Het belang van lagerselectie op versnellingsbakprestaties

- Oct 16, 2018-

Versnellingsbakken met grote reductie zijn ontworpen om een hoog koppel over te brengen door de hoge invoersnelheid te verlagen tot de gewenste uitvoersnelheid. Dit is de reden waarom een tandwielkast op grote schaal wordt gebruikt en een veelvoorkomend onderdeel van apparatuur door transporteurs, molens, brekers en pompen voor zware industrie.

De tandwielen in een versnellingsbak zijn nauwkeurig vervaardigd met een hoge nauwkeurigheid en vereisen getrainde technici om te monteren en te installeren. Het is niet ongebruikelijk dat een eenvoudige tandwielkast met reductie vele trappen heeft, waaronder schuine tandwielen en tandwielen voor veranderingen in rijrichting / invoerrichting, evenals meerdere tandwielen met verschillende verhoudingen om de gewenste uitvoer te bereiken.


Het doel is om de versnellingsbak zo stil mogelijk te laten werken. Om hierbij te helpen, worden tandwielen met rechte tandwielen over het algemeen bij voorkeur gebruikt als tandwielen (of kruissnijdingen) om het lawaai van de tandwielen te verminderen. We herinneren ons allemaal het 'zeuren' van onze handmatige auto's toen we achteruitgingen? In deze gevallen is achteruitrijden een tandwiel.

Spiraalvormige tandwielen zijn uitstekend voor krachtoverbrenging, duurzaamheid en stille werking, maar er is een nadeel aan dit ontwerp. Omdat deze tandwielen zijn vervaardigd met een hoek, is er altijd een resulterende axiale (stuwkracht) die aandacht vereist.

In toepassingen waarbij deze axiale belasting extreem groot wordt, worden de spiraalvormige tandwielen in tegenovergestelde richtingen gesneden, vaak 'visgraatversnellingen' genoemd. Dit ontwerp vereist:

  • 1. Verhoging van de versnellingsbak

  • 2. Meer nauwkeurigheid in montage en

  • 3. voegt extra kosten toe aan de precisie

  • In bedrijf zal dit tandwielontwerp echter niet resulteren in axiale (stuwkracht) belastingen. Bij de meer gebruikelijke spiraalvormige en schuine / rondselwielaandrijvingen moet de resulterende axiale (stuwkracht) belasting worden gedragen door de ondersteunende lagers. Vaak is de keuze van lagers gebaseerd op belastingsvermogen en theoretische levensduur, zonder een essentieel begrip van het lager en zijn fundamentele ontwerp.

  • Er zijn veel verschillende lagers verkrijgbaar, elk met een unieke set lastdragende eigenschappen. Deze kenmerken moeten duidelijk worden begrepen, samen met de kenmerken van de belasting van de toepassing voorafgaand aan de installatie. In de meeste toepassingen vereist de schacht zowel locatie als de mogelijkheid om te roteren.

  • Lagerbelastingen kunnen zuiver radiaal, zuiver axiaal of een combinatie van beide zijn. Over het algemeen hebben de meeste toepassingen een combinatie van deze twee. Lagers zijn ontworpen om verschillende belastingen te nemen, met de meeste in staat om combinaties van belastingen te accommoderen. Een kogellager is bijvoorbeeld ontworpen om radiale belastingen te kunnen opnemen, het is echter in staat om enige axiale (stuwkracht) belasting te ondersteunen en is daarom uitstekend te gebruiken in een elektrische motor, omdat dit lager de rotor positief zal plaatsen. In dit voorbeeld zal er ook enige thermische groei van de schacht zijn. Om het risico van het dragen van 'cross-locatie' te voorkomen, kan een cilindrisch rollager worden gebruikt. Dit type lager is verkrijgbaar in vele configuraties. Het kan worden gebruikt omdat er configuraties zijn die axiale verplaatsing binnen het lager zelf mogelijk maken, terwijl de radiale belasting wordt gehandhaafd.

  • Sommige lagers zijn ook ontworpen om uitlijning toe te staan. Dit kan gunstig zijn wanneer er een mogelijkheid bestaat om te huisvesten om de as onnauwkeurig te maken, of een mogelijkheid van asverbuiging. Vergelijkbaar met het ontwerp met rechte tandwielen hebben deze lagers voor- en nadelen.

  • In het geval van sferische rollagers is het vermogen om uit te lijnen en rotatie toe te laten zonder het belastingsvermogen te compromitteren uitstekend. Deze lagers zijn een uitstekend ontwerp voor gebruik in een transportschijf omdat er altijd moeilijkheid is om een nauwkeurige uitlijning te handhaven en de toegepaste radiale belasting is meestal hoog. Verder hebben deze lagers ook het vermogen om de as te 'lokaliseren' door kleine axiale (stuwkracht) belastingen te accommoderen.

  • Het nadeel, of het nadeel, van een bollagers is dat het interne ontwerp een compromis is voor de rolefficiëntie. Stel je voor dat je probeert een wijnvat van een heuvel af te rollen - het is onwaarschijnlijk dat hij rechtdoor rolt. Hetzelfde gebeurt binnen het bollager - de rollende elementen hebben de neiging te schuiven en te glijden, waardoor de bedrijfstemperaturen stijgen. Het kritieke onderdeel dat de uitlijning van het wentelelement handhaaft, is de kooi. Zonder de kooi kunnen de rollende elementen gemakkelijk scheeftrekken, wat resulteert in een catastrofaal falen.

  • De rollende inefficiënties van een bollager kunnen eenvoudig worden vergeleken aan de hand van de snelheidswaarden in elke catalogus met lagerfabrikanten. Bekijk de snelheden van lagers van dezelfde totale grootte - ID, OD en breedte. Vergelijk deze snelheid voor kogellagers, cilindrische rollagers, zelfs kegellagers en het is zeer waarschijnlijk dat de snelheidswaarde voor het sferische rollager aanzienlijk lager zal zijn.

  • Waarom? Snelheidswaarden zijn gebaseerd op een norm die een specifieke belasting vereist, waarbij het lager in staat is om een voorgeschreven temperatuur aan deze 'beperkende' snelheid aan te houden. Sommige fabrikanten hebben 'referentiesnelheden' die verschillen van de 'beperkende snelheid. De meting is echter fundamenteel hetzelfde. Versnellingsbakken hebben vaak sferische rollagers die zijn geïnstalleerd op tragere snelheidsreductiekokers, wat interessant is vanuit het perspectief van lagers.

  • Versnellingsbakken zijn nauwkeurig qua ontwerp. Gear mesh, speling en uitlijning zijn van cruciaal belang voor de levensduur en betrouwbare werking. Het asontwerp moet deze nauwkeurigheid behouden zonder doorbuiging. De uitlijning van de boring van de behuizing moet ervoor zorgen dat de as de nauwkeurigheidseisen voor de tandwielkast behoudt.

  • Gezien deze nauwkeurigheidsbeperkingen lijkt er een gebrek te zijn aan fundamentele kennis van lageringstechnieken bij het selecteren van lagers. De toepassing vereist niet de mogelijkheid om uit te lijnen. Er is waarschijnlijk een resulterende axiale (stuwkracht) belasting en de versnellingsscheidende krachten zijn onvoldoende om de minimale belasting van de lagerbelasting te handhaven om het rolcontact te behouden. De inwendige rolinefficiënties en onvoldoende radiale belasting kunnen worden gecombineerd met axiale (stuw) belasting om te leiden tot vroegtijdig lagerfalen. Een lager dat ideaal is voor een transportpoelie die wordt gebruikt in een versnellingsbaktoepassing, is misschien niet de beste optie.

  • Een lager dat specifiek is ontworpen om de mogelijkheid te bieden om een combinatie van radiale en axiale (stuwkracht) belasting te accommoderen, samen met een belasting die de minimale belastingsvereisten handhaaft, kan worden overwogen. Het kegelrollager is vaak een uitstekend alternatief als de lagers van de kogellagers vroegtijdig uitvallen of als ze niet voldoende levensduur bieden bij versnellingsbaktoepassingen.