Krachtoverbrenging:Het omzetten van de rotatie-energie van de motor in mechanische beweging via ingrijping met het excentrische tandwiel of het rechte tandwiel, waardoor de verbrijzelingscyclus mogelijk wordt.
Snelheidsregeling: Het aanpassen van het toerental van de excentrische as (meestal 150–300 tpm) om deze aan te passen aan de ontwerpdoorvoer en de hardheid van het materiaal van de breker.
Koppelversterking:Verhoging van het koppel om de hoge weerstand te overwinnen die optreedt tijdens het breken van materiaal, waardoor een stabiele werking bij zware lasten wordt gegarandeerd.
Tandwielkast: Een cilindrische of conische constructie van hoogwaardig gelegeerd staal (bijv. 40CrNiMoA of 20CrMnTi), met uitwendige tanden die op precieze afmetingen zijn gefreesd. De behuizing kan massief zijn (voor kleine tandwielen) of hol (voor grote tandwielen) om gewicht te besparen en toch de stijfheid te behouden.
Tanden: Het meest kritische onderdeel, met een evolvente profiel (drukhoek 20°) voor een soepele ingrijping. Tandparameters omvatten modulus (8-20), aantal tanden (15-40) en breedte van het tandvlak (100-300 mm), afgestemd op het vermogen van de breker.
Boring of asverbinding: Een centrale boring (voor rondsels) of spiebaan (voor rechte tandwielen) die aansluit op de motoras of excentrische constructie. De boring is nauwkeurig bewerkt om concentriciteit met de tandwieltanden te garanderen en trillingen te minimaliseren.
Naaf of flens: Een versterkt gedeelte aan het uiteinde van het tandwiel, voorzien van boutgaten of spiebanen om het tandwiel aan de as of koppeling te bevestigen. De naaf verbetert de koppeloverdracht en voorkomt axiale verplaatsing.
Smeergroeven: Omtrek- of axiale groeven op de tandflanken en het boringoppervlak verdelen het smeermiddel en verminderen zo de wrijving en slijtage tijdens het in elkaar grijpen.
Vliezen of ribben: Interne verstevigingsstructuren in grote tandwielen (diameter >500 mm) om het gewicht te verminderen en de warmteafvoer te verbeteren zonder de structurele integriteit in gevaar te brengen.
Materiaalkeuze:
Hoogwaardig gegoten staal (ZG42CrMo) heeft de voorkeur vanwege de uitstekende combinatie van treksterkte (≥785 MPa), slagvastheid (≥45 J/cm²) en hardbaarheid.
Patroon maken:
Er wordt een volledig schuim- of houtpatroon gecreëerd dat de buitendiameter, tanden, boring en naaf van het tandwiel nabootst. Krimptoeslagen (2-3%) en lossingshoeken (3°) worden toegevoegd om rekening te houden met krimp na het gieten.
Vormgeving:
Rondom het patroon worden harsgebonden zandmallen gevormd, met een zandkern als centrale boring. De malholte wordt bekleed met een vuurvaste laag om een gladde oppervlakteafwerking te garanderen.
Smelten en gieten:
Het gelegeerde staal wordt gesmolten in een elektrische vlamboogoven bij 1550–1600°C, waarbij de chemische samenstelling wordt gecontroleerd op C (0,40–0,45%), Cr (0,9–1,2%) en Mo (0,15–0,25%).
Het gieten gebeurt bij 1480–1520°C met behulp van een gietlepel aan de onderkant om turbulentie te minimaliseren en een gelijkmatige vulling van de mal te garanderen.
Koelen en uitschudden:
Het gietstuk wordt 72 tot 96 uur in de mal afgekoeld om thermische spanning te verminderen en vervolgens door middel van trillingen verwijderd. Zandresten worden verwijderd door middel van stralen.
Warmtebehandeling:
Door normalisatie (860–900°C, luchtgekoeld) wordt de korrelstructuur verfijnd, gevolgd door ontlaten (600–650°C) om een hardheid van 220–250 HBW te bereiken, waardoor de bewerkbaarheid wordt verbeterd.
Ruwe bewerking:
Het tandwiel wordt op een CNC-draaibank gemonteerd om de buitendiameter, het vlak en de boring te draaien, waarbij een nabewerkingsmarge van 3-5 mm overblijft. Spiebanen of spiebanen worden ruw bewerkt met een freesmachine.
Tanden snijden:
Voor rechte tandwielen: tanden worden gesneden met behulp van een tandwielfreesmachine (met een frees met passende modulus), waardoor een ruw profiel wordt verkregen met een nabewerkingstoeslag van 0,3–0,5 mm.
Voor kegelwielen: een tandwielfrees of CNC-kegelwielgenerator wordt gebruikt om het conische tandprofiel te frezen, zodat een nauwkeurige ingrijping met het passende tandwiel wordt gegarandeerd.
Warmtebehandeling voor verharding:
Het tandwiel wordt gecarboniseerd (900-930 °C gedurende 8-12 uur) om een harde oppervlaktelaag (0,8-1,5 mm dik) te creëren, gevolgd door afschrikken (oliegekoeld tot 850-880 °C) en ontlaten bij lage temperatuur (180-200 °C). Dit resulteert in een oppervlaktehardheid van HRC 58-62 (voor slijtvastheid) en een taaie kern (HRC 30-35).
Afwerking:
De tanden worden geslepen met een tandwielslijpmachine om een AGMA 6–8 nauwkeurigheid te bereiken, met afwijkingen van het tandprofiel ≤0,02 mm en een oppervlakteruwheid van Ra0,8–1,6 μm.
De boring en montagevlakken zijn nauwkeurig geslepen met een IT6-tolerantie, waardoor concentriciteit met de tandwielas wordt gegarandeerd (uitloop ≤0,03 mm).
Ontbramen en polijsten:
De tandranden worden ontbraamd met een borstel of slijpschijf om spanningsconcentratie te voorkomen en geluid tijdens het in elkaar grijpen te verminderen.
De smeergroeven zijn gepolijst om een onbelemmerde oliestroom te garanderen.
Materiaaltesten:
Chemische samenstellingsanalyse (via spectrometrie) verifieert het legeringsgehalte (bijv. 40CrNiMoA: C 0,37–0,44%, Ni 1,25–1,65%).
Trekproeven op coupons bevestigen de vloeigrens (≥835 MPa) en de slagvastheid (≥68 J/cm² bij -20°C).
Controles op dimensionale nauwkeurigheid:
Een coördinatenmeetmachine (CMM) inspecteert belangrijke parameters: tandsteekfout (≤0,02 mm), tanddikte (±0,015 mm) en boringconcentriciteit.
Een tandwielmeetcentrum evalueert het evolventeprofiel, de spiraalhoek en de tandafstand, om naleving van de AGMA-normen te garanderen.
Hardheids- en microstructuurtesten:
De oppervlaktehardheid wordt gemeten met een Rockwell-hardheidsmeter (HRC 58–62 vereist voor het tandoppervlak).
Metallografische analyse controleert de diepte en microstructuur van de gecarboneerde laag (geen overmatige achtergebleven austeniet- of carbidenetwerken).
Dynamische prestatietesten:
Testen van het tandwiel: Het tandwiel wordt op een testbank gecombineerd met het bijbehorende tandwiel om het geluid (≤85 dB bij nominale snelheid) en de trillingen (≤0,1 mm/s) te meten.
Belastingtest: Er wordt een test uitgevoerd met een nominaal koppel van 120% gedurende 2 uur om te controleren op vervorming of scheuren van de tanden.
Niet-destructief onderzoek (NDO):
Met magnetisch deeltjesonderzoek (MPT) worden oppervlaktescheuren in tanden en naven opgespoord.
Bij ultrasoon onderzoek (UT) wordt de tandwielkast gecontroleerd op interne defecten (bijvoorbeeld krimpporiën >φ3 mm worden afgekeurd).
