Wormwieloverbrenging Lagerselectie — Berekening van de stuwkrachtbelasting, de radiale belasting en de L10-levensduur

Ja. Een spiraalvormige tandwieloverbrenging voegt weliswaar een radiale kracht toe aan de wormas, maar ook een axiale kracht. De tangentiële kracht Ft_hel van het spiraalvormige tandwiel werkt tangentieel in de vertanding en draagt ​​bij aan de radiale belasting van de wormas. De axiale kracht Fa_hel van het spiraalvormige tandwiel werkt axiaal op de wormas en wordt, afhankelijk van de draairichting van de spiraal, bijgeteld of afgetrokken van de axiale stuwkracht Fa1 van de wormas. Bij dezelfde draairichting tellen de krachten op; bij tegengestelde draairichting trekken ze elkaar af. Controleer altijd het teken van de gecombineerde axiale kracht voordat u de axiale capaciteit van het vaste lager selecteert. Een spiraalvormige tandwieloverbrenging met dezelfde draairichting als de wormdraad kan de totale axiale belasting van de wormas aanzienlijk verhogen.

Ja, en voor zware wormwielaandrijvingen (D3-D4, hoog uitgangskoppel) worden kegellagers vaak verkozen boven hoekcontactkogellagers voor de vaste lagerpositie. Kegellagers hebben een hogere radiale en axiale capaciteit dan hoekcontactkogellagers met een equivalente boringdiameter, en ze zijn beter geschikt voor vervuilde omgevingen omdat rolcontact een hogere rolbelasting op de deeltjesverontreiniging veroorzaakt dan kogelcontact. Bij de installatie van een kegellager moet een voorspanning of werkspeling worden ingesteld. Dit is een complexere instelprocedure dan bij hoekcontactkogellagers in een rug-aan-rug-opstelling, maar biedt een superieure capaciteit en robuustheid voor veeleisende toepassingen.

De effectieve spanning van de V-riem (de kracht die koppel produceert) is gelijk aan het motorkoppel gedeeld door de straal van de riemschijf: F_effectief = T_motor / r_riemschijf. De totale riemspanning die radiaal op de as wordt uitgeoefend, is de vectorsom van de spanning aan de strakke zijde T1 en de spanning aan de slappe zijde T2: F_riem = T1 + T2. Voor een V-riemoverbrenging geldt T1/T2 = e^(mu_V x theta), waarbij mu_V de wrijvingscoëfficiënt van de V-riem is (~0,4-0,5) en theta de omwikkelhoek. Een conservatieve benadering voor de berekening van de lagerbelasting: F_riem = 2,5 x F_effectief voor een normaal gespannen V-riemaandrijving. Deze riemkracht werkt radiaal op de middellijn van de riem op de as en wordt opgeteld bij de radiale kracht in de vertanding. De gecombineerde radiale kracht Fr_totaal voor de lagerberekening is de vectorsom van F_riem en Fr_vertanding, afhankelijk van de hoek tussen beide.

Bij de juiste lagerkeuze (hoekcontactkogellagers voor de wormas, correcte berekening van de gecombineerde belasting, correcte montage) moet de beoogde L10-levensduur van het lager overeenkomen met of langer zijn dan de levensduur van de tandwieloverbrenging – doorgaans 15.000-30.000 uur voor industriële aandrijvingen. Als de levensduur van het lager aanzienlijk korter is dan die van de tandwielen, is de lagerspecificatie onjuist of de montage incorrect. In de praktijk zijn lagerfalen in wormwieloverbrengingen bijna altijd toe te schrijven aan een van de volgende drie oorzaken: verkeerd lagertype (DGBB waar hoekcontact vereist is), incorrecte belastingberekening (externe belastingen niet meegenomen) of incorrecte montage (beide lagers vastgezet, wat thermische spanning veroorzaakt). Een correct gespecificeerd en gemonteerd lager in een wormwieloverbrenging zou gedurende de levensduur van de tandwieloverbrenging geen gepland vervangingsonderdeel moeten zijn.

De voorspanning is afhankelijk van de lagergrootte, de belasting en het toerental. De algemene richtlijn is: gemiddelde voorspanning (doorgaans 1-3% van de basis dynamische belastingsklasse C) voor industriële wormwielaandrijvingen bij normale snelheid (wormas 500-1500 tpm). Lichte voorspanning voor hogesnelheidsaandrijvingen (wormas boven 1500 tpm) om overmatige warmteontwikkeling door rolcontact van het lager onder voorspanning te voorkomen. Zware voorspanning voor toepassingen met hoge stijfheidseisen (precisie-robotgewrichten, positioneringssystemen) waarbij asdoorbuiging onder belasting tot een minimum moet worden beperkt. Voorspanning kan worden aangebracht via lagerafstandhouders tussen de binnenringen, via veerringen of via het aanhaalmoment van de montagemoer. Raadpleeg de voorspanningstabel van de lagerfabrikant voor de specifieke lageraanduiding en het astoerental.

Ja, vrijwel zeker. Lagergeluid in een wormwieloverbrenging heeft een duidelijk ander karakter dan tandwielgeluid: lagergeluid produceert doorgaans een breedbandig gerommel of gesis dat toeneemt met de snelheid, in plaats van het tonale geluid op de vertandingsfrequentie en de harmonischen daarvan dat tandwielproblemen veroorzaken. Om onderscheid te maken: bereken de vertandingsfrequentie (toerental wormas x z1 / 60 Hz). Als de dominante geluidsfrequentie meebeweegt met de assnelheid, maar NIET op de vertandingsfrequentie of de harmonischen daarvan ligt, komt het geluid van contact tussen de rolelementen in de lagers en niet van tandwieloverbrenging. De specifieke defectfrequenties van de lagers (binnenring BPFI, buitenring BPFO, rolelement BSF) kunnen, indien beschikbaar, worden berekend aan de hand van de lagergeometrie, wat een nog specifiekere identificatie mogelijk maakt.

De verticale oriëntatie van de wormas verandert de richting van de zwaartekrachtcomponent ten opzichte van de as. In verticale oriëntatie werkt het gewicht van de wormas naar beneden langs de as, waardoor de axiale lagerbelasting op het onderste lager toeneemt en de belasting op het bovenste lager mogelijk afneemt. Voor verticale assen geldt: het onderste lager moet het vaste (druk)lager zijn, dat zowel de axiale druk Fa1 van de wormas als de naar beneden werkende component van het asgewicht kan dragen. Het bovenste lager is het zwevende lager. Controleer of de zwaartekrachtcomponent van het asgewicht is meegenomen in de berekening van de axiale belasting voor het onderste vaste lager. Voor een wormas bij module M5 kan het asgewicht 3-8 kg bedragen, wat resulteert in een axiale belasting van 30-80 N door de zwaartekracht. Dit is klein in vergelijking met typische drukbelastingen van enkele kN, maar moet wel worden bevestigd.

Hoekcontactkogellagers die rug-aan-rug gemonteerd zijn, vereisen nauwkeurige afmetingen van de asschouder en boringen in het lagerhuis voor een correcte passing. Kritische parameters: de hoogte van de asschouder moet tussen 50% en 80% van de hoogte van de binnenring van het lager liggen om een ​​voldoende contactoppervlak te garanderen zonder de rolelementen te hinderen. De diameter van de asschouder mag de buitendiameter van de binnenring niet overschrijden. De tolerantie van de boring in het lagerhuis moet H7 zijn voor roterende belasting van de binnenring van de as (wat van toepassing is op de wormas), waarbij een lichte speling wordt toegestaan ​​om rotatie van de binnenring op de as onder belasting te voorkomen. Buitenring in het lagerhuis: K7-tolerantie voor vaste lagers, H7 of J7 voor zwevende lagers. Vetvulling voor wormaslagers: 1/3 tot 1/2 van de vrije ruimte in de lagerhuisholte; meer dan dit veroorzaakt oververhitting door viskeuze wrijving.