De excentrische as, een kernonderdeel van kaakbrekers, zet de rotatiebeweging om in de heen-en-weergaande beweging van de zwenkkaak via de excentrische structuur, bestaande uit hoofd-/excentrische ashalzen, een aslichaam en overgangsfilets. Gemaakt van hoogwaardige legeringen (bijv. 40CrNiMo) ondergaat de as een smeedproces (of gietproces voor kleine modellen), precisiebewerking (slijpen tot IT6-tolerantie) en warmtebehandeling (afschrikken/ontlaten) voor sterkte (treksterkte ≥ 800 MPa).
Kwaliteitscontrole omvat controles op materiaalsamenstelling, UT/MT op interne/oppervlaktefouten en dynamische balanstests (resterende onbalans ≤ 10 g·cm). Met een levensduur van 5 tot 8 jaar garandeert het een stabiele werking van de breker onder hoge belastingen.
Gedetailleerde introductie tot het excentrische ascomponent van kaakbrekers
De excentrische as is het "heart"-onderdeel van een kaakbreker, gemonteerd in de lagerbehuizing van het frame. Het ene uiteinde is verbonden met het vliegwiel en het andere ontvangt zijn kracht van de motor via een katrol. De excentrische constructie drijft de zwenkkaak aan om tijdens de rotatie periodiek heen en weer te bewegen en dient als het belangrijkste onderdeel voor de krachtoverbrenging bij het breken van materiaal. De excentrische as moet bestand zijn tegen enorme buigspanningen, torsie- en stootbelastingen, wat een extreem hoge materiaalsterkte, bewerkingsnauwkeurigheid en structurele stabiliteit vereist.
I. Samenstelling en structuur van de excentrische as
Het structurele ontwerp van de excentrische as zorgt voor een evenwicht tussen efficiënte krachtoverbrenging en vermoeiingsweerstand. De belangrijkste componenten en structurele kenmerken zijn:
Schachthalzen: Verdeeld in de hals van de hoofdas en de hals van de excentrische as. De hals van de hoofdas is een cilindrisch onderdeel dat past bij de lagerbehuizing van het frame en dient als rotatiecentrum. Dit vereist een hoge cilindriciteit en oppervlakteprecisie. De hals van de excentrische as is verbonden met het lager van de zwenkkaak, met zijn as excentriciteit (meestal 1/4–1/3 van de asdiameter) ten opzichte van de as van de hals van de hoofdas. Deze excentriciteit zet de rotatiebeweging om in de zwaai van de beweegbare kaak.
Schachtlichaam: Het tussenstuk dat de hals van de hoofdas en de hals van de excentrische as verbindt, vaak getrapt of cilindrisch. Grote excentrische assen kunnen gewichtsbesparende groeven in het aslichaam hebben (waardoor het gewicht wordt verlaagd zonder dat dit ten koste gaat van de sterkte). Sommige aslichamen zijn voorzien van spiebanen voor het positioneren van spieën van vliegwielen of poelies.
Overgangsfilets:De verbindingen tussen de hals van de hoofdas, de hals van de excentrische as en het aslichaam maken gebruik van overgangsfilets met een grote straal (meestal R ≥ 5 mm) om de spanningsconcentratie te verminderen en vermoeiingsbreuk te voorkomen (dit zijn structureel zwakke plekken).
Eindvlakken: Beide uiteinden van de as zijn vlak bewerkt om te dienen als positioneringsreferentie voor vliegwielen en poelies. Sommige uiteinden hebben centergaten (voor de positionering van de huls tijdens de bewerking).
De excentrische as is doorgaans gemaakt van hoogwaardig gelegeerd constructiestaal. Kleine tot middelgrote brekers gebruiken 45# staal (na afschrikken en ontlaten), terwijl middelgrote tot grote machines 40CrNiMo, 35CrMo of andere gelegeerde staalsoorten (gesmeed en ontlaten) gebruiken, wat een treksterkte ≥ 800 MPa, vloeigrens ≥ 600 MPa en een slagenergie (-20 °C) ≥ 40 J garandeert.
II. Gietproces van de excentrische as
Excentrische assen worden meestal gesmeed (gieten is moeilijk om aan hoge sterkte-eisen te voldoen), maar gieten wordt ook gebruikt voor sommige kleine, eenvoudige apparaten. Details van het gietproces zijn als volgt:
Schimmelvoorbereiding
Er wordt gebruikgemaakt van zandgieten (harszand). Houten of metalen patronen worden gemaakt op basis van de schachtstructuur, met een tolerantie van 8-12 mm voor het smeden/bewerken (rekening houdend met de krimp van het gietstuk en de daaropvolgende bewerking).
De matrijsholte is uitgerust met een degelijk afsluiter- en stijgsysteem om volledige vulling met gesmolten metaal te garanderen. Grote schachten gebruiken stapsgewijs gieten om krimpholtes en porositeit te voorkomen.
Smelten en gieten
Hoogwaardig ruwijzer en schrootstaal met een laag fosfor- en zwavelgehalte worden gesmolten in een oven met gemiddelde frequentie. Zo ontstaat gelegeerd gietstaal (bijv. ZG35CrMo) met een gecontroleerde chemische samenstelling (C: 0,32–0,40%, Cr: 0,8–1,1%, Mo: 0,15–0,25%).
De giettemperatuur wordt geregeld tussen 1520 en 1560 °C. Door van onderaf te gieten, wordt een stabiele vulling gegarandeerd en worden gasinsluitingen voorkomen.
Uitschudden en warmtebehandeling
Na afkoeling tot onder de 300 °C wordt het gietstuk uitgeschud. De risers worden verwijderd en er vindt een gloeiproces plaats (verhitting tot 650-700 °C, 4-6 uur aanhouden en vervolgens langzaam afkoelen) om de gietspanning te elimineren.
Na de ruwe bewerking worden het materiaal afgeschrikt en getemperd: verhitting tot 850–880°C voor olieafschrikking, gevolgd door ontlaten bij 550–580°C om een getemperde sorbietstructuur te verkrijgen met een hardheid van 220–260 HBW en een treksterkte ≥ 700 MPa.
III. Productieproces van de excentrische as (gesmede onderdelen)
Smeedproces
Stalen constructiestaalblokken van hoge kwaliteit (bijv. 40CrNiMo) worden verhit tot 1100–1200°C en onderworpen aan een vrijsmeedproces. Hierbij worden trek- en stuikprocessen gebruikt om de vorm te vormen. Hierdoor wordt de interne dichtheid gewaarborgd en ontstaan er geen smeedscheuren.
Sferoïdiserend gloeien (op 780–800°C, langzaam afkoelen) wordt na het smeden uitgevoerd om de hardheid te verminderen en de bewerkbaarheid te verbeteren.
Ruwe bewerking
De hals van de hoofdas, de hals van de excentrische as en het aslichaam worden ruw gedraaid op een draaibank of CNC-draaibank, waarbij een nabewerkingstoeslag van 3–5 mm wordt aangehouden, met een diametertolerantie van ±1 mm.
In de uiteinden van de assen worden centreergaten geboord die als positioneringsreferentie dienen voor de verdere bewerking.
Semi-afwerking
Met behulp van centreergaten voor de positionering worden de halzen van de hoofd- en excentrische as afgewerkt tot afmetingen die bijna overeenkomen met de ontwerpafmetingen (0,5–1 mm slijptoeslag resterend), waardoor een cilindriciteit ≤ 0,1 mm en een excentriciteitsafwijking ≤ 0,05 mm wordt gegarandeerd.
De spiebanen worden gefreesd: dit betekent dat ze op het aslichaam of aan de uiteinden worden bewerkt met een breedtetolerantie van ±0,05 mm, een dieptetolerantie van ±0,1 mm en een ruwheid van de groefbodem Ra ≤ 6,3 μm.
Afwerking
Slijpen van hoofd- en excentrische ashalzen: Voor het bereiken van IT6-maattolerantie, oppervlakteruwheid Ra ≤ 0,8 μm, rondheid ≤ 0,005 mm en asrechtheid ≤ 0,01 mm/m worden uitwendige cilindrische slijpmachines gebruikt.
Precisie slijpen van kopse kanten: Zorgen voor een haaksheid op de as ≤ 0,02 mm/100 mm.
IV. Kwaliteitscontroleproces van de excentrische as
Materiaalinspectie
Spectrale analyse van de grondstoffen wordt uitgevoerd vóór het smeden/gieten om de chemische samenstelling te verifiëren. Trek- en slagproeven worden uitgevoerd op de monsters om te garanderen dat de mechanische eigenschappen aan de normen voldoen (bijv. 40CrNiMo na ontlaten vereist een slagenergie ≥ 60 J).
Interne kwaliteitstesten
Smeedstukken worden 100% ultrasoon getest (UT), waarbij interne defecten ≥ φ2 mm worden uitgesloten. Magnetisch onderzoek (MT) wordt toegepast op spanningsconcentratiegebieden zoals schachthalsovergangsfilets om oppervlaktescheuren te voorkomen.
Precisie-inspectie van de bewerking
De diameter van de schachthals wordt gemeten met micrometers en de rondheid/cilindriciteit met meetklokken. De excentriciteit wordt gecontroleerd met een excentriciteitsmeter, waarbij een afwijking van maximaal ±0,03 mm ten opzichte van de ontwerpwaarde vereist is.
Een coördinatenmeetmachine controleert de nauwkeurigheid van de positie van de spiebaan en zorgt ervoor dat de symmetriefout met de as ≤ 0,05 mm bedraagt.
Verificatie vóór montage
Dynamische balanstests worden uitgevoerd (toerental ≥ 1500 tpm) met een resterende onbalans ≤ 10 g·cm. Proefmontage met lagers en vliegwielen zorgt voor een goede passing (H7/js6 voor de hals en het lager van de hoofdas).
Door een strikte procescontrole behoudt de excentrische as stabiele prestaties bij langdurig gebruik onder hoge belasting, met een levensduur van 5 tot 8 jaar (afhankelijk van de hardheid van het materiaal en de onderhoudsfrequentie), waardoor het een kerncomponent is die de continue werking van kaakbrekers garandeert.
