Generatie van excentrische beweging:Het omzetten van de roterende beweging van het aandrijftandwiel in de excentrische (orbitale) beweging van de hoofdas en de bewegende kegel, waardoor de verbrijzelende werking ontstaat door het periodiek sluiten en openen van de opening tussen de bewegende en vaste kegels.
Koppeltransmissie: Het overbrengen van koppel van het rondsel (via ingrijping met het excentrische tandwiel) naar de hoofdas, waardoor er voldoende kracht ontstaat om harde materialen zoals erts en gesteenten te verpulveren.
Dragende:Het opvangen van de radiale en axiale lasten die ontstaan tijdens het breken (tot duizenden kilonewtons) en deze gelijkmatig verdelen over het frame en de lagers.
Smeerkanaal: Behuizing met interne oliekanalen die smeermiddel leveren aan de hoofdas en lagers, waardoor wrijving en hitteontwikkeling tijdens rotatie op hoge snelheid (meestal 150–300 tpm) worden verminderd.
Buslichaam: Een dikwandige cilindrische constructie van hoogwaardig gelegeerd staal (bijv. 42CrMo of 35CrMo) of hoogwaardig gietstaal (ZG42CrMo). Het buitenoppervlak is vaak voorzien van een groot tandwiel (excentrisch tandwiel) dat in het rondsel grijpt, met een modulusbereik van 10 tot 25 en een aantal tanden van 30 tot 80.
Excentrische boring: Een centrale boring met een excentriciteit ten opzichte van de buitendiameter, doorgaans 5-20 mm, afhankelijk van het brekermodel. Deze excentriciteit bepaalt de slag van de bewegende kegel en heeft direct invloed op de breekefficiëntie en -doorvoer.
Tandwielen: Integraal gevormd of gelast op het buitenoppervlak van de bus, met een evolvente profiel (drukhoek 20°) voor een soepele ingrijping met het rondsel. Het tandwiel is ontworpen voor een hoog koppel en heeft een wangbreedte van 150–400 mm.
Smeerkanalen: Intern geboorde gaten of groeven die verbinding maken met het hoofdsmeersysteem en die olie leveren aan de interface tussen de bus en de hoofdas, en aan de bovenste en onderste lagers.
Flens of schouder: Een radiale uitstulping aan één uiteinde van de bus, die fungeert als een druklageroppervlak om axiale belastingen te absorberen en de axiale beweging ten opzichte van het frame te beperken.
Slijtvaste voering: Een vervangbare binnenbus van lagerbrons (bijv. ZCuSn10Pb1) of babbittmetaal, die in de binnenboring wordt geperst om de wrijving tussen de bus en de hoofdas te verminderen.
Materiaalkeuze:
Hoogwaardig gietstaal (ZG42CrMo) wordt gekozen vanwege de uitstekende mechanische eigenschappen: treksterkte ≥ 800 MPa, vloeigrens ≥ 600 MPa en slagvastheid ≥ 45 J/cm². Het biedt een goede hardbaarheid en slijtvastheid na warmtebehandeling.
Patroon maken:
Een model op ware grootte wordt gemaakt met hout, schuim of 3D-geprinte hars, waarbij de buitendiameter, excentrische boring, tandwieltanden (vereenvoudigd), flens en smeerkanaalposities van de bus worden nagebootst. Er wordt rekening gehouden met krimptoeslagen (2-2,5%), met grotere toeslagen voor de tandwieltanden en dikwandige delen.
Het patroon omvat kernen om de excentrische binnenboring en oliekanalen te vormen, waardoor de maatnauwkeurigheid van de offset wordt gegarandeerd.
Vormgeving:
Er wordt een met kunsthars gebonden zandmal gemaakt, met aparte kernen voor de binnenboring en de tandwielen. De mal en kernen worden gecoat met een vuurvaste laag (op basis van aluminiumoxide) om metaalpenetratie te voorkomen en de oppervlakteafwerking te verbeteren.
De mal wordt gemonteerd met een nauwkeurige uitlijning van de binnenkern om ervoor te zorgen dat de excentriciteit (offset) voldoet aan de ontwerpspecificaties (tolerantie ±0,1 mm).
Smelten en gieten:
Het gegoten staal wordt gesmolten in een elektrische vlamboogoven bij 1530–1570 °C, waarbij de chemische samenstelling wordt gecontroleerd op C 0,38–0,45%, Cr 0,9–1,2%, Mo 0,15–0,25% om een evenwicht te vinden tussen sterkte en taaiheid.
Het gieten gebeurt met een gietlepel van onderaf, met een gecontroleerde stroomsnelheid (100-200 kg/s) om turbulentie te voorkomen en een volledige vulling van de mal te garanderen, met name de tandwielen. De giettemperatuur wordt gehandhaafd op 1490-1530 °C.
Koelen en uitschudden:
Het gietstuk wordt 72 tot 120 uur in de mal afgekoeld om thermische spanning te minimaliseren en vervolgens door middel van trillingen verwijderd. Zandresten worden gereinigd door middel van stralen (G18 staalgrit), waardoor een oppervlakteruwheid van Ra50 tot 100 μm wordt bereikt.
Warmtebehandeling:
Normalisatie (860–900°C, luchtgekoeld) verfijnt de korrelstructuur, gevolgd door ontlaten (600–650°C) om de hardheid terug te brengen tot 220–260 HBW, waardoor de bewerkbaarheid wordt verbeterd.
Ruwe bewerking:
Het gegoten werkstuk wordt op een CNC-draaibank gemonteerd met een excentrische opspanning om de buitendiameter, het flensvlak en het referentievlak van het buitenste tandwiel te bewerken, waarbij een nabewerkingsmarge van 5-8 mm wordt aangehouden. De binnenboring wordt ruw geboord om de excentriciteit te bepalen, met een tolerantie van ±0,2 mm.
Tandwielbewerking:
De buitenste tandwieltanden worden ruw gefreesd met een CNC-tandwielfreesmachine, met een nabewerkingstoeslag van 0,5–1 mm. De tandwielparameters (modulus, drukhoek, aantal tanden) worden nauwkeurig afgestemd op het rondsel.
Warmtebehandeling voor verharding:
De tanden en het buitenoppervlak zijn inductief gehard tot een diepte van 2-5 mm, waardoor een oppervlaktehardheid van HRC 50-55 wordt bereikt voor een betere slijtvastheid. De binnenboring en de lageroppervlakken zijn op een lagere hardheid (HRC 25-35) gehouden voor extra taaiheid.
Door het ontlaten bij 200–250°C worden de restspanningen van het harden weggenomen en wordt scheurvorming tijdens de bewerking voorkomen.
Afwerking:
Buitendiameter en tandwielen:Het buitenoppervlak en de tanden worden met een CNC-tandwielslijpmachine fijngeslepen om de nauwkeurigheid van AGMA 6–7 te bereiken, met een afwijking van het tandprofiel ≤0,02 mm en een oppervlakteruwheid van Ra0,8 μm.
Binnenboring:De excentrische binnenboring is afgewerkt en geslepen tot een maattolerantie van IT6, met een oppervlakteruwheid van Ra0,4 μm om een goede pasvorm met de slijtvaste voering te garanderen.
Smeerkanalen:Oliegaten en -groeven worden geboord en getapt, met een nauwkeurige positionering (±0,2 mm) om ze uit te lijnen met het smeersysteem van de hoofdas.
Installatie van slijtvaste voering:
De bronzen of babbitt-voering wordt met een hydraulische pers in de binnenboring geperst, met een perspassing (0,05–0,1 mm) om een goede verbinding te garanderen. Het binnenoppervlak van de voering wordt afgewerkt en aangepast aan de diameter van de hoofdas.
Balanceren:
De gemonteerde excentrische bus wordt dynamisch gebalanceerd op een balanceermachine om massa-excentriciteit te corrigeren. Hierdoor worden trillingsniveaus ≤0,1 mm/s bij bedrijfssnelheid gegarandeerd en wordt overmatige slijtage van de lagers voorkomen.
Materiaaltesten:
Chemische samenstellingsanalyse (via optische emissiespectrometrie) controleert of het legeringsgehalte aan de normen voldoet (bijv. 42CrMo: C 0,38–0,45%, Cr 0,9–1,2%).
Trekproeven op gegoten monsters bevestigen de mechanische eigenschappen: treksterkte ≥800 MPa, rek ≥12%.
Controles op dimensionale nauwkeurigheid:
Een coördinatenmeetmachine (CMM) inspecteert belangrijke afmetingen: excentriciteit (afwijking tussen binnen- en buitenas, tolerantie ±0,05 mm), tandwielparameters en toleranties op de binnen-/buitendiameter.
Een lasertracker controleert de concentriciteit van het buitenste tandwiel en de binnenboring, en zorgt zo voor een goede uitlijning met de hoofdas.
Hardheids- en microstructuurtesten:
De oppervlaktehardheid van de tandwieltanden wordt gemeten met een Rockwell-hardheidsmeter (HRC 50–55 vereist).
Metallografische analyse controleert de diepte en uniformiteit van de uitgeharde laag, zodat er geen overmatige martensiet of scheuren ontstaan.
Niet-destructief onderzoek (NDO):
Bij ultrasoon onderzoek (UT) wordt de busbehuizing gecontroleerd op interne defecten (bijv. krimpporiën, scheuren) met een groottelimiet van φ2 mm.
Met magnetisch deeltjesonderzoek (MPT) worden oppervlaktescheuren in de tanden van tandwielen en plekken met geconcentreerde spanningen (bijvoorbeeld flenswortels) opgespoord.
Prestatietesten:
Rotatietest: De bus wordt op een testbank gemonteerd en gedurende 2 uur op bedrijfssnelheid gedraaid, waarbij trillingen en temperatuur worden bewaakt om de stabiliteit te garanderen.
Belastingstest: Er wordt een gesimuleerde axiale belasting (120% van de nominale belasting) gedurende 1 uur toegepast, waarbij de inspectie na de test aantoont dat er geen vervorming of lagerfalen is opgetreden.
