過負荷保護: 異物(金属くずなど)が破砕室に入ったときに衝撃エネルギーを吸収し、圧縮して可動コーンと固定コーンを一時的に分離し、メインシャフト、ギア、ライナーなどの損傷を防ぎます。
振動減衰: 粉砕時に発生する高周波振動を低減し、騒音を最小限に抑え、ベアリングなどの精密部品の耐用年数を延ばします。
リセットフォース: 過負荷後、調整リングまたは移動コーンを元の位置に戻す復元力を供給し、破砕ギャップが維持されるようにします。
プリロードアプリケーション: 調整リングに一定の圧力をかけることで緩みを防ぎ、材料負荷が変化しても安定した動作を実現します。
スプリングコイル本体は高炭素鋼ばね鋼線(例:60Si2MnAまたは50CrVA)で作られ、直径は20mmから80mmです。コイルは均一な螺旋構造をしており、規定数のアクティブコイル(通常5~15個)と、安定した固定のためのエンドコイル(1~2個)を備えています。
端面: コイルの上部と下部の端部は、平らに研磨されるか(平行端部スプリングの場合)、または四角に研磨される(非研磨端部の場合)ため、スプリング軸に対する垂直性と均一な荷重分散が保証されます。
スプリング直径: 外径 (外径、150~500 んん) と内径 (ID) を含み、十分な圧縮ストローク (通常、自由長の 10~30%) を可能にするためにピッチ (隣接するコイル間の距離) は 20~100 んん です。
フックまたは接続機能(オプション): 小型のスプリングの場合、調整リングまたはベースに取り付けるための端部フックが形成されることがあります。ただし、ほとんどの大型のクラッシャースプリングでは、直接接触するために平らな端部が使用されています。
表面コーティング: 特に湿気や埃の多い採掘環境での腐食に耐えるための、亜鉛メッキ、エポキシコーティング、油浸漬などの保護層。
材料の選択と準備:
優れた弾性限界(1200MPa以上)と疲労強度を有する高炭素ばね鋼線(60Si2MnA)を採用しています。線材は表面欠陥(傷、ひび割れ)がないか検査し、均一な直径(許容差±0.1mm)を確保するために矯正されています。
コイル巻き:
ワイヤーはCNCスプリングコイリングマシンに送り込まれ、精密なマンドレルとローラーを用いて螺旋状に曲げられます。このマシンは以下の制御を行います。
ピッチ:コイル間の均一な間隔を確保(許容差±0.5mm)。
直径:外径を設計値の±1mm以内に維持します。
コイル数: 自由長仕様を満たすようにアクティブコイルとエンドコイルを正確にカウントします (許容差 ± 2 んん)。
熱処理:
焼入れと焼戻しコイルばねは炉内で850~880℃に加熱され、30~60分間保持された後、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、脆性を低減するために420~480℃で1~2時間の焼戻しが行われ、硬度はHRC45~50、引張強度は1600~1900MPaとなります。
このプロセスにより、スプリングの弾性特性が設定され、永久変形することなく繰り返しの圧縮に耐えられるようになります。
処理終了:
エンドコイルは表面グラインダーを使用して平らに研磨され、平行度(≤0.1 んん/m)とスプリング軸に対する垂直度(≤0.5°)が達成され、上部フレームとベースへの安定した設置が保証されます。
バリ取りは、研削端から鋭いエッジを取り除き、応力の集中と合わせ面の損傷を防止します。
スプリングの選択とマッチング:
スプリングは、均一な荷重分布を確保するために、自由長とバネ定数(剛性)に基づいて選別されます。定数の変動が5%を超えるスプリングは、不均一な荷重がかからないように不合格となります。
取り付けプレートの取り付け:
スプリングの外径に合わせた穴が開けられた上部および下部の取り付けプレート(鋼または鋳鉄製)を使用してスプリングを位置決めします。各スプリングは所定の穴に挿入され、横方向の動きを防ぐために保持リングで固定されます。
プリロード設定:
アセンブリは指定されたプリロードまで圧縮され(油圧プレスを使用)、シムで所定の位置に固定され、各スプリングが均等な荷重(許容差 ±2% のロードセルで測定)に耐えられるようにします。
材料試験:
化学組成分析(分光分析)により、ばね鋼が基準を満たしていることが確認されます(例:60Si2MnA:C 0.56~0.64%、シ 1.50~2.00%、マン 0.60~0.90%)。
ワイヤサンプルの引張試験では、極限引張強度 (≥1600 MPa) と伸び (≥6%) を測定します。
寸法精度チェック:
座標測定機 (CMM) は、コイルの直径、ピッチ、自由長、端部の平坦度を検査し、設計公差への準拠を確認します。
スプリング テスターは、圧縮率 (んん あたりの圧縮力) を測定し、それが指定範囲 (±5%) 内に収まっているかどうかを確認します。
機械的特性試験:
硬度試験(ロックウェル)により、スプリングの硬度が HRC 45~50 であることを確認します。コアの硬度は、均一な熱処理を確認するためにマイクロ硬度プロファイリングによってチェックされます。
疲労テストでは、ひび割れや永久変形を起こさずに、スプリングを 10⁶ 回の圧縮サイクル (最大たわみの 10% ~ 70%) にかけます。
非破壊検査(非破壊検査):
磁粉探傷試験 (MPT) では、特にコイルの曲げ部分 (応力集中点) の表面亀裂を検出し、長さが 0.2 んん を超える亀裂は不合格となります。
超音波検査 (ユタ州) では、疲労寿命を縮める可能性のある内部欠陥 (介在物など) がワイヤにないか検査します。
耐食性試験:
48 時間の塩水噴霧試験 (ASTM B117) では、重要な表面に赤錆が発生しないように、亜鉛メッキまたは塗装されたスプリングを評価します。