een kegeltandwiel met een grote diameter dat ingrijpt met een klein kegeltandwiel op de transmissieas. De excentriciteit van de asbus is zorgvuldig ontworpen om de amplitude van de draaibeweging van de mantel te regelen, meestal variërend van 10 tot 30 mm.
Het transmissiesysteem bestaat uit een motor, V-snaren, een poelie, een aandrijfas en kegelwielen. De motor (meestal met een vermogensbereik van 55 tot 315 kW) levert de aandrijfkracht. De V-snaren brengen het vermogen van de motor over op de poelie op de transmissieas. De transmissieas laat vervolgens het kleine kegelwiel draaien, dat in aangrijping is met het grote kegelwiel op de excentrische asbus en zo de rotatie van de excentrische asbus aandrijft. De overbrengingsverhouding van de kegelwielen ligt doorgaans tussen 1:4 en 1:6.
Veren zijn een belangrijk veiligheids- en afstelelement in de oude veerkegelbreker. Rond het onderste deel van het frame is een set zeer sterke veren (meestal gemaakt van gelegeerd veerstaal, zoals 60Si2Mn) gemonteerd. Indien er zich niet-breekbare materialen (zoals zwerfijzer) in de breekkamer bevinden, comprimeren de veren, waardoor de mantel naar beneden kan bewegen en de afvoeropening groter wordt, waardoor schade aan de breker wordt voorkomen. De veerkracht kan worden aangepast om de breekkracht en de afvoeropening te regelen. Het veercompressiebereik ligt doorgaans tussen 20 en 50 mm.
Het toevoersysteem omvat doorgaans een invoertrechter aan de bovenzijde van de breker. Deze invoertrechter is ontworpen om het materiaal gelijkmatig in de breekkamer te verdelen. De grootte van de invoertrechter varieert afhankelijk van de capaciteit van de breker, met een volumebereik van 0,5 tot 3 kubieke meter. Het afvoersysteem bevindt zich aan de onderzijde van de breker. Het afgevoerde materiaal valt door de instelbare afvoerspleet, die kan worden aangepast door de positie van de concaaf te wijzigen of met behulp van het veermechanisme. De afvoerspleet kan worden aangepast in het bereik van 3 tot 50 mm om de deeltjesgrootte van het eindproduct te regelen.
Patroon maken: Er wordt een model op ware grootte gemaakt, meestal van hout of 3D-geprinte hars, met een tolerantie voor krimp (1,5 - 2,0%) en bewerking. Het model is ontworpen om de complexe vorm van het frame nauwkeurig weer te geven, inclusief alle interne holtes en bevestigingspunten.
Vormgeving: Voor het gieten van het frame worden harsgebonden zandmallen gebruikt. Het zand wordt gemengd met harsbindmiddelen om een hard wordende mal te vormen. Kernen worden in de mal geplaatst om interne holtes te creëren, zoals die voor de excentrische asbus en de hoofdas. De mal wordt vervolgens voorzien van een vuurvaste coating om de oppervlakteafwerking van het gietstuk te verbeteren.
GietenHoogsterkte gietstaal (ZG270-500) wordt gesmolten in een inductieoven bij een temperatuur van 1520-1560 °C. Het gesmolten metaal wordt zorgvuldig en met een gecontroleerde snelheid in de mal gegoten om een goede vulling te garanderen en de vorming van defecten te minimaliseren. Na het gieten laat men het frame langzaam afkoelen in de mal om de interne spanning te verminderen.
Warmtebehandeling: Het gegoten frame ondergaat een warmtebehandeling. Eerst wordt het genormaliseerd bij een temperatuur van 880-920 °C en vervolgens luchtgekoeld. Daarna volgt een tempering bij 550-600 °C om de mechanische eigenschappen, zoals hardheid (HB 180-220) en taaiheid, te verbeteren.
Bewerking: Het warmtebehandelde frame wordt vervolgens bewerkt. CNC-freesmachines worden gebruikt om de montagevlakken voor de concave, excentrische asbus en andere componenten te bewerken. De bewerkingsnauwkeurigheid wordt binnen ±0,1 mm voor sleutelafmetingen geregeld. Boor- en tapbewerkingen worden uitgevoerd om gaten te maken voor bouten en andere bevestigingsmiddelen.
Smeden: Stalen blokken van hoog-mangaanstaal (ZGMn13) of hoog-chroomgietijzer worden verhit tot 1100-1150 °C en vervolgens gesmeed tot de conische vorm van de mantel. Smeden helpt de korrelstructuur van het materiaal te egaliseren, waardoor de sterkte en slijtvastheid worden verbeterd. Meerdere smeedstappen kunnen nodig zijn om de gewenste vorm en maatnauwkeurigheid te bereiken.
WarmtebehandelingNa het smeden ondergaat de mantel een warmtebehandeling. Voor staal met een hoog mangaangehalte wordt het opgelost gegloeid bij 1050-1100 °C en vervolgens afgeschrikt met water om een martensitische structuur met hoge hardheid te verkrijgen. De hardheid van de mantel na warmtebehandeling bedraagt doorgaans HRC 45-55.
BewerkingDe warmtebehandelde mantel wordt bewerkt om de uiteindelijke afmetingen te bereiken. CNC-draaibanken en freesmachines worden gebruikt om het buitenste conische oppervlak, het onderste oppervlak voor het bolvormige lager en alle andere benodigde onderdelen te bewerken. De oppervlakteafwerking van het werkoppervlak van de mantel wordt zorgvuldig gecontroleerd om een soepele verbrijzeling te garanderen, met een ruwheid van Ra 3,2 - 6,3 μm.
GietenNet als het frame wordt de concave gegoten met behulp van kunstharsgebonden zandvormen. Hoogwaardig mangaanstaal of hoogwaardig chroomgietijzer wordt gesmolten in een inductieoven bij 1450-1500 °C en in de mal gegoten. Het gietproces wordt zorgvuldig gecontroleerd om een gelijkmatige dikte te garanderen en de porositeit te minimaliseren.
Warmtebehandeling: De gegoten concave wordt warmtebehandeld om de mechanische eigenschappen te verbeteren. Het wordt meestal genormaliseerd en getemperd. Voor staal met een hoog mangaangehalte ligt de normalisatietemperatuur rond de 950-1000 °C, gevolgd door ontlaten bij 200-300 °C om de gewenste hardheid en taaiheid te bereiken.
Bewerking: Na de warmtebehandeling wordt de concave bewerkt. Het binnenoppervlak wordt bewerkt tot een specifiek profiel dat past bij de mantel, en het buitenoppervlak wordt bewerkt voor montage op het frame. De bewerkingsnauwkeurigheid voor het binnenoppervlak ligt binnen ±0,5 mm en de oppervlakteruwheid is Ra 6,3 - 12,5 μm.
Gieten: Gelegeerd gietstaal (ZG35CrMo) wordt gebruikt om de excentrische asbus te gieten. Het gietproces is vergelijkbaar met dat van het frame, met zorgvuldige controle van de giettemperatuur (1500 - 1540 °C) en het ontwerp van de matrijs om de juiste vorming van de excentrische vorm te garanderen.
Warmtebehandeling: De gegoten excentrische asbus wordt afgeschrikt bij 850-880 °C en vervolgens getemperd bij 580-620 °C om de gewenste mechanische eigenschappen te bereiken, zoals een hoge sterkte en goede slijtvastheid. De hardheid na warmtebehandeling is doorgaans HB 220-260.
Bewerking: CNC-draaibanken en slijpmachines worden gebruikt om de buiten- en binnendiameter van de excentrische asbus te bewerken, evenals de oppervlakken voor het kegelwiel en de lagers. De bewerkingsnauwkeurigheid voor de excentrische diameter ligt binnen ±0,05 mm en de oppervlakteruwheid van de lagercontactvlakken bedraagt Ra 0,8 - 1,6 μm.
Draadtrekken: Gelegeerd verenstaaldraad (zoals 60Si2Mn) wordt getrokken tot de gewenste diameter, met een diametertolerantie van ±0,05 mm. De draad wordt vervolgens met een veerwikkelmachine tot een veervorm gewikkeld.
WarmtebehandelingDe spiraalveren ondergaan een warmtebehandeling. Ze worden eerst verhit tot 860-880 °C en vervolgens in olie afgeschrikt. Na het afschrikken worden ze getemperd tot 420-450 °C om de gewenste veerstijfheid en vermoeiingsweerstand te bereiken.
Testen: Elke veer wordt getest op veerconstante en draagvermogen. Veren die niet aan de gestelde eisen voldoen, worden afgekeurd.
Oppervlaktebehandeling:
Schilderen: Alle blootgestelde metalen oppervlakken van de breker, zoals het frame, zijn voorzien van anticorrosieverf. De verf wordt meestal in meerdere lagen aangebracht. Eerst wordt een primerlaag aangebracht om de hechting te verbeteren, gevolgd door een of meer toplagen. De gebruikte verf is doorgaans een hoogwaardige verf op epoxybasis, die een goede bescherming biedt tegen roest en corrosie in zware werkomgevingen.
Smering: Alle bewegende onderdelen, zoals lagers, assen en tandwielen, worden gesmeerd met geschikte smeermiddelen. Voor lagers wordt vaak vet (zoals lithiumvet) gebruikt, terwijl voor tandwielen smeermiddelen op oliebasis worden gebruikt. De smeerpunten zijn zo ontworpen dat ze gemakkelijk toegankelijk zijn voor regulier onderhoud.
Montage:
De breker wordt in een specifieke volgorde gemonteerd. Eerst wordt het frame op een stabiele werkbank geplaatst. Vervolgens wordt de excentrische asbus in het frame gemonteerd, gevolgd door de hoofdas en de mantel. De concave wordt vervolgens op het bovenste deel van het frame gemonteerd. Het veerpakket wordt rond het onderste deel van het frame gemonteerd en het transmissiesysteem wordt gemonteerd en aangesloten.
Tijdens de montage worden alle componenten zorgvuldig uitgelijnd en vastgezet met bouten en moeren. Momentsleutels worden gebruikt om ervoor te zorgen dat de bouten worden vastgedraaid met de opgegeven aanhaalmomenten, meestal tussen 100 en 500 N·m, afhankelijk van de grootte en het type bout.
Aanpassing:
Na de montage wordt de breker afgesteld. De afvoerspleet tussen de mantel en de concaaf wordt afgesteld met behulp van het veermechanisme of andere afstelmechanismen. Deze afstelling wordt uitgevoerd om de gewenste deeltjesgrootte van het gebroken product te bereiken. De afstelnauwkeurigheid voor de afvoerspleet bedraagt ±1 mm.
Het transmissiesysteem wordt ook afgesteld om een goede uitlijning van de tandwielen en riemen te garanderen. De riemspanning wordt afgesteld op de aanbevolen waarde, meestal gemeten met een riemspanningsmeter. De ingrijping van de tandwielen wordt gecontroleerd om een soepele werking en minimale geluidsontwikkeling te garanderen.
Materiaaltesten:
Chemische samenstellingsanalyseMonsters van de grondstoffen die gebruikt worden voor het gieten en smeden, zoals gietstaal, staal met een hoog mangaangehalte en gelegeerd staal, worden met spectrometers geanalyseerd om hun chemische samenstelling te verifiëren. Zo moet het koolstofgehalte in ZGMn13 tussen 1,0 en 1,4% liggen en het mangaangehalte tussen 11 en 14%.
Mechanische eigenschappen testen: Trekproeven, slagproeven en hardheidstests worden uitgevoerd op monsters van de materialen. Voor hoogsterkte gietstaal (ZG270-500) moet de treksterkte minimaal 500 MPa zijn en de rek minimaal 18%.
Dimensionale inspectie:
Inspectie van coördinatenmeetmachines (CMM's): Een CMM wordt gebruikt om de belangrijkste afmetingen van alle componenten te meten, zoals de diameter van de excentrische asbus, de hoogte en diameter van de mantel en de concaaf, en de afstand tussen de bevestigingsgaten in het frame. De meetnauwkeurigheid van de CMM ligt binnen ±0,02 mm.
Meterinspectie: Speciale meters worden gebruikt om de maatvoering van onderdelen zoals de spoed van bouten en de passing tussen de passende onderdelen te controleren. Zo wordt de passing tussen de hoofdas en het lager gecontroleerd met een boringmeter en een asmeter om ervoor te zorgen dat de speling binnen het gespecificeerde bereik valt.
Niet-destructief onderzoek (NDO):
Ultrasoon onderzoek (UT):UT wordt gebruikt om interne defecten in gietstukken te detecteren, zoals porositeit, scheuren en insluitsels. De ultrasone golven worden door het materiaal heen gestuurd en eventuele defecten worden gedetecteerd door de gereflecteerde golven te analyseren. Defecten groter dan een bepaalde grootte (meestal 3-5 mm) worden als onaanvaardbaar beschouwd.
Magnetische deeltjestest (MPT)MPT wordt gebruikt om scheuren aan het oppervlak en nabij het oppervlak te detecteren in ferromagnetische materialen, zoals stalen componenten. Er wordt een magnetisch veld aangelegd op het component en magnetische deeltjes worden op het oppervlak gestrooid. Scheuren trekken de magnetische deeltjes aan, waardoor ze zichtbaar worden.
Prestatietesten:
Lege - Belastingstest: De gemonteerde breker draait 2 tot 4 uur zonder materiaal. Tijdens deze test worden de rotatie van de as, de werking van het transmissiesysteem en de stabiliteit van de machine gecontroleerd. Het trillingsniveau van de machine wordt gemeten met trillingssensoren en moet binnen de gespecificeerde limiet liggen (meestal minder dan 10 mm/s).
Belastingstest: Vervolgens wordt de breker onderworpen aan een belastingstest. Een representatief monster van het te breken materiaal (zoals graniet of kalksteen) wordt met een gecontroleerde snelheid in de breker gevoerd. De productiecapaciteit, de deeltjesgrootteverdeling van het gebroken product en de slijtage van de mantel en de concave worden gemeten. De productiecapaciteit moet voldoen aan de nominale waarde van de breker en de deeltjesgrootteverdeling moet binnen het gespecificeerde bereik liggen.
Fundering Voorbereiding:
Er wordt een betonnen fundering voor de breker gestort. De fundering wordt ontworpen op basis van het gewicht en de afmetingen van de breker, evenals de dynamische krachten die tijdens het gebruik ontstaan. Het gebruikte beton is doorgaans van een hogesterkteklasse, zoals C30 - C40.
De fundering wordt met een waterpas of laserwaterpas tot op ±0,1 mm/m nauwkeurig genivelleerd. Tijdens het storten worden ankerbouten in de fundering geplaatst. Deze bouten worden gebruikt om de breker aan de fundering te bevestigen en moeten een voldoende diameter en lengte hebben om de krachten die op de breker inwerken, te kunnen weerstaan.
Brekerinstallatie:
De breker wordt voorzichtig opgetild en op de fundering geplaatst met behulp van een kraan of ander hijsgereedschap. De breker wordt uitgelijnd met de ankerbouten en er worden vulplaatjes onder het frame geplaatst om de breker waterpas te stellen en uit te lijnen. De vulplaatjes zijn gemaakt van staal en hebben een dikte van 0,5 tot 5 mm.
De ankerbouten worden vervolgens met een momentsleutel vastgedraaid tot het aangegeven aanhaalmoment, meestal tussen 300 en 800 N·m, afhankelijk van de grootte van de bout. Het aandraaien gebeurt kruislings om een gelijkmatige verdeling van de belasting te garanderen.
Installatie van transmissiesystemen:
De motor is gemonteerd op een aparte motorvoet, die eveneens aan het fundament is bevestigd. De motorvoet is afgesteld om een goede uitlijning met de aandrijfas van de breker te garanderen.
De V-snaren worden tussen de motorpoelie en de brekerpoelie gemonteerd. De riemspanning wordt met een riemspanningsmeter op de aanbevolen waarde afgesteld. De juiste riemspanning is belangrijk voor een efficiënte krachtoverbrenging en om slippen van de riem te voorkomen.
De kegelwielen in het transmissiesysteem worden gemonteerd en afgesteld om een goede ingrijping te garanderen. De speling tussen de tandwielen wordt gemeten met een voelermaat en afgesteld op de opgegeven waarde, meestal tussen 0,1 en 0,3 mm.
Installatie van smeer- en hydraulisch systeem (indien van toepassing):
Het smeersysteem, inclusief oliepompen, filters en olieleidingen, is geïnstalleerd. De olieleidingen zijn aangesloten op alle smeerpunten van de breker, zoals lagers en tandwielen. Het smeersysteem wordt gevuld met het juiste smeermiddel en het oliepeil wordt gecontroleerd.
