Drie soorten asuitlijningsfouten en hun effecten op spiraalvormige tandwielen
Het ideaal spiraalvormig tandwiel Het tandwielpaar werkt met de hartlijnen van de twee assen perfect parallel en in hetzelfde vlak (op de ontwerphartafstand), en zonder relatieve axiale verplaatsing tussen de breedtes van de tandwielvlakken. Elke afwijking van deze ideale situatie creëert een uitlijnfout die de contactdrukverdeling verstoort. Er kunnen drie verschillende soorten uitlijnfouten onafhankelijk van elkaar of in combinatie voorkomen:
De hartlijnen van de twee assen zijn parallel, maar de afstand ertussen verschilt van de ontwerphartafstand C. Als de werkelijke hartafstand kleiner is dan de ontwerphartafstand, neemt de speling af en kan het tandwielpaar vastlopen. Als de hartafstand groter is, neemt de speling toe en verandert de lastverdeling tussen de tandparen. Een afwijking van 0,1 mm in de hartafstand van een M5-tandwielpaar verandert de speling met ongeveer 0,07 mm – binnen de tolerantie van de DIN 3967-norm klasse e/f.
De hartlijnen van de assen zijn niet parallel; ze komen samen of lopen uiteen over de breedte van het tandvlak. Hoekafwijking zorgt ervoor dat de contactzone zich aan één uiteinde van de tand concentreert: het uiteinde waar de spleet het kleinst is, draagt de volledige overgedragen belasting, terwijl het andere uiteinde onbelast blijft. De resulterende randbelasting verhoogt de contactspanning tot ver boven de ontwerpwaarde. Zelfs een hoekafwijking van slechts 0,02 mm/100 mm kan een merkbare randbelasting veroorzaken in een precisie-tandwiel van DIN-klasse 5. spiraalvormig tandwiel.
Eén tandwiel is axiaal verschoven ten opzichte van zijn partner, waardoor de breedtes van de twee tandwielen niet volledig overlappen. Deze afwijking vermindert de effectieve breedte van de tandwielen in vertanding, waardoor de contactspanning toeneemt met de verhouding tussen de volledige breedte van de tandwielen en de effectieve vertandingsbreedte. Bij een tandwiel met een tandbreedte van 100 mm en een axiale verschuiving van 5 mm is de effectieve tandbreedte 95 mm – een vermindering van het draagvermogen met 5%. Bij een tandbreedte groter dan 10% wordt de randbelasting door de blootliggende tandhoek een belangrijke bron van vermoeidheid.
Toelaatbare uitlijningstoleranties voor spiraalvormige tandwielen
De toelaatbare hoekafwijking voor een spiraalvormig tandwiel Het paar is direct gekoppeld aan de DIN-spoedafwijkingstolerantie (Fβ) van het tandwiel, omdat hoekafwijking hetzelfde contacteffect veroorzaakt als spoedafwijking: een systematische verschuiving van de contactzone naar één uiteinde van het vlak. De totale tolerantie voor uitlijningsfouten moet binnen de tolerantieband blijven, rekening houdend met zowel de spoedafwijking van het tandwiel tijdens de fabricage als de door de behuizing veroorzaakte uitlijningsfouten.
| DIN-nauwkeurigheidsklasse | Typische Fβ-tolerantie (M5, b=100mm) | Maximale toegestane hoekafwijking | Maximale afwijking van de hartafstand |
|---|---|---|---|
| DIN Klasse 5 (geslepen, precisie) | 8 µm | 0,008 mm / 100 mm (8 µm/100 mm) | ±0,03 mm ten opzichte van de nominale C-waarde. |
| DIN Klasse 6 (aarding, standaard) | 12 µm | 0,012 mm / 100 mm | ±0,05 mm |
| DIN-klasse 7 (precisiegefreesd) | 18 µm | 0,018 mm / 100 mm | ±0,08 mm |
| DIN Klasse 8 (standaard vertanding) | 25 µm | 0,025 mm / 100 mm | ±0,12 mm |
Laseruitlijningsprocedure voor assen van tandwielaandrijvingen
Controle van de paralleliteit van de boringen in de tandwielkast — de uitlijning van de boringen in de tandwielkast bepaalt de werkelijke hoekafwijking die door de spiraalvormig tandwiel paar. Nauwkeurige bewerking van de behuizing en laseruitlijning tijdens de installatie dragen beide bij aan het binnen de Fβ-tolerantielimiet blijven.
Laseruitlijningssystemen (zoals PRÜFTECHNIK ROTALIGN of vergelijkbare systemen) meten de werkelijke asposities in twee vlakken tegelijk, waardoor zowel de parallelle offset als de hoekafwijking in horizontale en verticale richting wordt verkregen. Voor een spiraalvormig tandwiel Bij de installatie van de aandrijving doorloopt de uitlijningsprocedure vier stappen:
Voorafgaande voetcontrole
Controleer vóór elke meting of alle vier de machinevoeten stevig en gelijkmatig contact maken met de basis. Een losse voet (één voet maakt geen volledig contact) zorgt ervoor dat het frame verdraait wanneer de bouten worden aangedraaid, waardoor een reproduceerbare afwijking ontstaat die tijdens de meting lijkt te variëren. Controleer alle voeten met vulplaatjes van <0,05 mm — er mag geen speling zijn tussen de voeten.
Meet de huidige toestand bij koude temperaturen.
Monteer de laserkoppen op beide assen; draai ze naar drie posities (9, 12 en 3 uur); laat het systeem de huidige parallelle offset en hoekafwijking berekenen. Noteer de koude uitlijningstoestand vóór elke correctie — dit is de basislijn voor het berekenen van de correctie voor thermische uitzetting.
Pas thermische uitzettingscorrectie toe
Voer de berekende thermische uitzettingscompensatie in (coëfficiënt van het behuizingsmateriaal × hartafstand × temperatuurstijging), zodat het systeem een koude uitlijningstoestand nastreeft die correct is bij bedrijfstemperatuur. Voor een gietijzeren behuizing met een hartafstand van 200 mm en een temperatuurstijging van 50 °C: verticale thermische uitzetting = 11 µm/m × 0,2 m × 50 °C = 0,11 mm — hiermee moet vooraf rekening worden gehouden bij de koude uitlijning.
Corrigeer en controleer
Voer vulplaatjescorrecties uit zoals aangegeven door het lasersysteem. Herhaal de meting totdat zowel de parallelle afwijking als de hoekafwijking binnen de tolerantie van de bovenstaande tabel vallen. Controleer of de uiteindelijke kouduitlijningswaarden binnen de tolerantie vallen voor de gespecificeerde DIN-klasse. spiraalvormig tandwiel paar. Documenteer en onderteken voordat u onder belasting gaat werken.
Loodkroonvorming — De technische compensatie voor resterende uitlijningsfouten
Zelfs na nauwkeurige laseruitlijning introduceert de asverbuiging onder bedrijfsbelasting een resterende hoekafwijking die niet aanwezig was tijdens de kouduitlijningsmeting. Voor een tandwielas met diameter d en lengte L (tussen de lagers) die een tangentiële kracht F_t overbrengt, is de hoekverbuiging onder belasting:
θ_afbuiging ≈ F_t × L² / (3 × E × I) [radialen, waarbij I = π × d⁴ / 64]
Deze door afbuiging veroorzaakte hoekafwijking verschuift de contactzone naar één uiteinde van het tandvlak – precies hetzelfde effect als een hoekafwijking door onjuiste installatie. De kroonvorming van de tand (een opzettelijke parabolische curve op de tandspoed, waarbij het middelpunt van het tandvlak doorgaans 5–20 µm iets hoger ligt dan de uiteinden) compenseert deze afbuiging: onder bedrijfsbelasting drukt de afbuiging de kroonvormige tand in volledig contact in plaats van randcontact. De optimale kroonvorming is gelijk aan de voorspelde maximale door afbuiging veroorzaakte contactverschuiving bij het nominale koppel – berekend op basis van de asgeometrie en de overgedragen belasting. Korea Ever-Power slijpt het gespecificeerde kroonprofiel op de tandspoed tijdens de HÖFLER-slijpcyclus, wat in de tandspoedmeting van de tandwielanalysator wordt gekwantificeerd als een vloeiende parabolische afwijking van een rechte spoed.
De keuze van de koppeling en de rol ervan bij het compenseren van uitlijningsfouten.
De koppeling die de motor verbindt met de spiraalvormig tandwiel De ingaande as en de koppeling aan de uitgang spelen een cruciale rol bij de vraag of een uitlijningsfout tussen de machine en de versnellingsbakbehuizing wordt opgevangen door de koppeling (correct) of via de as wordt doorgegeven aan de tandwieloverbrenging (incorrect). De drie meest relevante koppelingstypen voor spiraalvormig tandwiel schijven:
| Koppelingstype | Hoekafwijkingscapaciteit | Axiale verplaatsing | Het beste voor |
|---|---|---|---|
| starre schijfkoppeling | Bijna nul — geeft de uitlijningsfout direct door aan de tandwielas. | Bijna nul | Precisie hogesnelheidsaandrijvingen waarbij de uitlijning van as tot as met laser wordt bevestigd tot binnen de DIN Klasse 5 tolerantie; nooit als universele koppeling. |
| Flexibele kaak-/spinnenkoppeling | hoekcapaciteit van 1–2° | Matige axiale compliantie | Standaard industriële spiraalvormig tandwiel aandrijvingen waarbij een geringe uitlijningsafwijking wordt verwacht; eenvoudige vervanging van de elastomeer spin. |
| Tandwielkoppeling (gekroonde tanden) | 0,5–1,5° per element | Sommige axiale bewegingen worden gestuurd door de tandkroon. | Zware industriële en kraanaandrijvingen met een hoog koppel, waarbij een flexibele koppeling het nominale koppel niet kan overbrengen; een tandwielkoppeling compenseert een geringe uitlijningsafwijking zonder buigmomenten over te brengen. spiraalvormig tandwiel schacht |
| Cardanas | Grote hoekafwijking (5–30°) | Opgenomen door een schuifverbinding | Aandrijvingen met een grote, opzettelijke asverschuiving (hoofdaandrijvingen van walserijen, aandrijfassen van voertuigen); bij grote hoeken introduceert dit een cyclische snelheidsvariatie met tweemaal de asfrequentie. |
Korea Ever-Power — Uitlijning en loodkroonspecificatie
Korea Ever-Power specificeert de vereiste uitlijningstoleranties (hoek en parallel) voor elke installatie. spiraalvormig gesneden tandwiel De volgorde is gebaseerd op de DIN-nauwkeurigheidsklasse en de tandbreedte van het tandwiel. Voor toepassingen waarbij de asbuiging onder belasting aanzienlijk is, berekent Korea Ever-Power de optimale mate van tandkroonvorming en slijpt deze in de tandspoed als standaardfunctie op HÖFLER-slijpmachines. Als directe fabrikant van spiraalvormige tandwielenDe technische documentatie van Korea Ever-Power voor elke tandwielbestelling bevat de tolerantie voor de uitlijning tijdens de installatie, de specificatie voor de kromming van de voorloopas en het acceptabele bedrijfstemperatuurbereik. Hierdoor beschikt het installatieteam over de benodigde informatie vóór de installatie van het tandwiel, in plaats van na een defect als gevolg van randbelasting.
Veelgestelde vragen
Hoekafwijking van de as in een spiraalvormig tandwiel De aandrijving heeft een contacteffect dat gelijk is aan een systematische spoedafwijking op de tand. Bij een perfecte tandwielgeometrie, maar met een hoekafwijking van 0,02 mm/100 mm tandbreedte, verschuift de contactzone naar één tandrand – net zoals bij een tandwiel met Fβ = 20 µm. De twee effecten zijn additief: een DIN Klasse 7 tandwiel (Fβ = 18 µm tolerantie) dat is gemonteerd met een afwijking van 0,015 mm/100 mm heeft een effectieve totale spoedafwijking van ongeveer 33 µm – wat hoger is dan DIN Klasse 8. De resulterende putcorrosie lijkt identiek aan putcorrosie door fabricagefouten aan de randen; alleen de geschiedenis van de uitlijningsgegevens onthult de werkelijke oorzaak.
Ja, met beperkingen. Een grotere kroonvorm van de tandkop concentreert het contact in een kleinere breedte in het midden van het vlak, waardoor de effectieve contactlengte afneemt en de contactspanning toeneemt. Bij een uitlijningsfout van 0,02 mm/100 mm die niet kan worden gecorrigeerd door heruitlijning (bijvoorbeeld inherente buiging van de behuizing onder belasting), compenseert een kroonvorm van 15-20 µm de uitlijningsfout voldoende zonder een excessieve toename van de contactspanning. Bij een kroonvorm van meer dan 30-40 µm voor een M5-tandwiel verhoogt de kleinere contactbreedte de contactspanning zodanig dat het voordeel van de spreiding van de tandkop teniet wordt gedaan. De juiste oplossing bij een dergelijke uitlijningsfout is dan ook om de uitlijningsfout te verkleinen in plaats van de kroonvorm te vergroten.
Bij een standaard vloerstaande versnellingsbak zijn de tandwielassen horizontaal. Thermische uitzetting van de behuizing en de motorvoeten vindt plaats in alle drie de assen, maar de verticale uitzetting is het meest significant voor de uitlijning: de zwaartekracht werkt naar beneden, dus het gewicht van de machine rust op de vloersteunen. Horizontale thermische uitzetting wordt opgevangen doordat de machine over het basisframe kan schuiven zonder dat er herstellende krachten ontstaan. Verticale thermische uitzetting tilt de motoras op ten opzichte van de versnellingsbakas als beide niet gelijkmatig uitzetten, waardoor een verticale hoekafwijking ontstaat. Motorconfiguraties met een bovenliggende motor hebben andere effecten van thermische uitzetting en vereisen een specifieke analyse.
Voor een spiraalvormig tandwiel Bij een standaard spelingklasse (DIN 3967 klasse e/f) is axiale verplaatsing tussen de tandwielen acceptabel tot ongeveer 3–5% tandbreedte — voor b = 100 mm is dit een maximale axiale verschuiving van 3–5 mm voordat de blootliggende tandrandhoek een significante spanningsconcentratie veroorzaakt. In de praktijk moet de axiale druk worden opgevangen door druklagers, zodat er geen axiale verplaatsing optreedt bij de vertanding. Vrij zwevende tandwielparen (zonder druklager) zijn alleen acceptabel voor dubbele schroefvormige (visgraat) tandwielen waarbij het tandwielpaar axiaal zelfcentreert.
Documentatie over uitlijningstoleranties bij elke bestelling van spiraalvormige tandwielen
Korea Ever-Power levert bij elke bestelling van precisie-schroefdraadtandwielen toleranties voor installatie-uitlijning, specificaties voor de kromming van de schroefdraad en richtlijnen voor thermische uitzetting. Zo beschikt het installatieteam over de benodigde informatie vóór de installatie van het tandwiel, en niet pas na een eventuele storing.
Uitlijningstolerantie · Loodkroonvorming · Berekening van thermische compensatie · Koppelingsadvies · Inbegrepen bij elke bestelling
Redacteur: Cxm
