Krachtoverbrenging:Het omzetten van de hoge rotatiesnelheid van de motor (doorgaans 1450 tpm voor elektromotoren) in de lagere snelheid, hoge koppelbeweging die nodig is voor het tandwiel, waardoor de oscillerende beweging van de bewegende kegel wordt aangedreven.
Koppelversterking:Fungeert als een snelheidsreductor (overbrengingsverhouding 5:1 tot 8:1) om het koppel te vergroten, waardoor de breker harde materialen zoals graniet of basalt kan verwerken.
Precisie meshing: Zorgt voor een stabiele koppeling met het tandwiel om een soepele werking te garanderen en trillingen en lawaai tijdens het breken te verminderen.
Tandwielen: Externe evolvente tanden (modulus 6-16, afhankelijk van de grootte van de breker) met een drukhoek van 20°, ontworpen om in te grijpen in het drijfwerk. Het tandprofiel heeft een filletradius aan de wortel om de spanningsconcentratie te verminderen.
Schachtlichaam: Een cilindrische as die geïntegreerd is met het tandwiel, waarbij het ene uiteinde via een koppeling (bijv. een flexibele of vloeistofkoppeling) met de motor is verbonden en het andere uiteinde wordt ondersteund door lagers (rol- of kogellagers). De asdiameters variëren van 50 mm tot 300 mm, met spiebanen of spiebanen voor koppeloverdracht.
Lagerbussen: Precisiegefreesde cilindrische delen op de as waar de lagers zijn gemonteerd, met nauwe toleranties (IT5–IT6) om soepele rotatie en minimale slingering te garanderen.
Schouders of kragen: Axiale uitsteeksels op de as die de lagers positioneren en axiale beweging tijdens bedrijf voorkomen.
Smeergaten: Kleine geboorde gaten die naar de tandwielen en lagertappen leiden en olie of vet aanvoeren om wrijving en slijtage te verminderen.
Spiebaan of spiebaan: Een gleuf of reeks ribbels op het uiteinde van de as die aansluit op de motorkoppeling en zorgt voor koppeloverdracht zonder slippen.
Materiaalkeuze:
De voorkeur gaat uit naar gegoten staal van hoge sterkte (ZG40CrNiMo), dat een treksterkte van ≥ 800 MPa en een slagvastheid van ≥ 60 J/cm² biedt om cyclische belastingen te weerstaan.
Patroon maken:
Er wordt een volledig schuim- of houtpatroon gecreëerd dat de tandwielen, as en lagers nabootst. Er wordt een krimpmarge (2-2,5%) toegevoegd om rekening te houden met krimp door koeling.
Vormgeving:
Rondom het patroon worden harsgebonden zandvormen gevormd, met een zandkern voor de holle as (indien van toepassing). De matrijsholte wordt bekleed met een vuurvaste laag om een glad oppervlak te garanderen.
Smelten en gieten:
De legering wordt gesmolten in een elektrische vlamboogoven bij 1550–1600°C, met een chemische samenstelling die wordt gecontroleerd op C 0,38–0,45%, Cr 0,8–1,1%, Ni 1,2–1,5% en Mo 0,2–0,3%.
Het gieten gebeurt bij 1500–1530°C met behulp van een gietlepel aan de onderkant om turbulentie te minimaliseren en een volledige vulling van de mal te garanderen.
Koelen en uitschudden:
Het gietstuk wordt 48-72 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:
Normalisatie (880–920°C, luchtgekoeld) verfijnt de korrelstructuur, gevolgd door ontlaten (600–650°C) om een hardheid van 220–250 HBW te bereiken, wat de bewerkbaarheid verbetert.
Gietinspectie:
Visuele inspectie en kleurstofpenetrantonderzoek (DPT) controleren op oppervlaktescheuren of blaasgaten.
Met ultrasoon onderzoek (UT) worden interne defecten gedetecteerd, met strikte grenzen (geen defecten >φ2 mm in tandwielen of askern).
Smeden:
Een stalen blok (40CrNiMoA) wordt verhit tot 1100–1200°C en met behulp van een hydraulische pers gesmeed tot een ruwe as-tandwielvorm, waardoor de korrelstroom en de mechanische eigenschappen verbeteren.
Ruwe bewerking:
Het gesmede plaatwerk wordt op een CNC-draaibank gedraaid om de buitendiameter van de as, schouders en lagertappen te bewerken, waarbij een nabewerkingstoeslag van 2–3 mm wordt overgelaten.
Tandwielen worden grof gesneden met behulp van een tandwielfreesmachine, met een nabewerkingstoeslag van 0,5 mm.
Warmtebehandeling:
Carbureren: De tandwielen en het asoppervlak worden gedurende 6–10 uur bij 900–930°C gecarboniseerd om een harde laag (0,8–1,2 mm dik) te creëren, waardoor de slijtvastheid wordt verbeterd.
Afschrikken en ontlaten: olie-afgeschrikt tot 850–880°C, vervolgens ontlaten bij 180–200°C om een oppervlaktehardheid HRC 58–62 (tanden) en een kernhardheid HRC 30–35 (schacht) te bereiken.
Afwerking:
Tandwielen worden geslepen met een tandwielslijpmachine met een nauwkeurigheid van AGMA 7–8, met een tandprofielafwijking ≤0,015 mm en een oppervlakteruwheid Ra0,8 μm.
De lagertappen zijn nauwkeurig geslepen met een IT5-tolerantie, met een rondheid ≤ 0,005 mm en een oppervlakteruwheid Ra 0,4 μm om een soepele lagerwerking te garanderen.
Voor een veilige koppeling worden spiebanen of spiebanen met nauwe toleranties (breedte ±0,01 mm) aangebracht.
Ontbramen en polijsten:
De tandranden worden met een borstel of slijpschijf ontbraamd om spanningsconcentratie te voorkomen.
De smeergaten zijn verzonken en gepolijst om te voorkomen dat de oliestroom wordt geblokkeerd.
Materiaalvalidatie:
Chemische analyse (spectrometrie) bevestigt de samenstelling van de legering (bijv. 40CrNiMoA: C 0,37–0,44%, Ni 1,25–1,65%, Mo 0,15–0,25%).
Trekproeven op gesmede monsters verifiëren de vloeigrens (≥835 MPa) en rek (≥12%).
Controles op dimensionale nauwkeurigheid:
Een coördinatenmeetmachine (CMM) inspecteert tandwielparameters: spoedfout (≤0,02 mm), tanddikte (±0,01 mm) en as-uitloop (≤0,02 mm).
Met behulp van een meetklok worden de lagertappen gecontroleerd op concentriciteit ten opzichte van de tandwielas (≤0,01 mm).
Hardheids- en microstructuurtesten:
De oppervlaktehardheid van tanden wordt gemeten met een Rockwell-tester (HRC 58–62 vereist).
Metallografische analyse zorgt voor een uniforme gecarboneerde laagdiepte en geen overmatige achtergebleven austeniet.
Dynamische prestatietesten:
Ingrijpingstest: Het rondsel wordt op een testopstelling gekoppeld aan een tandwiel om het geluid (≤ 80 dB bij nominale snelheid) en de trillingen (≤ 0,05 mm/s) te meten.
Overbelastingstest: Test uitgevoerd met 120% van het nominale koppel gedurende 2 uur om te controleren op tandvervorming of oververhitting van het lager.
Niet-destructief onderzoek (NDO):
Met magnetisch deeltjesonderzoek (MPT) worden oppervlaktescheuren in tanden, schachtschouders en spiebanen opgespoord.
Bij ultrasoon onderzoek (UT) wordt de kern van de schacht gecontroleerd op interne defecten (geen defecten >φ2 mm).
Eindinspectie:
Er wordt een volledige audit van de testrapporten uitgevoerd, inclusief materiaalcertificaten en maatvoeringsgegevens, voordat er goedkeuring wordt verleend.
Het rondsel is gemarkeerd met het onderdeelnummer, de hardheid en de inspectiedatum voor traceerbaarheid.
