動力伝達: 偏心ブッシングからのトルクを可動コーンに伝達し、偏心回転を駆動して破砕力を生成します。
耐荷重: 移動コーンおよび粉砕プロセスからの軸方向および半径方向の荷重(最大数千キロニュートン)を支え、これらの力をフレームのベアリングに伝達します。
偏心運動ガイダンス: 偏心ブッシングと連動して移動コーンの軌道を維持し、安定した破砕ギャップ制御と均一な材料処理を保証します。
構造的整合: 可動コーンと固定コーンの同心度を維持することは、製品サイズの一貫性とライナーの摩耗の低減に重要です。
シャフト本体高強度合金鋼(例:42CrMoまたは35CrNiMo)製の一体鍛造構造で、直径は100mmから500mmです。長さは破砕機のサイズによって異なりますが、通常は500~2000mmです。
アッパーコーンマウント: 可動コーンを取り付けるための上部のテーパーまたはねじ山付きセクションで、同心度を確保するために精密に機械加工された表面(公差 IT6)を備えています。
偏心ブッシングインターフェース: 偏心ブッシングにフィットする、表面が研磨された円筒形の中間部分 (ラ0.8 μm)。潤滑用の油溝が付いていることが多い。
ベアリングジャーナル: フレームのベアリングと嵌合する 2 つ以上の円筒形セクション (上部と下部) で、厳しい寸法公差 (IT5~IT6) と表面粗さ (ラ0.4 μm) を特徴とし、摩擦を最小限に抑えます。
肩部とキー溝: ベアリングまたはブッシングの軸方向の動きを制限するラジアルショルダーと、シャフトと可動コーン間のトルク伝達用のキー溝。
潤滑チャネル: 軸方向と半径方向のドリル穴により、ベアリングジャーナルと偏心ブッシングインターフェースに潤滑剤が供給され、過熱と摩耗が防止されます。
材料の選択:
高強度合金鋼(42CrMo)は、引張強度(≥1080 MPa)、降伏強度(≥930 MPa)、および衝撃靭性(≥60 J/cm²)に優れており、動的荷重用途に適しているため好まれます。
鍛造工程:
ビレット加熱:鋼ビレットをガス炉で1100~1200℃に加熱し、均一な温度分布を確保して可塑性を向上させます。
オープンダイ鍛造ビレットは油圧プレス(1000~5000トン)を用いて、複数のパスで粗い段付き形状に鍛造されます。これにより、結晶構造が微細化され、内部欠陥が除去されます。主な工程には、据え込み加工(直径を大きくする)と引抜加工(長さを伸ばす)が含まれます。
精密鍛造: 荒鍛造品は、最終の段付きプロファイルに近似正味寸法で成形され、加工代は 5 ~ 10 んん に削減されます。
熱処理:
焼入れと焼戻し鍛造シャフトは850~880℃に加熱され、2~4時間保持された後、油中で焼入れされ、マルテンサイト組織が得られます。その後、550~600℃で4~6時間の焼戻し処理を施すことで脆性を低減し、HRC 28~35の硬度と最適な靭性が得られます。
局所表面硬化ベアリングジャーナルとキー溝は深さ 2 ~ 5 んん まで高周波焼入れされており、HRC 50 ~ 55 を実現し、コアの靭性を維持しながら耐摩耗性を向上させます。
荒加工:
鍛造ブランクはCNC旋盤に取り付けられ、すべての外面(直径、肩部、テーパー部)を1~2mmの仕上げ代を残して加工します。主要寸法(例:ジャーナル径)は±0.1mmの精度で管理されています。
重要な特徴の精密機械加工:
ベアリングジャーナル:仕上げ旋削・研磨によりIT5(例:φ200H5)の寸法公差と表面粗さRa0.4μmを実現し、ベアリングとの適合性を高め、摩擦を最小限に抑えます。
テーパーマウント: 上部コーンマウントはテーパー角公差±0.05°、表面粗さRa0.8μmに仕上げ加工されており、可動コーンとの同心度を確保しています。
キー溝とオイル溝: CNCマシンを使用してフライス加工し、位置公差(±0.05 んん)と表面仕上げRa3.2μmを実現し、応力集中を防止します。
潤滑チャネル掘削:
軸方向およびラジアル方向のオイル穴(φ5~φ15mm)は、CNC深穴加工機を用いて、±0.2mmの位置精度で加工され、潤滑油の流れを妨げません。穴の端部はバリ取り加工が施され、オイルの流れを妨げません。
バランス調整:
シャフトは、バランシング マシンで 500 ~ 1000 回転数 で動的バランス調整され、残留アンバランスは ≤5 g·んん/kg に制限され、振動とベアリングの摩耗が低減されます。
表面処理:
ベアリングジャーナルは、摩擦を減らしてベアリング寿命を向上させるために、ラ0.2 μm に研磨されています。
非軸受面には防錆塗料または亜鉛メッキ(5~8 μm)が施されており、保管中および動作中の腐食を防ぎます。
材料および鍛造試験:
化学組成分析(分光分析)により、42CrMo規格(C 0.38~0.45%、Cr 0.9~1.2%、モ 0.15~0.25%)に準拠していることが確認されました。
鍛造品の品質は超音波検査(ユタ州)によって検査され、サイズ制限がφ2 mm以下の内部欠陥(例:亀裂、介在物)が検出されます。
寸法精度チェック:
座標測定機 (CMM) は、ジャーナル径、テーパー角度、キー溝の位置、オイル穴の位置など、すべての重要な寸法を検証します。
シャフトの真円度と真直度は、レーザーアライメントツールを使用して測定され、許容差は ≤0.01 んん/m です。
機械的特性試験:
硬度試験 (ロックウェル) により、ベアリングジャーナルの硬度が HRC 50 ~ 55、コアの硬度が HRC 28 ~ 35 であることが確認されます。
鍛造サンプルの引張試験により、引張強度 ≥ 1080 MPa、伸び ≥ 12% であることが確認されました。
非破壊検査(非破壊検査):
磁性粒子検査 (MPT) では、キー溝、ショルダー、ジャーナルの表面の亀裂を検出し、長さ 0.2 んん 以上の欠陥は排除されます。
渦電流試験は、硬化したジャーナル表面の表面下の欠陥を検査します。
機能テスト:
回転テスト: シャフトをテスト治具に取り付け、最大速度 (1500 回転数) で 2 時間回転させ、振動を監視してレベルが 0.1 んん/s 以下であることを確認します。
荷重テスト: 模擬軸方向荷重 (定格荷重の 120%) を 1 時間適用し、テスト後の検査で変形がないことを確認します (例: ジャーナルの真円度の変化 ≤0.005 んん)。