Wat is speling bij een spiraalvormig tandwiel?
Tegenreactie in een spiraalvormig tandwiel De speling tussen de tanden van het tandwielpaar is de totale afstand tussen de niet-aangedreven tandflanken wanneer de aangedreven flanken elkaar raken op de ontwerphartafstand. Nauwkeuriger gezegd: wanneer één tandwiel van het tandwielpaar vastgehouden wordt, is de speling het hoekbereik waarbinnen het andere tandwiel kan draaien zonder dat de tandflanken elkaar aan beide zijden raken. Het is de speling die in de vertanding is ingebouwd om rekening te houden met thermische uitzetting, fabricagetoleranties, oliefilmruimte en montagefouten – en om te voorkomen dat tanden elkaar raken wanneer de aandrijfrichting omkeert of wanneer thermische uitzetting van de behuizing de hartafstand iets vergroot.
Speling wordt gemeten op de steekcirkel als een lineaire verplaatsing j_t (speling in het dwarsvlak, in mm) of als hoekspeling j_α op de tandwielas (in boogminuten of milliradianen). De twee zijn gerelateerd door: j_α = 2 × j_t / d₁, waarbij d₁ de steekdiameter is. Voor inkoop- en inspectiedoeleinden wordt speling bijna altijd gespecificeerd als j_t of als afwijking van de tanddikte ten opzichte van de nominale waarde.
Waarom er tegenreacties ontstaan — De vier technische redenen
Naarmate een versnellingsbak opwarmt van koude start tot bedrijfstemperatuur, neemt de hartafstand van de tandwielen toe met een snelheid die wordt bepaald door de thermische uitzettingscoëfficiënt van het behuizingsmateriaal (gietijzer: 11 µm/m·°C, aluminium: 23 µm/m·°C). Voor een gietijzeren behuizing met een hartafstand van 200 mm en een temperatuurstijging van 50 °C: ΔC = 11 × 10⁻⁶ × 200 × 50 = 0,11 mm. Zonder speling zou deze thermische uitzetting de tandflanken in elkaar drukken en vastlopen veroorzaken.
Geen enkel tandwiel of tandwielhuis wordt vervaardigd met de exacte nominale afmeting. De hartafstand heeft een fabricagetolerantie, de tanddikte heeft een tolerantie en de steekdiameter van het tandwiel heeft een tolerantie. Speling is bedoeld om de meest ongunstige combinatie van deze toleranties op te vangen zonder dat de tanden elkaar raken — de minimale speling is ontworpen om de maximale tolerantie te overschrijden.
De EHL-oliefilm tussen de niet-aangedreven tandflanken (de slappe kant van de vertanding) moet voldoende speling hebben om te voorkomen dat er olie onder de stationaire flankdruk wordt uitgeperst. Bij hoge snelheden spiraalvormig tandwiel Bij aandrijvingen kan onvoldoende speling aan de slappe kant leiden tot drukschommelingen in de oliefilm, wat bijdraagt aan geluidsoverlast.
Kleine slijtagepartikels en verontreinigingsdeeltjes in de tandwielolie moeten zonder problemen door de contactloze flankzone kunnen passeren. Tandwielen met een zeer kleine speling zijn gevoelig voor door deeltjes veroorzaakte blokkades, die impactbelastingen veroorzaken wanneer het deeltje wordt uitgestoten – een reden waarom een kleine speling belangrijk is. spiraalvormig tandwiel Ook voor deze toepassingen is een zeer fijne oliefiltratie vereist.
Hoe speling wordt gecontroleerd: tanddikte en hartafstand.
Tegenreactie in een spiraalvormig tandwiel De speling tussen twee tandwielen wordt bepaald door twee onafhankelijke variabelen: de tanddikte van elk tandwiel (gemeten in het normale vlak als normale koordtanddikte s_n) en de werkelijke hartafstand waarop het tandwielpaar is gemonteerd. De relatie tussen deze variabelen en de resulterende speling is als volgt:
j_n = (s_n_nominaal − s_n_werkelijk_tandwiel − s_n_werkelijk_gear) × cos α_n
In de praktijk wordt speling voornamelijk geregeld door een tanddikte te specificeren. afwijking ten opzichte van de nominale waarde — waardoor de tandwieltanden iets dunner zijn dan de ideale nominale dikte van een evolvente. DIN 3967 biedt een gestandaardiseerd systeem van tolerantieklassen voor tanddikte, die definiëren hoeveel dunner de werkelijke tand mag zijn ten opzichte van de nominale waarde.
DIN 3967 Tolerantiesysteem voor tanddikte
DIN 3967 specificeert de tolerantie voor de tanddikte van een spiraalvormig tandwiel als twee afwijkingen van de nominale tanddikte: de bovenste afwijking A_s (hoeveel dunner de maximaal toegestane tanddikte is dan nominaal) en de onderste afwijking A_i (hoeveel dunner de minimaal toegestane tanddikte is). Zowel A_s als A_i zijn negatief (de werkelijke tand is altijd dunner dan nominaal om speling te garanderen). De tolerantie voor de tanddikte T_s = A_s − A_i.
| DIN 3967 Klasse | Beschrijving | Typisch j_n-bereik (bij Mn=5, α_n=20°) | Sollicitatie |
|---|---|---|---|
| d (heel groot) | Zeer ruime spelingtolerantie | 0,30–0,60 mm | Zware, trage industriële aandrijvingen; grote temperatuurschommeling; eenvoudige montage |
| e (groot) | Grote tegenreactie | 0,20–0,40 mm | Standaard industriële tandwielkasten (kraantakels, transportbanden, pompen) |
| f (normaal) | Normale speling | 0,14–0,28 mm | Algemene machines, standaard gesloten tandwielkasten — de meest voorkomende specificatie |
| g (smal) | Kleinere terugslag | 0,08–0,18 mm | Precisiemachines, werktuigmachines (niet-positioneringsassen) |
| h (strak) | Strak — nul tot minimaal | 0,00–0,10 mm | CNC-positioneringsassen, draaitafels, registratieaandrijvingen voor drukpersen, servo-toepassingen met omkeerfunctie. |
Standaard speling versus strakke speling: wanneer is welke geschikt?
Detail van een spiraalvormige tandwielvertanding — speling is de opening tussen de niet-aangedreven flanken (de slappe zijde) wanneer de aangedreven flanken contact maken. Deze wordt bepaald door de werkelijke tanddikte ten opzichte van de nominale dikte, gemeten als de normale koordtanddikte s_n op de steekcirkel.
Standaard speling (DIN 3967 Klasse e/f) — Aandrijfassen
De standaardspeling (klasse e of f in DIN 3967) is de juiste specificatie voor de overgrote meerderheid van de gevallen. spiraalvormig tandwiel Aandrijfmechanismen voor krachtoverbrenging — kranen, transportbanden, compressoren, pompen, ventilatoren en algemene gesloten tandwielkasten. Bij klasse f (normaal) biedt de speling van circa 0,1–0,25 mm voldoende ruimte voor thermische uitzetting, houdt rekening met fabricagetoleranties en zorgt ervoor dat de smeerfilm correct functioneert. Standaard speling veroorzaakt geen operationele problemen bij aandrijvingen die slechts in één richting draaien of slechts zelden van richting veranderen — de speling is te klein om hoorbaar te zijn bij langzame of onregelmatige omkering.
Strakke speling (DIN 3967 Klasse g/h) — Wanneer het ertoe doet
Een kleine speling is vereist in twee specifieke toepassingscategorieën, die beide betrekking hebben op spiraalvormig tandwiel paren die regelmatig van richting veranderen en waarbij de nauwkeurigheid van de hoekpositie van de uitgaande as van belang is:
- Positioneringsassen van een CNC-bewerkingsmachine: De X-, Y- en Z-assen van een CNC-machine maken gebruik van tandwiel- of kogelspindelaandrijvingen. spiraalvormige tandwielen in de servo-aandrijving. Elke speling in de tandwieloverbrenging manifesteert zich als bewegingsverlies wanneer de as van richting verandert — de motor beweegt door de speling voordat de tafel begint te bewegen, waardoor een positioneringsfout ontstaat die gelijk is aan de speling gedeeld door de overbrengingsverhouding van het gereedschap. Speling van klasse g of h (doorgaans j_n = 0,01–0,04 mm voor Mn = 2–4 tandwielen in de servo-aandrijving) beperkt dit bewegingsverlies tot onder de streefwaarde voor de herhaalbaarheid van de aspositionering (doorgaans ±1–5 µm).
- Aandrijvingen voor drukpersen en verpakkingsmachines: Bij meerkleurendrukpersen is een exacte registeruitlijning (kleur-op-kleur-uitlijning) vereist bij snelheden boven de 10.000 vellen per uur. Elke speling in de tandwieloverbrengingen die de drukcilinders aandrijven, veroorzaakt een cyclische registerfout met de omkeersnelheid van de oscillerende aandrijvingen. Spelingklasse g is standaard voor aandrijvingen van drukcilinders.
Hoe wordt tegenreactie in de praktijk gemeten?
Er worden drie praktische methoden gebruikt om dit te verifiëren. spiraalvormig tandwiel terugslag bij productie en ingangscontrole:
| Methode | Hoe het werkt | Het beste voor | Beperking |
|---|---|---|---|
| Tandwielanalysator (tanddikte) | Meet de werkelijke afwijking in tanddikte (A_s, A_i) op een tandwielanalysator; berekent de verwachte speling op basis van de metingen van beide tandwielen. | Productiecontrole; inspectie van losse tandwielen vóór montage. | Houdt geen rekening met de werkelijke variatie in hartafstand van de woning. |
| Loodgaasje (voelermaatje) in gaas | Steek een voelermaat tussen de niet-aangedreven tandflanken, waarbij de aangedreven flanken volledig contact maken; de maximale dikte van de voelermaat die erdoorheen past, is gelijk aan de speling. | Veldmeting van een gemonteerde versnellingsbak; snel en goedkoop. | Lastig voor spiraalvormige tandwielen met een grote tandbreedte (de meetpen moet contact maken over de volledige diagonale contactlijn). |
| Wijzerplaatindicator op tandwielrand | Zet één tandwiel vast; beweeg het bijbehorende tandwiel heen en weer; de totale aflezing van de indicator is gelijk aan de speling bij de steekcirkeldiameter. | Geassembleerde versnellingsbak; meet de werkelijke speling inclusief de hartafstand van de behuizing. | Vereist gelijktijdige toegang tot beide tandwielen; alleen praktisch bij open of toegankelijke tandwieloverbrengingen. |
Hoe de terugslag toeneemt gedurende de levensduur van de dienst
Als een spiraalvormig tandwiel Tijdens de levensduur van een tandwielpaar slijten beide tandflanken geleidelijk, waardoor de werkelijke tanddikte afneemt en de speling toeneemt. In een goed gesmeerde industriële tandwielkast met zachte tandflanken (QT HB 280) neemt de speling bij normale slijtage toe met ongeveer 0,005–0,020 mm per jaar bij continu gebruik onder matige belasting. Wanneer de speling ongeveer driemaal de oorspronkelijke ontwerpwaarde overschrijdt, neemt het tandwielgeluid doorgaans merkbaar toe als gevolg van de toegenomen impactkracht aan de slappe zijde bij het omkeren van de belasting, en neemt de buigspanning in de tandvoet toe door dynamische overbelasting als gevolg van de impact. Het meten van de speling is daarom een nuttige parameter voor conditiebewaking: een toenemende speling duidt op versnelde slijtage en signaleert een naderende onderhoudsbehoefte.
Het specificeren van speling op een tekening van een spiraalvormig tandwiel
De speling wordt gespecificeerd op een spiraalvormig tandwiel De tekening moet de afwijkingsklasse voor de tanddikte aangeven volgens DIN 3967. De correcte tekeningnotatie staat in de tandwielgegevenstabel als volgt:
Tanddikteafwijkingsklasse: DIN 3967 − [spelingklasse][tolerantieklasse]
Voorbeeld: DIN 3967 − ef (spelingklasse e, tanddiktetolerantie f)
De twee tekens specificeren: het eerste is de spelingklasse (a tot en met d = groot; e, f = normaal; g, h = klein), en het tweede is de tolerantie voor de tanddikte (hoe breed de band is tussen de maximale en minimale tanddikte). Gangbare specificaties voor spiraalvormige tandwielen: DIN 3967 − ef (normale industriële toepassing), DIN 3967 − fg (precisie industriële toepassing), DIN 3967 − gh (servo/positionering).
Korea Ever-Power — Terugslag gespecificeerd en geverifieerd bij elke bestelling
Korea Ever-Power grond spiraalvormig tandwiel — De afwijking in tanddikte volgens DIN 3967 wordt gemeten met de tandwielanalysator en vermeld in het inspectiecertificaat. Bevestiging van de spelingklasse is standaard inbegrepen bij elke precisiebestelling.
Korea Ever-Power specificeert de juiste DIN 3967-spelingklasse voor elk product. spiraalvormig gesneden tandwiel bestelling — bevestiging van de juiste klasse voor het type toepassing (standaard krachtoverbrenging versus positioneringsservo) en verificatie van de werkelijke afwijking in tanddikte door middel van een tandwielanalysatormeting. Als directe fabrikant van spiraalvormige tandwielenDe spelingklasse wordt bevestigd in het inspectiecertificaat dat bij elke bestelling wordt meegeleverd.
Veelgestelde vragen
Nee — de DIN-nauwkeurigheidsklasse (DIN 3962) en de spelingklasse (DIN 3967) zijn onafhankelijke specificaties. Een tandwiel kan DIN-nauwkeurigheidsklasse 5 zijn met standaardspeling (klasse e/f), of DIN-nauwkeurigheidsklasse 8 met geringe speling (klasse g/h). De nauwkeurigheidsklasse bepaalt hoe goed het tandprofiel, de spoed en de steek overeenkomen met de ideale geometrie; de spelingklasse bepaalt hoe dun de werkelijke tand is ten opzichte van de nominale dikte. Beide moeten op de tekening worden gespecificeerd — de ene sluit de andere niet uit.
Wanneer een spiraalvormig tandwiel Naarmate de versnellingsbak opwarmt, zet de behuizing uit, waardoor de hartafstand toeneemt. Omdat de speling j_n ∝ (C − C_design) geldt voor een gegeven tanddikte, neemt de speling toe naarmate C groter wordt. De tandwielen zelf zetten ook uit, maar de hartafstand van de behuizing neemt proportioneel meer toe dan de steekdiameters van een typisch stalen tandwiel in een gietijzeren behuizing. Dit komt doordat de behuizing bij bedrijfstemperatuur een grotere lengte heeft (200 mm hartafstand versus 40 mm tandwielradius). Dit betekent dat de speling bij bedrijfstemperatuur altijd groter is dan bij koude montage. Daarom moet de minimale speling worden ontworpen bij bedrijfstemperatuur, niet bij koude montage.
Echte spelingvrije werking is niet haalbaar in een standaard enkelvoudige configuratie. spiraalvormig tandwiel paar vanwege fabricagetoleranties en eisen ten aanzien van thermische uitzetting. Wat haalbaar is: anti-terugslag. spiraalvormig tandwiel Tandwielparen maken gebruik van een veerbelaste axiale voorspanning om de speling op te vangen. Eén tandwiel wordt axiaal in tweeën gesplitst, en een veer duwt de ene helft tegen het andere tandwiel om de speling aan de slappe kant te elimineren. Deze aanpak zorgt voor een speling die vrijwel nul is bij positioneringstoepassingen, ten koste van een hogere slijtage van de tandflanken door de constante voorspanning en een groter verlies aan aandrijfkoppel door de wrijving van de voorspanning.
Voor de meeste algemene industriële stroomoverdracht spiraalvormig tandwiel Vervangingen — kraanliften, transportbandaandrijvingen, pomptandwielkasten, ventilatoraandrijvingen — DIN 3967 klasse e (groot) of klasse f (normaal) is geschikt. Klasse e heeft de voorkeur wanneer de originele tandwielkast versleten is en de werkelijke hartafstand iets groter is dan de nominale afstand (waardoor er minder speling is dan bij een nieuwe behuizing). Klasse f is standaard voor nieuwe behuizingen en vervangende tandwielen in goede behuizingen. Specificeer klasse g of h alleen als de toepassing bevestigd is als servo- of positioneringsaandrijving — een kleinere speling dan nodig leidt tot montageproblemen en versnelde slijtage zonder enig operationeel voordeel.
Specificeer de juiste spelingklasse voor uw spiraalvormige tandwiel.
Geef uw toepassingstype, het bedrijfstemperatuurbereik en of de aandrijving onder belasting omkeert op. Korea Ever-Power bevestigt de juiste DIN 3967-spelingklasse, specificeert deze op de productietekening en controleert de werkelijke afwijking van de tanddikte door middel van een tandwielanalysatormeting bij elke bestelling.
DIN 3967 klassen a t/m h · Tanddiktemeting met tandwielanalysator · Spelingcertificaat · Minimale bestelhoeveelheid: 1 stuk
Redacteur: Cxm
