コーンクラッシャーステッププレート

軸方向荷重伝達：破砕工程中に発生する軸方向荷重を伝達する役割を担います。コーンクラッシャーの可動コーンが材料を破砕する際、大きな軸方向力が発生します。ステッププレートはこれらの力を主軸および関連する支持構造に効果的に伝達し、クラッシャーの安定した運転を確保します。例えば、中型コーンクラッシャーでは、通常運転時の軸方向荷重は数トンに達することもあり、ステッププレートはこの荷重を支え、伝達する上で重要な役割を果たします。

ポジショニングとガイダンス: メインシャフトと可動コーンアセンブリの正確な位置決めを実現します。他のコンポーネントと精密にフィットすることで、可動コーンが運転中に特定の軌道を描いて移動することを保証します。これは、破砕室のサイズと粉砕製品の品質を一定に保つために不可欠です。ステッププレートの位置ずれは、可動コーンと固定コーンライナーの摩耗を不均一にし、粉砕物の粒度分布に影響を与える可能性があります。

機械サポートステッププレートは主軸を機械的に支持し、破砕機の運転中の振動や衝撃を軽減します。振動環境下でも主軸を安定させ、主軸やベアリングなどの関連部品の寿命を延ばすのに役立ちます。

プレート本体通常、40CrNiMoAや35CrMoなどの高強度合金鋼で作られています。材料選定の基準は、高い引張強度（40CrNiMoAの場合、引張強度は980MPa以上）、優れた衝撃靭性、耐疲労性です。プレートの厚さは、コーンクラッシャーのサイズと負荷要件に応じて30mmから80mmの範囲です。鉱業用途の大型クラッシャーでは、より高い負荷に耐えるため、より厚いステッププレートが必要です。

中央の穴ステッププレートには、メインシャフトに嵌合するための精密機械加工された中央穴があります。この穴の直径公差は厳密に管理されており、通常±0.05mm以内です。これにより、メインシャフトとの確実な嵌合が保証されます。この嵌合は、トルクと軸方向荷重を効果的に伝達するために不可欠です。

ステップ機能名前の通り、ステッププレートは表面に1つまたは複数の階段状の構造を有しています。これらの階段は、スラストベアリングやスペーサーなどの他の部品と相互作用するように設計されています。階段の高さと幅は、破砕機の機械的要件に応じて慎重に設計されます。例えば、階段の高さは10mmから30mm、幅は20mmから50mmの範囲となります。

取り付け穴ステッププレートの円周には、均等に複数の取り付け穴が設けられています。これらの穴は、高強度ボルト（通常、等級8.8以上）を使用して、ステッププレートをムービングコーンや支持フレームなどの他の部品に固定するために使用されます。取り付け穴の数は、ステッププレートのサイズと設計に応じて、8個から24個まで異なります。

選択された合金鋼（例えば40CrNiMoA）は、まず誘導炉で溶解されます。溶解温度は1500～1550℃の範囲で厳密に制御され、完全な溶解と均一な組成が確保されます。溶解工程では、所定の化学組成に基づいて合金元素が添加され、鋼の特性が調整されます。

ステッププレートには、砂型が一般的に用いられます。砂型は、珪砂、バインダー（樹脂など）、その他の添加剤を混ぜて作られます。砂型は、ステッププレートの正確な複製であり、冷却時の収縮を考慮した型です。型は通常、木材または金属で作られています。型の周りに砂を詰めた後、型を圧縮して鋳型のキャビティの完全性を確保します。

鋳型の準備が整い、鋼が適切な温度まで溶解したら、溶鋼を鋳型キャビティに流し込みます。鋳込み速度は、乱流の発生を防ぐため、厳密に制御されます。乱流は、鋳巣や介在物などの欠陥の原因となります。鋳込みは通常、一定の圧力下で行われます（加圧鋳込みシステムを使用する場合）。これにより、特に段差などの複雑な形状の箇所において、溶鋼が鋳型キャビティの隅々まで確実に充填されます。

注湯後、鋳型は制御された環境でゆっくりと冷却されます。冷却速度は、鋳造されたステッププレートの微細構造と機械的特性に影響を与えるため、非常に重要です。一般的に、微細粒組織の形成を促進するため、冷却速度は比較的遅く制御されます。これには、鋳型を断熱材で覆ったり、温度調節された冷却チャンバー内に設置したりする処理が含まれます。ステッププレートは完全に固まるまで鋳型内に保持されますが、サイズによっては数時間かかる場合があります。

正規化ステッププレートは金型から取り出された後、まず焼き入れされます。焼き入れ温度は850～900℃程度で、その後空冷されます。焼き入れにより、結晶粒構造が微細化され、機械的特性が向上し、内部応力が緩和されます。

焼入れと焼戻しその後、ステッププレートは焼入れ・焼戻し処理を受けます。焼入れ温度（40CrNiMoAの場合、約820～860℃）まで加熱し、油中で急冷します。焼入れ後、500～600℃の温度で一定時間（通常2～4時間）焼戻し処理を行います。この熱処理工程により、ステッププレートの強度、靭性、硬度が大幅に向上し、コーンクラッシャーの過酷な作業条件にも適合します。

旋回鋳造されたステッププレートはまず旋盤に取り付けられ、外径と中心穴は粗削りされ、余分な材料が除去されます。旋削加工により、外径と内穴の直径は最終寸法に近くなり、その後の精密加工のために約2～3mmの加工代が残ります。

直面するステッププレートの2つの平面部は、平面度を確保するために面削りされています。面削りは旋盤の刃物を用いて行われ、この段階での平面度公差は±0.1mm以内に管理されています。

研削：外径、中心穴、段差面を研削加工します。この研削工程により、高精度な表面仕上げを実現できます。例えば、研削面の表面粗さはRa0.8～1.6μmに達します。外径と中心穴の寸法公差は±0.02mm以内に抑えられ、段差の高さと幅は±0.05mmの公差で設計寸法通りに加工されます。

掘削とタッピング取り付け穴はドリルで穴あけし、タップで加工します。高精度のドリル加工機を使用し、正確な穴位置を確保します。取り付け穴の位置公差は±0.1mm以内に制御されます。ドリル加工後、タップ加工を行い、ボルトを取り付けるためのめねじを作成します。ねじ公差は、めねじの場合6Hなど、関連する国家規格に準拠しています。

ステッププレートは、表面の不純物を除去し、表面品質を向上させるために、ショットブラストなどの表面処理を施す場合があります。ショットブラスト後、防錆塗料または耐腐食コーティングを塗布することもできます。防錆塗料は通常、多層に塗布され、総厚さは約80～120μmです。これは、特に鉱山など、湿気や腐食性物質が存在する可能性のある過酷な作業環境におけるステッププレートの腐食を防ぐためです。

化学組成分析ステッププレート材料の化学組成は、分光計を用いて分析されます。この分析により、鋼中の炭素、クロム、ニッケル、モリブデンなどの合金元素が規定範囲内にあることが保証されます。40CrNiMoAの場合、炭素含有量は0.37～0.44%、クロムは0.6～0.9%、ニッケルは1.2～1.6%、モリブデンは0.15～0.25%の範囲にする必要があります。これらの範囲から逸脱すると、ステッププレートの機械的特性に影響を及ぼす可能性があります。

機械的特性試験ステッププレートから採取したサンプル試験片に対して引張試験を実施し、引張強度、降伏強度、伸びを測定します。40CrNiMoAステッププレートの場合、引張強度は980MPa以上、降伏強度は835MPa以上、伸びは12%以上である必要があります。また、材料の衝撃靭性を評価するために衝撃試験を実施し、必要な衝撃エネルギーは60J/cm²以上です。

座標測定機（CMM）CMMは、ステッププレートの外径、中心穴径、ステップ高さ、幅、取り付け穴の位置などの寸法を測定するために使用されます。CMMは非常に高精度な測定が可能であり、規定の許容範囲（例えば、外径許容範囲±0.02mm、ステップ高さ許容範囲±0.05mm）を超える寸法偏差は、ステッププレートを不合格とします。

ゲージ検査中央穴と段差部の嵌合検査には、特殊なゲージが使用されます。例えば、中央穴の直径検査にはリングゲージを使用し、段差部の高さと幅の検査には段差ゲージを使用します。これらのゲージは定期的に校正され、正確な検査結果を保証します。

超音波検査（ユタ州）UTは、ステッププレートの内部欠陥（ひび割れ、気孔、介在物など）を検出するために使用されます。超音波はステッププレートを通過し、欠陥は反射波を発生し、超音波装置で検出できます。一定の大きさ（通常、ひび割れ長さ2mm以上または気孔径1mm以上と定義されます）を超える欠陥は検査対象外となります。

磁性粒子試験（MPT）MPTは、主にステッププレートの合金鋼のような強磁性材料の表面および表面近傍の欠陥を検出するために使用されます。ステッププレートに磁場を印加し、磁性粒子を表面に散布します。欠陥が存在すると磁性粒子が蓄積し、欠陥の存在と位置を示します。0.5mmを超える表面ひび割れは不合格とみなされます。

組み立て検証ステッププレートは、試験設備において、メインシャフトや可動コーンなどのコーンクラッシャーの他の部品と組み合わされます。組み立てられたステッププレートは、適切なフィット感と位置合わせが確実に行われるように検査されます。例えば、ステッププレートはメインシャフトに引っ掛かりなくスムーズにフィットし、取り付けボルトは規定のトルクで問題なく締め付けられる必要があります。

パフォーマンスシミュレーションコーンクラッシャーの部品とステッププレートは、組み立てられた状態で性能シミュレーション試験を受けます。これらの試験には、異常な振動、騒音、過度の摩耗がないか確認するために、一定期間、低負荷状態でクラッシャーを運転することが含まれる場合があります。シミュレーション試験中に性能上の問題が検出された場合は、ステッププレートの再評価または交換が必要になる場合があります。