Koppelingstandwielen: typen, selectie- en smeergids

Hoe koppeltandwielen koppel overbrengen tussen verkeerd uitgelijnde assen

Twee naven met externe tandwieltanden, omgeven door een huls met bijpassende interne tanden: dat is de kerngeometrie achter elk koppeltandwiel. Het koppel gaat door de in elkaar grijpende tanden in plaats van door een stijve boutverbinding, en de speling die in dat gaas is ingebouwd, zorgt ervoor dat de koppeling een verkeerde uitlijning absorbeert zonder buigspanning terug te brengen naar de verbonden assen.

In echte installaties komen drie soorten verkeerde uitlijning voor: hoekig, waarbij de hartlijnen van de as onder een hoek samenkomen; parallelle offset, waarbij ze parallel maar niet coaxiaal lopen; en axiaal, waarbij de aseinden tijdens bedrijf dichter of verder uit elkaar bewegen. Een goed op elkaar afgestemde koppelingsinrichting verwerkt ze alle drie tegelijkertijd, binnen grenzen die aanzienlijk variëren per tandprofiel – en dat is waar selectiebeslissingen feitelijk worden genomen.

Rechte tanden versus gekroonde versus trommelvormige tandwielprofielen

Het oorspronkelijke ontwerp was rechte tandkoppelingen: tanden die evenwijdig aan de as van de as waren gesneden en langs een plat vlak contact maakten met de bijpassende huls. Ze werken, maar plat-op-vlak contact concentreert slijtage aan de tandranden zodra er sprake is van een verkeerde hoekuitlijning, omdat de tanden slechts een klein beetje kunnen schommelen voordat de randbelasting optreedt.

Ontwerpen met gekroonde tanden lossen dit op door een kleine straal in het tandvlak te bewerken, zodat het contact gecentreerd blijft, zelfs als de naaf kantelt ten opzichte van de huls. gekroonde tandwielkoppelingsontwerpen gebouwd voor hogere hoekafwijkingstolerantie doorgaans geschikt voor hoekafwijkingen tot ongeveer 1 ° 30 'per aangrijping, een betekenisvolle sprong over de tolerantie van een fractie van een graad die rechte tanden mogelijk maken.

Trommelvormige (ton) tandprofielen duwen dit verder, waarbij gebruik wordt gemaakt van een continu gebogen tandvlak in plaats van een enkele kroonradius. Die kromming verspreidt de belasting over een groter contactgebied door het volledige bereik van verkeerde uitlijning, wat het meest van belang is in toepassingen waarbij schokbelasting en trillingen het effect van gewone lopende verkeerde uitlijning versterken - walserijen en brekers zijn typische voorbeelden.

Overeenkomend type tandwielkoppeling met belasting en verkeerde uitlijning

De selectie begint met twee cijfers: het koppel dat de koppeling moet dragen en de uitlijningsfout die de installatie realistisch gezien zal veroorzaken. Geen van beide mag losjes worden geschat: een te kleine koppelcapaciteit versnelt de tandslijtage, terwijl het onderschatten van een verkeerde uitlijning leidt tot voortijdige randbelasting, ongeacht hoe goed de koppeling verder wordt beoordeeld.

Voor toepassingen die een gematigde uitlijning combineren met schok- of cyclische belasting – transportbandaandrijvingen, mixers, molenapparatuur – biedt een ontwerp met nylon hulzen of schokabsorberend ontwerp een betekenisvol voordeel ten opzichte van een massieve stalen constructie. een nylon binnenringtrommeltandwielkoppeling ontworpen voor schokabsorptie vermindert de piekbelasting die via de aandrijflijn wordt overgedragen tijdens plotselinge koppelpieken, waardoor de levensduur wordt verlengd van apparatuur die onder belasting start en stopt.

Waar de verkeerde uitlijning minimaal is en de prioriteit ligt bij de koppeldichtheid in een compacte footprint, blijven standaard stalen trommel- of gekroonde ontwerpen de meer kosteneffectieve keuze - de extra schoktolerantie van een nylon hoes is de afweging in koppelcapaciteit voor stabiele, goed uitgelijnde aandrijvingen niet waard.

Koppelversnellingen met geïntegreerde remfunctie

Kranen, takels en andere toepassingen die gecontroleerde stops vereisen, hebben een koppeling nodig die ook dienst doet als bevestigingspunt voor remhardware. In plaats van een afzonderlijk remschijfsamenstel stroomafwaarts van de koppeling toe te voegen, houdt een trommelgetand ontwerp met ingebouwd remwiel het remoppervlak direct op het koppelingslichaam, waardoor de aandrijflijn wordt verkort en een extra set lagers en steunen wordt geëlimineerd.

trommeltandkoppelingen gebouwd met een geïntegreerd remwiel zijn gebruikelijk bij bovenloopkranen en mijnliften, vooral omdat het gecombineerde ontwerp het aantal afzonderlijke roterende componenten vermindert die onafhankelijke uitlijning en inspectie nodig hebben.

Smeerintervallen en wat de levensduur bepaalt

Tandwielkoppelingen gaan kapot door slijtage, niet door vermoeidheid, en de slijtage loopt vrijwel direct op bij de smering. Met vet gesmeerde koppelingen moeten doorgaans opnieuw worden gesmeerd volgens een schema dat is gekoppeld aan de bedrijfssnelheid en de bedrijfscyclus; continu onderhoud op hoge snelheid vereist kortere intervallen dan intermitterende aandrijvingen op lage snelheid, en de middelpuntvliedende kracht bij hogere toerentallen versnelt de scheiding van olie van het verdikkingsmiddel in het vet zelf.

Smeerpraktijken voor tandwielkoppelingen – keuze van smeermiddel, autonome versus extern geleverde systemen en inspectie-intervallen – worden behandeld in de ANSI/AGMA-smeernorm voor flexibele koppelingen , die de meeste fabrikanten gebruiken als basis voor hun eigen onderhoudsaanbevelingen.

In de praktijk is een redelijk uitgangspunt voor algemene industriële dienstverlening het elke zes tot twaalf maanden nasmeren, aangescherpt tot driemaandelijks voor hogesnelheids- of trillingsinstallaties. Dat interval moet verschuiven op basis van de daadwerkelijke staat van het vet bij inspectie, en niet op basis van een vaste kalender. Vet dat metaaldeeltjes vertoont of is afgescheiden, moet worden vervangen, ongeacht hoe recent het is onderhouden.

Wanneer een sleutelloze vergrendeling beter presteert dan een sleutelverbinding

Traditionele as-naafverbindingen met spiebaan werken betrouwbaar bij een matig koppel, maar de spiebaan zelf introduceert een spanningsconcentratiepunt en een kleine hoeveelheid speling die toeneemt naarmate de spie en de spiebaan slijten. Bij toepassingen met een hoog koppel of omkeerbelasting komt die speling uiteindelijk tot uiting als meetbare speling tussen as en naaf.

Een sleutelloze verbinding klemt de naaf alleen door wrijving op de as, waarbij gebruik wordt gemaakt van een taps toelopend vergrendelingselement om een ​​uniforme radiale druk rond de volledige asomtrek te genereren. sleutelloze vergrendelingen voor spelingsvrije as-naafverbindingen elimineer de spanningsverhogers, een spiebaan creëert en houdt hun grip vast zonder de toenemende slijtage die spieverbindingen ophopen tijdens herhaalde belastingscycli.

De wisselwerking is de kosten en de nauwkeurigheid van de installatie; sleutelloze assemblages vereisen een zorgvuldigere koppelcontrole tijdens de montage dan een naaf met spie. Voor toepassingen waarbij geen speling en langdurige houdkracht belangrijker zijn dan de eenvoud van de installatie, is die afweging over het algemeen de moeite waard.

Voor stapsgewijze begeleiding om de uitlijning en het montagekoppel de eerste keer goed te krijgen, stapsgewijze installatie- en uitlijningsprocedures voor tandwielkoppelingen behandel de volgorde die de meeste installateurs overslaan als ze een koppeling verwisselen.