Het vliegwiel is een belangrijk onderdeel voor energieopslag en -overdracht in kaakbrekers. Het is gemonteerd op de excentrische as om belastingsfluctuaties te compenseren, energie op te slaan en een stabiele werking te garanderen dankzij de rotatietraagheid. Het is meestal schijfvormig met een asgat (passend bij de excentrische as) en poeliegroeven, gemaakt van grijs gietijzer (HT250/HT300) of nodulair gietijzer (QT450-10/QT500-7), afhankelijk van de belastingsvereisten.
De productie omvat gieten (zandgieten met malvoorbereiding, smelten/gieten bij 1380–1450°C, warmtebehandeling voor spanningsverlichting), bewerken (ruw/half-afwerken van buitenste cirkels, binnenste gaten en poeliegroeven, gevolgd door precisie slijpen om een H7-tolerantie en een Ra ≤1,6μm oppervlakteruwheid te bereiken) en dynamisch balanceren (G6.3-kwaliteit om een resterende onbalans ≤10g·cm te garanderen).
Kwaliteitscontrole omvat materiaalinspectie (chemische samenstelling en mechanische eigenschappen), detectie van gietfouten (MT/UT op scheuren/porositeit), controles van de bewerkingsnauwkeurigheid (maatvoerings-/geometrische toleranties) en een definitieve dynamische balansverificatie. Deze maatregelen garanderen de betrouwbaarheid van het vliegwiel bij hoge rotatiesnelheden, met een levensduur van 8-10 jaar, cruciaal voor de stabiliteit van de breker.
Gedetailleerde introductie tot het vliegwielonderdeel van kaakbrekers
Het vliegwiel is een cruciaal onderdeel van de transmissie en energieopslag van kaakbrekers en is meestal aan beide uiteinden van de excentrische as gemonteerd. Het werkt samen met de motorpoelie om de apparatuur aan te drijven. De kernfunctie ervan is het opslaan van energie met behulp van de grote rotatietraagheid, het compenseren van periodieke belastingsfluctuaties die door de excentrische as tijdens de rotatie worden gegenereerd, het verminderen van de impact op de motorbelasting en het garanderen van een stabiele werking van de breker (met name door energie te bufferen tussen de "werkslag" wanneer de beweegbare kaak materiaal verbrijzelt en de "rustslag" tijdens de retour). Daarnaast brengt het vliegwiel vermogen over en brengt het motorkoppel via riemaandrijving over op de excentrische as om de heen-en-weergaande breekbeweging van de beweegbare kaak mogelijk te maken.
Vliegwielen zijn over het algemeen schijfvormig, met poeliegroeven op de buitenrand (sommige modellen integreren het vliegwiel en de poelie). Het midden is voorzien van een asgat dat overeenkomt met de excentrische as, en aan beide zijden kunnen gewichtsbesparende gaten of verstevigingsribben worden toegevoegd (om lichtheid en stijfheid in evenwicht te brengen). Het gewicht varieert per grootte van de breker: 50-200 kg voor kleine machines en 500-2000 kg voor grote machines. Het materiaal moet zeer sterk en taai zijn om bestand te zijn tegen frequente torsie- en centrifugale krachten.
I. Gietproces van het vliegwiel
Vliegwielen voor kaakbrekers worden meestal gegoten, met behulp van grijs gietijzer (HT250, HT300) of nodulair gietijzer (QT450-10, QT500-7). Grijs gietijzer, met zijn lage kosten, goede schokabsorptie en eenvoudige bewerking, is geschikt voor kleine tot middelgrote vliegwielen. Nodulair gietijzer, met een hogere sterkte (treksterkte ≥ 450 MPa) en uitstekende taaiheid, wordt gebruikt voor grote of zwaar belaste vliegwielen. Het specifieke gietproces is als volgt:
Schimmelvoorbereiding
Er wordt zandgegoten (met kunstharszand of natriumsilicaatzand). Houten of metalen patronen (inclusief details zoals asgaten, poeliegroeven en gewichtsbesparende gaten) worden gemaakt op basis van vliegwieltekeningen, met een bewerkingsmarge van 3-5 mm (rekening houdend met de krimp van ~1% van grijs gietijzer).
De zandmal wordt verdicht tot een dichtheid van ≥ 85% om een glad holteoppervlak te garanderen en zandgaten in het gietstuk te voorkomen. Er zijn ontluchtingsgroeven aangebracht op het scheidingsvlak om gasinsluiting en porositeit tijdens het gieten te voorkomen.
Smelten en gieten
Smelten van grijs gietijzer: Ruwijzer, schrootstaal en retourschroot worden geproportioneerd en gesmolten in een koepeloven of een oven met middelhoge frequentie bij 1400-1450 °C. De chemische samenstelling wordt gecontroleerd (C: 3,2-3,6%, Si: 1,8-2,2%, Mn: 0,6-0,9%, S ≤ 0,12%, P ≤ 0,15%) om de vloeibaarheid en sterkte in evenwicht te brengen.
Nodulair gietijzer vereist sferoïdiserende middelen (bijv. magnesiumlegeringen, ceriumlegeringen) en inoculanten (ferrosilicium) die vóór het tappen worden toegevoegd. Het gieten gebeurt snel na de sferoïdisatie (om verval door sferoïdisatie te voorkomen) bij 1380–1420 °C.
Een systeem met storten van onderaf zorgt voor een constante metaalstroom en voorkomt het meesleuren van slak. Stijgbuizen worden gebruikt voor grote vliegwielen om dikke secties (bijv. velgen) te voeden, waardoor krimpholtes en porositeit worden vermeden.
Uitschudden en schoonmaken
Na afkoeling tot onder de 200 °C wordt het gietstuk uitgeschud. De risers worden verwijderd (brandsnijden voor grote vliegwielen, handmatig kloppen voor kleine) en de spuitmondmarkeringen worden gladgeslepen.
Oppervlaktezand en bramen worden gereinigd. Visuele inspectie controleert op scheuren of koude afsluitingen. Gewichtsreductiegaten en asgaten worden vooraf gereinigd.
Warmtebehandeling
Vliegwielen van grijs gietijzer: spanningsarm gloeien (verhitten tot 550–600°C, 2–4 uur op die temperatuur houden, in een oven afkoelen tot 200°C) elimineert de spanning in het gietstuk en voorkomt vervorming tijdens het bewerken.
Vliegwielen van nodulair gietijzer: Normaliseren (850–900°C gedurende 1–2 uur, luchtgekoeld) verfijnt de korrels, waardoor een perlietgehalte van ≥80% en een hardheid van 180–230 HBW wordt gegarandeerd.
II. Productieproces van het vliegwiel
De bewerkingsnauwkeurigheid heeft direct invloed op de dynamische balans en de stabiliteit van het vliegwiel. Meerdere bewerkingsstappen zorgen voor kritische afmetingen en geometrische toleranties:
Ruwe bewerking
Met de buitenste cirkel en het kopvlak van het gietstuk als referentiepunten worden de buitenste cirkel van de velg, het binnenste gat (dat overeenkomt met de excentrische as) en beide kopvlakken op een draaibank (of CNC-draaibank) grof bewerkt. Hierbij wordt een nabewerkingstoeslag van 2–3 mm aangehouden.
Gewichtsbesparende gaten (indien ontworpen) worden geboord met een radiale boor, met een gatdiametertolerantie van ±0,5 mm en een oppervlakteruwheid Ra ≤12,5 μm.
Semi-afwerking
Precisiedraaien van het binnenste gat: Met de ruw gedraaide buitencirkel als referentiepunt houdt een drieklauwplaat het vliegwiel vast. Het binnenste gat wordt gedraaid tot bijna de ontwerpmaat (0,5–1 mm speling), waardoor rondheid ≤ 0,1 mm en passpeling met de excentrische as conform H7/JS6-tolerantie worden gegarandeerd.
Groefdraaien voor poelie: Bij geïntegreerde vliegwiel-poelie-ontwerpen worden V-groeven op de velg aangebracht met een diepte-/breedtetolerantie van ±0,2 mm, een oppervlakteruwheid Ra ≤6,3 μm en een afwijking van de groefhoek ≤1°.
Afwerking
Eindbewerking van het binnengat: Ruimen of slijpen (binnenslijpen bij grote vliegwielen) bereikt tolerantie H7, oppervlakteruwheid Ra ≤1,6 μm en asrechtheid ≤0,05 mm/m.
Precisiedraaien van de kopse kant: Met het binnenste gat als referentiepunt lijnt een meetklok het vliegwiel uit. Beide kopse kanten zijn nagedraaid om een loodrechte stand ten opzichte van de as van het binnenste gat van ≤ 0,05 mm/100 mm en een vlakheid van ≤ 0,1 mm/m te garanderen.
Dynamisch balanceren vooraf: een balansstandaard controleert de balans. Zware plekken worden gemarkeerd en de ruwe balancering wordt uitgevoerd door de velgzijde te frezen (kleine stukjes metaal te verwijderen), waardoor de resterende onbalans wordt beperkt tot ≤50 g·cm.
Oppervlaktebehandeling
Bramen worden verwijderd. Het binnenoppervlak van het gat wordt gefosfateerd (verbetert de pasvormstabiliteit met de excentrische as). Het buitenoppervlak wordt gecoat (primer + toplaag) met een film van 60-80 μm, waarmee een hechting van klasse 1 volgens GB/T 9286 wordt bereikt (geen afbladdering bij dwarssnedetests).
III. Kwaliteitscontroleproces van het vliegwiel
Omdat het een snel roterend onderdeel betreft, omvat de kwaliteitscontrole het materiaal, de bewerkingsnauwkeurigheid en de dynamische balans:
Kwaliteitscontrole van grondstoffen en gietstukken
Inspectie van de chemische samenstelling: een spectrometer controleert het C-, Si- en Mn-gehalte. Trekproeven (nodulair gietijzer: treksterkte ≥ 450 MPa, rek ≥ 10%) worden uitgevoerd op de monsters.
Detectie van defecten: 100% magnetische deeltjestest (MT) op kritische plekken (rand, binnengat) controleert op scheuren of porositeit. Ultrasoon testen (UT) garandeert dat er geen interne defecten ≥φ3 mm zijn.
Precisie-inspectie van de bewerking
Maattolerantie: Schuifmaten en micrometers controleren de binnendiameter van het gat, de buitencirkel van de velg en de afmetingen van de poeliegroef. Een meetklok meet de rondheid/cilindriciteit van het binnengat (afwijking ≤ 0,03 mm).
Geometrische tolerantie: een winkelhaak en voelermaat controleren de haaksheid van het kopvlak. Een laserinterferometer controleert de rechtheid van de assen.
Dynamische balansinspectie
Een balanceermachine voor harde lagers voert precisiebalancering uit op 50–100% van de bedrijfssnelheid (300–600 tpm), waarvoor een G6.3-balansklasse vereist is (resterende onbalans ≤10 g·cm op basis van het gewicht).
Nadat het geheel gebalanceerd is, worden er gaten geboord (of worden er balansgewichten toegevoegd) op de zware plekken. Er worden balansmarkeringen aangebracht voor uitlijning met de excentrische as tijdens de montage.
Eindinspectie vóór montage
Visuele inspectie: geen krassen, uniforme lak en een schoon binnengat (geen olie of vuil). De uitlijning met de motorpoelie wordt gecontroleerd met een touwtje, met een afwijking ≤ 0,5 mm.
Proefpassing: Koude passing met de excentrische as garandeert een contactoppervlak van ≥ 80%. Het vliegwiel moet vrij kunnen draaien zonder vast te lopen.
Deze processen zorgen ervoor dat het vliegwiel voldoet aan de stabiliteitseisen tijdens hoge snelheden, met een levensduur van 8 tot 10 jaar (passend bij de breker). Slijtage of een defect aan de balans vereisen tijdige vervanging of herbalancering om overmatige trillingen of oververhitting van het lager te voorkomen.
