片振りジョークラッシャー

シングルペンデュラムジョークラッシャーの詳細な紹介

単振り子式ジョークラッシャーは、最も伝統的で広く使用されているタイプのジョークラッシャーです。可動ジョーがサスペンションシャフトの周りを単一の弧を描くように揺動するため（振り子に似ている）、単振り子式ジョークラッシャーと呼ばれています。シンプルな構造、低コスト、メンテナンスの容易さを特徴とし、中小規模の鉱山、建設資材、道路建設における一次破砕において重要な役割を果たしています。圧縮強度が250MPa以下の材料（例：石灰石、砂岩、脈石）を破砕比3～5で破砕でき、排出口は10～200mmの範囲で調整可能です。

I. 単振り子ジョークラッシャーの構成と構造

1. フレーム

• 耐荷重ベースは、小型・中型モデル（例：PE250×400）では一体型鋳鋼（ZG230～450）を使用し、大型モデル（例：PE600×900）では溶接構造（Q235B鋼板、板厚15～30mm）を採用しています。フレームの両側には、偏心軸を支持するベアリングシート穴と、トグルプレートを取り付けるトグルプレートシートが設けられています。

• 底部は開放型（排出を容易にするため）で、固定ジョーと伝達システムはそれぞれ前端と後端に固定されています。全体的な剛性は、破砕時の衝撃力（モデルによって100～500kN）に耐える必要があります。

2. 粉砕機構

• 固定ジョーフレームの前部は垂直またはわずかに傾斜（15°以下）しており、その表面には台形または三角形の歯（高さ5〜10 んん）が付いた固定ジョープレート（ZGMn13高マンガン鋼、厚さ30〜80 んん）が取り付けられており、材料のグリップ力を高めています。

• 動く顎：上部のサスペンションシャフト（固定支点）を介してフレームに接続され、下部のトグルプレートに連結された「振り子」構造を形成します。鋳鋼（ZG310-570）製で、可動ジョープレート（固定ジョープレートと対称）を備えており、作動時にサスペンションシャフトを中心に円弧状に揺動し、固定ジョーとの間で周期的な圧縮作用を生み出します。

3. トランスミッションシステム

• モーター: 回転速度 750～1500 r/分 の V ベルトを介してプーリーに接続され、電力 (3～75 キロワット、モデルによって異なります) を供給します。

• プーリーと偏心シャフトプーリー（HT250ねずみ鋳鉄）は、モーターの動力を偏心シャフト（45#鋼または40Cr、22～28 HRCに焼き入れ）に伝達します。偏心設計により、回転運動が可動ジョーのスイング（150～300サイクル/分）に変換されます。

• サスペンションシャフトとベアリングサスペンションシャフト（45#鋼、表面硬化HRC40～45）はフレーム上部に固定され、可動ジョーは滑り軸受または転がり軸受を介してその周囲を旋回します。偏心シャフトは、フレームのベアリングシート内のスフェリカルローラーベアリングによって支持され、安定した回転を実現します。

4. 調整装置

• 用途 シム調整トグルプレートとフレーム後壁の間には、厚さの異なるシムが配置されています。排出口は、シムを±1mmの精度で増減することで調整できます。小型から中型のモデルではシムの交換は手動で行う必要があり、大型のモデルでは調整を容易にするために手動ジャッキを使用する場合があります。

5. 安全装置

• その トグルプレート 安全ピンとして機能します。HT200鋳鉄（脆性材料）製で、可動ジョーとフレームのトグルプレートシートの間に設置されています。破砕できない材料（例：鉄ブロック）がチャンバー内に入ると、トグルプレートが過度の圧力で破断し、重要な部品（偏心シャフト、フレーム）を保護します。

II. 製造プロセス

1. フレーム製造

• キャストフレームZG230-450溶鋼をレジンサンドモールド（鋳込温度1450～1550℃）で鋳造し、徐冷（ひび割れ防止）後、粗加工、時効処理（鋳造応力除去）を行います。固定爪取付面は平面度≤0.2mm/mに仕上げ加工し、ベアリング座面はH8公差（ラ≤3.2μm）で穴あけ加工します。

• 溶接フレームQ235B鋼板はCNC切断（公差±1mm）され、サブマージアーク溶接（溶接高さ8～12mm）で溶接されています。溶接後の振動エージング（20～50Hz、2～4時間）により、残留応力が80MPa以下となり、使用中の変形を防止します。

2. 主要部品製造

• 偏心シャフト40Cr鋼を鍛造（鍛造比2.5以上）、粗旋削加工、焼戻し（840℃焼入れ＋560℃焼戻し）し、HRC22～28に仕上げています。精密旋削加工により、偏芯公差±0.1mmを確保し、ジャーナル面はRa ≤1.6μmに研磨されています。磁粉探傷検査（MT）により、表面割れがないことを確認しています。

• 可動ジョーと固定ジョー可動ジョーはZG310-570を砂型鋳造し、粗加工後、焼鈍処理（600～650℃、3時間）を施します。サスペンションシャフト穴はH7公差で加工され、サスペンションシャフトとの嵌合隙間は0.05～0.1mmです。固定ジョーはフレームと一体鋳造、またはボルト締めされ、可動ジョーとの平行度は0.2mm/m以下です。

• ジョープレートZGMn13は、水焼入れ（1050℃、1～2時間、水冷）によりオーステナイト組織（衝撃靭性180 J/cm²以上）を形成します。歯形は、均一な材料接触を実現するために、機械加工または鋳造によって形成されます。

3. 組み立てと試運転

• 組み立てサスペンションシャフトをフレームに固定し、次に可動ジョー（ベアリングクリアランス0.1～0.2 んん）、偏心シャフト、プーリー、トグルプレート、シムを取り付けます。ボルトは規定トルク（例：M20ボルト：200～250 N·m）で締め付けます。

• 無負荷試験1時間の運転で、ベアリング温度（≤75℃）、騒音（≤90dB）、スムーズなスイング動作を確認します。Vベルトの張力を調整します（たわみ幅の1.5%）。

• 負荷テスト: 2 時間の石灰岩粉砕により、排出サイズの適合性 (≥ 90%)、モーター電流の安定性 (変動 ≤ 10%)、および安全装置の機能 (模擬過負荷下でのトグル プレートの破損) が検証されます。

3. 品質管理プロセス

1. 原材料およびブランク検査

• 鋳鋼部品（フレーム、可動ジョー）は、全数目視検査（ひび割れ・ひび割れなし）および抜取UT検査（内部欠陥：φ3mm以下）を実施します。鋼板（溶接フレーム）は、引張強度375MPa以上の材料証明書が必要です。

• 鍛造品（偏心シャフト、サスペンションシャフト）は、サンプル機械試験（引張強度≥600 MPa、降伏強度≥350 MPa）により、鍛造比および結晶粒度が検証されます。

2. 加工精度検査

• ベアリング座面の同軸度はダイヤルゲージ（≤0.1 んん）で検査します。固定ジョーと可動ジョーの取り付け面間の平行度は水準器（≤0.2 んん/m）で検証します。

• 偏心シャフトの偏心度および真円度誤差は工具顕微鏡（≤0.1 んん）で測定され、ジャーナル表面粗さはプロファイロメーター（ラ ≤1.6 μm）で検証されます。

3. 組み立てと性能試験

• 組み立てギャップ可動ジョーと固定ジョー（上ジョーと下ジョー）の隙間差は1mm以下。トグルプレートとシートの接触面積は70%以上（均一な力伝達を確保）。無負荷運転時のベアリング温度上昇は周囲温度より40℃以下。

• 圧倒的なパフォーマンス150MPaの石灰石を定格容量で破砕した場合、設計値の90%以上の破砕率を達成します（例：PE400×600：設計4と比較して3.8以上）。粗大粒子含有量は5%以下です。

• 安全性検証: 模擬過負荷テスト (定格送りサイズの 1.5 倍) により、トグル プレートが他のコンポーネントに損傷を与えることなく 30 秒以内に破損することが確認されました。

IV. 生産ラインおよび産業における応用

1. 小規模から中規模の鉱山の一次破砕

• 小規模鉄鉱石鉱山や石灰石鉱山の第一段階の破砕機として、発破された鉱石（200～500mm）を50～150mmに粉砕し、後続のボールミルやコーンクラッシャーで処理します。例えば、年間10万トンの石灰石鉱山では、振動スクリーンを備えたPE400×600モデルをシンプルな破砕ラインに採用することがよくあります。

2. 建設資材生産

• 砂岩や頁岩を破砕して壁材（例：気泡コンクリートブロック）に、または建設廃材（レンガ、コンクリート）を破砕して再生骨材（路盤埋め戻し材）に使用します。シンプルな構造のため、頻繁な移動（例：小型移動式破砕ステーション）に適しています。

3. 道路建設基盤破砕

• 地方や低品質の道路工事において、地元の玉石や岩石を破砕し、100mm以下の路盤用骨材（セメント安定処理マカダムなど）を製造します。必要量が少ない場合は、ふるい分けを省略してコストを削減できます。

4. 石炭産業

• 原炭または脈石（圧縮強度≤80MPa）を粉砕します。低い粉砕比により石炭の過剰粉砕（微粉損失の低減）を最小限に抑え、小規模から中規模の石炭洗浄工場における前処理に適しています。

V. ダブルペンデュラムジョークラッシャーとの主な違い

• 動きの軌跡: 単一振り子式可動ジョーは円弧状にのみ振動します (下部の振動が大きい)。一方、二重振り子式可動ジョーは円弧状の振動と垂直方向の動きを組み合わせます (効率が高い)。

• 効率: 単振り子モデルは、同じサイズの二重振り子モデルよりも容量が 10 ～ 20% 低くなりますが、メンテナンスが簡単でコストも低くなります。

• 材料の適合性: 単振り子式破砕機は中程度の柔らかさの材料（石灰岩など）に適しており、二重振り子式モデルはより硬い材料（花崗岩など）を扱います。