Auswahlleitfaden für Kernkomponenten von Kohlebergbaumaschinen: Wie gewährleisten Schmiedeteile, Bolzenschienen, Zylinderböden und Hantelbolzen einen effizienten Untertagebetrieb?

Auswahlleitfaden für Kernkomponenten von Kohlebergbaumaschinen: Wie gewährleisten Schmiedeteile, Bolzenschienen, Zylinderböden und Hantelbolzen einen effizienten Untertagebetrieb?

Unter den komplexen Arbeitsbedingungen im Kohlebergbau müssen Untertageanlagen hohen Belastungen durch Stöße, Rollkräfte und Korrosion standhalten. Die Qualität ihrer Kernkomponenten bestimmt maßgeblich die Effizienz des Abbaus und die Betriebssicherheit. Schmiedeteile, die als „Grundpfeiler“ der Kohlebergbaumaschinen gelten, bilden die Basis für Schlüsselkomponenten wie Bolzenschienen, Zylinderböden und Hantelbolzen, die in Kernanlagen wie Kratzförderern, hydraulischen Stützen und Kohlebergbaumaschinen weit verbreitet sind. Viele Anwender fragen sich: Was sind die Kernfunktionen dieser vier Komponententypen? Warum müssen für die Fertigung hochwertige Schmiedeteile ausgewählt werden? Wie tragen sie gemeinsam zum langfristigen und stabilen Betrieb der Kohlebergbaumaschinen bei? Dieser Artikel liefert Ihnen umfassende Antworten aus drei Perspektiven: Funktionalität, Prozessanforderungen und Auswahlkriterien.

I. Vier Kernkomponenten: Die „Hauptkraft des Untertagebaus“ der Kohlebergbaumaschinen

Schmiedeteile: Die „Qualitätsquelle“ für alle Kernkomponenten

Schmiedeteile sind Bauteile, die durch Hochtemperaturschmieden aus Metallblöcken geformt werden. Im Vergleich zu Guss- und Stanzteilen weisen sie ein feineres Gefüge, eine dichte Struktur und keine Defekte wie Poren oder Lufteinschlüsse auf. Ihre Zugfestigkeit und Dauerfestigkeit sind um mehr als 50 % erhöht. Im Bereich der Kohlebergbaumaschinen werden Bolzenführungen, Zylinderböden und Hantelbolzen aus hochwertigem legiertem Baustahl geschmiedet. Dies ist die Grundvoraussetzung für die Schlag- und Verschleißfestigkeit der Bauteile. Ohne hochwertige Schmiedeteile gäbe es keine Kernkomponenten von Kohlebergbaumaschinen, die den harten Arbeitsbedingungen unter Tage standhalten könnten.

2. Stiftschienen: Die „Kraftübertragungs-Lebensader“ von Kratzförderern

Die Führungsschiene ist ein zentrales Fahrelement des Kratzförderers und zugleich die „Laufschiene“ der Kohlefördermaschine. Sie besteht hauptsächlich aus Schmiedeteilen. Durch den Eingriff mit dem Antriebsrad des Schrämladers überträgt sie die Kraft und führt ihn entlang der Abbaufront. Im Untertagebetrieb muss die Führungsschiene das Eigengewicht des Schrämladers, den Schneidwiderstand und die häufigen Stöße tragen. Werden minderwertige Schmiedeteile verwendet, treten mit hoher Wahrscheinlichkeit Fehler wie Abplatzungen und Brüche an der Zahnoberfläche auf, die den Förderer zum Stillstand bringen und den Fortschritt der gesamten Abbaufront beeinträchtigen. Die Zahnoberflächenhärte hochwertiger, geschmiedeter Führungsschienen erreicht HRC 58–62, wodurch die Präzision auch bei langfristiger Reibung erhalten bleibt und eine effiziente und stabile Kraftübertragung gewährleistet wird.

3. Zylinderboden: Der „lasttragende Schutzkern“ der hydraulischen Stütze

Der Zylinderboden bildet das drucktragende Endbauteil zwischen der hydraulischen Stützsäule und dem Hydraulikzylinder und ist typischerweise ein dickwandiges Schmiedeteil. Als Stützkonstruktionen in Untertage-Kohlebergwerken nutzen hydraulische Stützen das Aus- und Einfahren der Säulen zur Abstützung des Bergwerksdachs. Der Zylinderboden trägt dabei direkt den enormen Druck des Bergwerksdachs und den inneren Schub des Hydrauliköls. Die Qualität der hydraulischen Stütze beeinflusst unmittelbar ihre Sicherheit: Minderwertige Zylinderböden können sich aufgrund unzureichender Festigkeit plastisch verformen oder brechen, was zu Sicherheitsunfällen wie Dacheinstürzen führen kann. Hochwertige, geschmiedete Zylinderböden hingegen können durch eine durchdachte Konstruktion und Wärmebehandlung Lasten von bis zu mehreren hundert Tonnen standhalten und bieten so einen zuverlässigen Schutz für die Bergleute unter Tage.

4. Hantelbolzen: Die „Verbindungsnabe“ des Kratzförderers.

Hantelbolzen verbinden die Mittelrinnen des Kratzförderers und bestehen aus hochfesten Schmiedeteilen. Ihre Hauptfunktion ist die feste Verbindung mehrerer Mittelrinnen, um den reibungslosen Betrieb der Kratzkette zu gewährleisten und Vibrationen und Stöße während des Fördererbetriebs zu absorbieren. Im Untertagebau müssen Hantelbolzen wiederholten Zug- und Scherkräften standhalten. Entspricht das Schmiedematerial nicht den Normen oder weist der Schmiedeprozess Mängel auf, brechen die Bolzen mit hoher Wahrscheinlichkeit, was zum Ausfall des Kratzförderers führt. Die Scherfestigkeit hochwertiger, geschmiedeter Hantelbolzen übertrifft die Industriestandards deutlich. Dadurch gewährleisten sie einen stabilen Betrieb über lange Zeiträume unter hoher Belastung und reduzieren die Häufigkeit von Wartungsarbeiten unter Tage.

II. Schmiedeprozess: Der „Kerncode“ zur Anpassung der vier Hauptkomponenten an die Bedingungen unter Tage

Untertage-Kohlebergwerke sind dreifachen Belastungen durch hohe Luftfeuchtigkeit, hohe Staubbelastung und starke Stöße ausgesetzt. Die Bolzenführungen, Zylinderböden und Hantelbolzen müssen präzise geschmiedet werden, um die strengen Leistungsanforderungen zu erfüllen. Ihre Vorteile zeigen sich hauptsächlich in drei Aspekten:

Die strukturelle Festigkeit erhöhen, um extremen Belastungen standzuhalten.

Durch das Schmieden, also das wiederholte Schmieden und Pressen von Metallblöcken, werden innere Porosität und andere Defekte beseitigt, die Metallfasern entlang der Kraftrichtung des Bauteils verteilt und die Schlag- und Dauerfestigkeit deutlich erhöht. Beispielsweise können die Zähne der Bolzenschiene nach dem Schmieden und Abschrecken den hochfrequenten Eingriffsschlägen der Antriebsräder von Kohlebergbaumaschinen standhalten. Die drucktragende Fläche am Zylinderboden verteilt den Druck gleichmäßig auf die Deckplatte und verhindert so Risse durch lokale Spannungskonzentrationen.

Verbesserung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zur Verlängerung der Lebensdauer

Hochwertige Schmiedeteile lassen sich durch nachfolgende Wärmebehandlungsverfahren wie Aufkohlen und Nitrieren hinsichtlich ihrer Oberflächenhärte und Korrosionsbeständigkeit weiter verbessern. In der feuchten Umgebung von Untertage-Kohlebergwerken bieten die geschmiedeten und korrosionsbeständigen Zylinderboden- und Hantelbolzen einen wirksamen Schutz vor Rost. Dadurch verlängert sich ihre Lebensdauer um das Drei- bis Fünffache gegenüber herkömmlichen Gussteilen, und die Kosten für Austausch und Wartung der Ausrüstung werden deutlich reduziert.

Gewährleisten Sie Maßgenauigkeit und verbessern Sie die Montagekompatibilität.

Präzisionsschmiedetechnologie ermöglicht die endkonturnahe Fertigung von Bauteilen mit Maßtoleranzen im Mikrometerbereich. Nur geringfügige Nachbearbeitungen sind erforderlich, um die Montageanforderungen zu erfüllen. Beispielsweise muss die Verbindungsbohrung zwischen dem Hantelbolzen und der Mittelnut exakt passen. Die hohe Präzision des Schmiedeprozesses verhindert Vibrationen und Geräusche, die durch zu großes Montagespiel entstehen. Die Teilgenauigkeit der Bolzenschiene beeinflusst direkt die Laufruhe der Kohleschneidanlage. Der Schmiedeprozess ist entscheidend für die Gewährleistung dieser Genauigkeit.

III. Wichtige Auswahlkriterien: Ein Leitfaden zur Vermeidung von Fallstricken beim Kauf der vier Kernkomponenten

Für Hersteller von Kohlebergbaumaschinen und Bergbauunternehmen ist die Auswahl der richtigen Schmiedeteile, Bolzenführungen, Zylinderböden und Hantelbolzen entscheidend für die Reduzierung von Geräteausfallraten und die Verbesserung der Effizienz des Untertagebetriebs. Drei Kernpunkte sind dabei zu beachten:

Der Überprüfung der Qualitätsmerkmale von Schmiedeteilen sollte höchste Priorität eingeräumt werden, und minderwertige Waren dürfen nicht als gut verkauft werden.

Beim Kauf ist es unerlässlich, vom Lieferanten Materialzertifikate für die Schmiedeteile, Berichte zum Schmiedeprozess sowie Berichte über zerstörungsfreie Prüfungen (z. B. Ultraschall- und Magnetpulverprüfung) anzufordern, um sicherzustellen, dass die Bauteile keine inneren Mängel aufweisen. Produkte aus dem Gesenkschmiedeverfahren sollten dabei bevorzugt werden. Die Maßgenauigkeit und Festigkeit von Gesenkschmiedeteilen sind deutlich höher als die von Freiformschmiedeteilen, wodurch sie sich besser für die hohen Belastungsanforderungen von Bergbaumaschinen eignen.

Passen Sie die Materialauswahl den Arbeitsbedingungen an und wählen Sie die Materialien individuell aus.

Unterschiedliche Arbeitsbedingungen unter Tage stellen unterschiedliche Anforderungen an die Komponentenmaterialien: In Abbauflächen mit großen Stoßbelastungen sollten hochfeste Legierungsschmiedeteile wie 42CrMo für Stiftschienen und Hantelstifte ausgewählt werden. In stark korrosiven Umgebungen können Schmiedeteile aus witterungsbeständigem Stahl für den Boden des Zylinders ausgewählt und mit Korrosionsschutzbeschichtungen kombiniert werden. Für den Boden des hydraulischen Stützzylinders sollten entsprechend der Stützlast Schmiedeteile mit entsprechender Dicke ausgewählt werden, um die Situation zu vermeiden, dass „ein großes Pferd einen kleinen Karren zieht“ oder „ein kleines Pferd einen großen Karren zieht“.

Achten Sie auf die detaillierte Verarbeitung und gewährleisten Sie die Abstimmung und Kompatibilität.

Die Oberflächenrauheit der Zahnflanke der Führungsschiene, die Planheit der Druckfläche am Zylinderboden und die Oberflächenbehandlung des Hantelbolzens beeinflussen die Funktionsfähigkeit der Komponenten unmittelbar. Stichprobenartige Kontrollen vor Ort sind bei der Beschaffung erforderlich: Die Zahnflanke der Führungsschiene muss frei von Graten und Rissen sein. Die Gewindebohrungen am Zylinderboden müssen präzise und frei von beschädigten Gewinden sein. Die Anschlussflächen an beiden Enden der Hantelbolzen müssen plan sein, um einen festen Sitz in der Mittelnut zu gewährleisten. Gleichzeitig muss sichergestellt werden, dass die vier Hauptkomponenten aus demselben Qualitätssicherungssystem stammen, um den stabilen und reibungslosen Betrieb der Gesamtmaschine zu gewährleisten.

Zusammenfassung

Schmiedeteile, Führungsbolzen, Zylinderböden und Hantelbolzen sind als Kernkomponenten von Kohlebergbaumaschinen eng miteinander verbunden und unverzichtbar. Die Schmiedeteile bilden die Grundlage für Qualität, die Führungsbolzen die Kraftübertragung, der Zylinderboden die Sicherheit und die Hantelbolzen das Verbindungselement. Zusammen bilden sie die „technische Basis“ für einen effizienten Untertagebetrieb im Kohlebergbau.

Im Zuge des Trends zu intelligentem und effizientem Kohlebergbau ist die Auswahl von Kernkomponenten mit hochwertigen Schmiedeverfahren der Schlüssel zu erhöhter Anlagenzuverlässigkeit, reduzierten Betriebs- und Wartungskosten sowie erhöhter Betriebssicherheit. Wenn Sie mehr über unsere kundenspezifischen Schmiedelösungen oder Anwendungsbeispiele der vier Komponententypen im Untertagebau erfahren möchten, kontaktieren Sie uns jederzeit!