Spiraalvormige kegeltandwielen versus rechte kegeltandwielen: een technische vergelijking van commutators voor stroomverdeling met meerdere uitgangen

1. Inleiding: de uitdaging van stroomdistributie in complexe machines

Moderne industriële machines werken zelden met een enkele bewegingsas. Voor een verpakkingsmachine kunnen meerdere transportbanden tegelijkertijd nodig zijn. Een drukpers heeft een gecoördineerde rotatie van meerdere rollen nodig. Een geautomatiseerde assemblagelijn vereist gesynchroniseerde beweging over meerdere werkstations. In elk geval moet een enkele krachtbron meerdere uitgaande assen aandrijven, vaak onder verschillende hoeken georiënteerd.

De commutator met spiraalvormige kegeltandwielen lost deze uitdaging op het gebied van energieverdeling op. Deze gespecialiseerde versnellingsbak accepteert input van één motor en levert output aan twee of meer assen, meestal haaks op de input. De commutator verandert de draairichting terwijl het vermogen tussen de uitgangen wordt verdeeld. Het is het essentiële onderdeel dat ervoor zorgt dat complexe machines met één enkele aandrijving kunnen functioneren.

Dit artikel biedt een uitgebreide technische vergelijking van commutatoren met spiraalvormige kegeltandwielen en alternatieven met rechte kegeltandwielen. We zullen de geometrie van de tandwielen, de efficiëntie, het geluid, het laadvermogen en de uitgangsconfiguraties onderzoeken. Voor mechanische ontwerpers en inkoopprofessionals dient deze gids als referentie voor het selecteren van de juiste commutator voor verschillende snelheids-, koppel- en precisievereisten.

2. Definiëren van de commutator met spiraalvormig kegeltandwiel

Een commutator met spiraalvormige kegelwielen is een haakse versnellingsbak die het vermogen verdeelt van een enkele ingaande as naar meerdere uitgaande assen. De term commutator verwijst naar het vermogen van het apparaat om de richting van de stroomstroom te veranderen of te pendelen. De kegelvormige tandwielen zijn de kritische interne componenten die koppel overbrengen tussen elkaar kruisende assen.

De basisconstructie van een commutator met spiraalvormige kegelwielen bestaat uit een behuizing, twee of meer kegeltandwielen gemonteerd op de ingaande en uitgaande assen, en lagers om de assen te ondersteunen. De ingaande as draagt ​​een conisch tandwiel dat in ingrijping is met de conische tandwielen op de uitgaande assen. Wanneer de ingaande as draait, drijft deze tegelijkertijd de uitgaande assen aan.

De geometrie van het spiraalvormige kegeltandwiel onderscheidt deze commutator van ontwerpen met rechte schuine randen. Spiraalvormige kegeltandwielen hebben gebogen, schuine tanden die geleidelijk in elkaar grijpen in plaats van in één keer over de volledige lengte. Deze kromming, vergelijkbaar met spiraalvormige tandwielen in aandrijvingen met parallelle assen, zorgt voor een soepelere werking, een hoger laadvermogen en een stillere werking.

De commutator uit de TD-serie accepteert, als representatief voorbeeld, invoer aan één uiteinde en levert uitvoer aan twee uiteinden. De uitgangsrichting kan in dezelfde of in tegengestelde richting zijn, afhankelijk van hoe de tandwielen zijn gerangschikt. Meerdere uitvoeropties omvatten uitvoer met massieve as, holle as met spie en holle as zonder spie.

De behuizing van een hoogwaardige commutator met kegelwieltandwielen is doorgaans van geanodiseerd aluminium of gietijzer. Anodiseren biedt corrosieweerstand en oppervlaktehardheid. De behuizing moet stijf zijn om de uitlijning van de tandwielen onder belasting te behouden. Flexibele behuizingen maken een verkeerde uitlijning van de tandwielen mogelijk, wat leidt tot lawaai, slijtage en voortijdige uitval.

3. Vergelijking één: spiraalvormige kegeltandwielen versus rechte kegeltandwielen

Het fundamentele verschil tussen spiraalvormige en rechte kegeltandwielen ligt in de tandgeometrie. Dit verschil heeft invloed op vrijwel elk prestatiekenmerk.

Rechte kegeltandwielen hebben tanden die recht zijn en taps toelopen naar het tandwielcentrum. Wanneer de tandwielen correct zijn geplaatst, grijpen de tanden over hun volledige lengte gelijktijdig in elkaar. Dit plotselinge volledige contact veroorzaakt schokbelastingen, die geluid en trillingen veroorzaken. Rechte kegeltandwielen zijn eenvoudiger te vervaardigen en goedkoper. Ze zijn echter beperkt tot gematigde snelheden en belastingen.

Spiraalvormige kegeltandwielen hebben tanden die gebogen zijn en onder een hoek ten opzichte van de tandwielas zijn gesneden. Het tandcontact begint aan het ene uiteinde van de tand en verloopt over het tandvlak terwijl de tandwielen draaien. Deze geleidelijke inschakeling elimineert de plotselinge impact van rechte kegeltandwielen. Het resultaat is een soepelere werking, minder geluid en hogere toegestane snelheden.

In de onderstaande tabel worden commutatoren met spiraalvormige en rechte kegeltandwielcommutators vergeleken met de belangrijkste parameters.

Voor toepassingen die hoge snelheden, continue bedrijfscycli of gebruik in geluidsgevoelige omgevingen vereisen, zoals medische apparatuur of kantoorautomatisering, wordt sterk de voorkeur gegeven aan schuine spiraalcommutators. Voor eenvoudige machines met lage snelheid waarbij geluid geen probleem is, kunnen rechte schuine commutatoren voldoende zijn.

4. De geometrische voordelen van spiraalvormige schuine tanden

De gebogen tandgeometrie van kegelvormige tandwielen biedt naast geluidsreductie nog verschillende technische voordelen. Door deze voordelen te begrijpen, kunnen ingenieurs de juiste commutator selecteren voor veeleisende toepassingen.

Het eerste voordeel is een hogere contactverhouding. De contactverhouding verwijst naar het gemiddelde aantal tanden dat op enig moment in contact is. Rechte kegeltandwielen hebben doorgaans een contactverhouding tussen 1,0 en 1,5. Spiraalvormige kegeltandwielen bereiken contactverhoudingen van 2,0 of hoger. De hogere contactverhouding betekent dat ten minste twee tanden altijd de belasting delen, waardoor de spanning op elke tand wordt verminderd.

Het tweede voordeel is een verbeterde verdeling van de belasting over het tandvlak. De gebogen tandvorm zorgt ervoor dat de belasting gelijkmatiger wordt verdeeld van de teen tot de hiel van de tand. Deze gelijkmatige verdeling vermindert piekspanningsconcentraties die tandvermoeidheid en putjes kunnen veroorzaken.

Het derde voordeel is de mogelijkheid om de versnellingen nauwkeurig te laten passen. Nadat de tandwielen zijn doorgesneden en met warmte zijn behandeld, kunnen ze samen met een schuurmiddel worden gebruikt om de tandoppervlakken te slijten. Dit lepproces, dat alleen effectief is bij conische tandwielen, zorgt voor een perfecte koppeling van het tandwielpaar. Gelakte kegelvormige tandwielen lopen soepeler en stiller en hebben een langere levensduur dan niet-gelakte tandwielen.

Het vierde voordeel is een sterkere tandgeometrie. De gebogen vorm van de spiraalvormige tand zorgt voor een langere effectieve tandlengte bij dezelfde gezichtsbreedte. De langere tand biedt een grotere weerstand tegen buigspanning. Hierdoor kunnen spiraalvormige kegeltandwielen een hoger koppel overbrengen dan rechte kegeltandwielen van hetzelfde formaat en materiaal.

Voor machineontwerpers vertalen deze geometrische voordelen zich naar voordelen in de echte wereld. Een commutator met spiraalvormige kegelwielen kan kleiner en lichter zijn dan een rechte kegelcommutator voor hetzelfde koppelvereiste. Als alternatief biedt het spiraalvormig afgeschuinde ontwerp voor dezelfde maat een hogere veiligheidsmarge.

5. Vergelijking twee: enkele invoer en meerdere uitvoer versus meerdere onafhankelijke schijven

Er bestaat een fundamentele systeemontwerpkeuze tussen het gebruik van een commutator met spiraalvormige kegeltandwielen met één motor en meerdere uitgangen versus het gebruik van meerdere onafhankelijke motoren met afzonderlijke versnellingsbakken.

Bij de benadering met meerdere uitgangen met enkele ingang wordt gebruik gemaakt van één motor die een commutator aandrijft die het vermogen verdeelt over verschillende uitgangsassen. Deze aanpak is eenvoudiger voor de besturing, omdat er slechts één motor hoeft te worden bestuurd. De uitgangen zijn mechanisch gesynchroniseerd, waardoor exacte snelheidsverhoudingen tussen de assen worden gegarandeerd. Dit is essentieel voor toepassingen zoals drukpersen waarbij alle rollen met nauwkeurig gecoördineerde snelheden moeten draaien.

De aanpak met meerdere onafhankelijke aandrijvingen maakt gebruik van afzonderlijke motoren voor elke uitgaande as. Elke motor kan zijn eigen versnellingsbak hebben. Deze aanpak maakt een onafhankelijke snelheidsregeling van elke uitgang mogelijk, wat handig is wanneer verschillende assen met verschillende snelheden of op verschillende tijdstippen moeten werken. Het besturingssysteem is echter complexer en elektronische synchronisatie kan vereist zijn.

De onderstaande tabel vergelijkt deze twee benaderingen.

Voor veel industriële toepassingen wordt de voorkeur gegeven aan de enkele motor met commutatorbenadering. De kostenbesparingen door het gebruik van één motor in plaats van meerdere zijn aanzienlijk. De mechanische synchronisatie is volkomen betrouwbaar en vereist geen inspanning van het besturingssysteem. De belangrijkste beperking is dat alle uitgaande assen met dezelfde snelheid moeten draaien of met vaste verhoudingen die worden bepaald door de tandwielopstelling.

Wanneer u een Spiraalvormige kegeltandwielcommutator Overweeg of de vaste snelheidsverhouding tussen uitgangen voldoet aan uw toepassingsvereisten. Als onafhankelijke snelheidsregeling nodig is, kunnen meerdere aandrijvingen nodig zijn.

6. Uitgangsconfiguraties en installatieopties

Spiraalvormige conische tandwielcommutators zijn verkrijgbaar in verschillende uitgangsconfiguraties om te voldoen aan verschillende machineaansluitingsvereisten. De keuze van het uitgangstype heeft invloed op de complexiteit van de installatie, de toegang tot het onderhoud en de koppelingsmethode.

Uitgang met massieve as is de eenvoudigste en meest voorkomende configuratie. De uitgaande as strekt zich uit vanaf het versnellingsbakhuis en wordt ondersteund door lagers in het huis. De gebruiker bevestigt een koppeling, katrol of tandwiel aan de as met behulp van een sleutel en een stelschroef of vergrendeling. Uitgangen met massieve as zijn geschikt voor de meeste algemene toepassingen.

Holle as met spie zorgt voor een boring door de uitgaande as. De gebruiker schuift de aangedreven machine-as in de holle boring en zet deze vast met een sleutel. Deze configuratie elimineert de noodzaak voor een afzonderlijke koppeling, waardoor axiale ruimte wordt bespaard. De holle asuitgang is ideaal voor directe montage op de ingaande as van een machine.

Holle as zonder spie maakt gebruik van een krimpschijf of borgsamenstel om de holle as op de aangedreven as te klemmen. Deze configuratie biedt een spelingsvrije verbinding die essentieel is voor precisiepositioneringstoepassingen. De klemkracht wordt gelijkmatig verdeeld over de asomtrek, waardoor spanningsconcentraties worden vermeden die kunnen optreden bij spiebanen.

Het ontwerp van de behuizing moet geschikt zijn voor de gekozen uitgangsconfiguratie, terwijl de structurele stijfheid behouden blijft. Geanodiseerde aluminium behuizingen zijn gebruikelijk voor lichtgewicht toepassingen. Voor toepassingen met een hoog koppel of in zware omstandigheden bieden gietijzeren behuizingen een grotere stijfheid en trillingsdemping.

Er moet rekening worden gehouden met de montagerichting. De commutator kan worden gemonteerd met een horizontale of verticale ingaande as, afhankelijk van de machine-indeling. Oliekeerringen moeten worden geselecteerd op basis van de montagerichting om lekkage aan de lage kant van de behuizing te voorkomen.

7. Efficiëntie en vermogensverlies bij commutators met kegeltandwielen

Spiraalvormige conische tandwielcommutators zijn efficiënte apparaten voor krachtoverbrenging, maar vermogensverliezen treden op via verschillende mechanismen. Door deze verliezen te begrijpen, kunnen ingenieurs de totale systeemefficiëntie inschatten.

Wrijving in de tandwieloverbrenging is het voornaamste verliesmechanisme. Terwijl de tandwieltanden tijdens het ingrijpen tegen elkaar glijden, wordt door wrijving een deel van de mechanische energie omgezet in warmte. Het wrijvingsverlies is afhankelijk van de oppervlakteafwerking van het tandwiel, de smeermiddeleigenschappen en de overgedragen belasting. Bij volledige belasting is het tandwielrendement voor een enkele kegelwieltrap doorgaans 96 tot 98 procent.

Lagerwrijving is het tweede verliesmechanisme. De ingaande en uitgaande assen worden ondersteund door wentellagers. Lagers hebben een zeer lage wrijving, wat doorgaans verantwoordelijk is voor een vermogensverlies van 1 tot 2 procent. Het verlies is evenredig met de assnelheid en is relatief constant, ongeacht de belasting.

Oliekarnverlies treedt op wanneer de tandwielen door het smeermiddelbad draaien. Bij hoge snelheden kan karnen een aanzienlijk verliesmechanisme zijn. Spatsmering, waarbij de tandwielen in de olie duiken, zorgt voor weerstand. Voor toepassingen met hoge snelheid vermindert geforceerde circulatiesmering met een minimaal oliepeil in de behuizing het karnverlies.

Afdichtingswrijving treedt op bij de asafdichtingen waar de assen de behuizing verlaten. De afdichtingswrijving is klein maar constant en varieert niet met de belasting. Bij continu bedrijf met lage belasting kan afdichtingswrijving een merkbaar deel van het totale verlies vertegenwoordigen.

Het totale rendement van een eentraps commutator met kegelvormige tandwieloverbrenging bedraagt ​​doorgaans 94 tot 97 procent. Het hogere rendement treedt op bij volledige belasting, waarbij de verliezen in de tandwieloverbrenging proportioneel lager zijn in verhouding tot het overgedragen vermogen. Het lagere rendement treedt op bij lichte belasting, waarbij constante verliezen door lagers, afdichtingen en het karnen van olie domineren.

Voor een commutator met twee uitgaande assen verdeelt het vermogen zich tussen de uitgangen. Het totale uitgangsvermogen is gelijk aan het ingangsvermogen minus de totale verliezen. Als beide uitgangen gelijk belast worden, ontvangen ze elk ongeveer de helft van het ingangsvermogen minus de verliezen. Als de belastingen ongelijk zijn, zal de commutator nog steeds vermogen naar beide assen overbrengen, maar de licht belaste as kan sneller draaien vanwege het lagere reactiekoppel.

8. Speling en positioneringsnauwkeurigheid

Voor precisietoepassingen zoals robotica en CNC-machines is de speling in de tandwielcommutator een cruciale specificatie. Speling is de verloren beweging tussen de in- en uitgang wanneer de draairichting omkeert.

Bij een commutator met spiraalvormige kegelwielen kan de speling uit verschillende bronnen komen. De primaire bron is de speling tussen de tandwieltanden. Tussen de bijpassende tanden moet een kleine opening worden voorzien om smering mogelijk te maken en om te voorkomen dat thermische uitzetting binding veroorzaakt. Deze kloof zorgt voor terugslag.

Extra speling wordt veroorzaakt door lagerspeling. De assen moeten enige radiale en axiale speling hebben om vrij te kunnen draaien. Door deze speling kunnen de tandwielen enigszins ten opzichte van elkaar bewegen, wat bijdraagt ​​aan de totale speling.

Doorbuiging van de behuizing onder belasting draagt ​​ook bij aan speling. Wanneer er koppel wordt uitgeoefend, buigt de behuizing enigszins, waardoor de tandwielen kunnen worden gescheiden. De scheiding vergroot de effectieve ruimte tussen de tanden.

Precisie commutatoren met kegelwieltandwielen worden vervaardigd met zorgvuldig gecontroleerde speling. De standaardspeling voor industriële commutatoren bedraagt ​​doorgaans 15 tot 30 boogminuten. Precisiecommutators halen 5 tot 10 boogminuten. Ultraprecieze commutatoren voor robotica en ruimtevaart kunnen 1 tot 3 boogminuten bereiken.

Voor toepassingen die geen speling vereisen, zijn speciale ontwerpen beschikbaar. Deze ontwerpen maken gebruik van een gespleten tandwiel of een veerbelaste opstelling om de speling tussen bijpassende tanden te elimineren. Ontwerpen zonder speling hebben echter een lager koppelvermogen en hogere wrijving dan standaardontwerpen.

Wanneer u een commutator selecteert voor een positioneringstoepassing, specificeer dan de vereiste speling op basis van de systeemnauwkeurigheidsbehoeften. Een roterende as met een solver of encoder op de uitgaande as kan speling compenseren via besturingsalgoritmen. Een as met open-lusregeling kan dit niet compenseren en vereist een zeer lage speling.

9. Vereisten voor smering en onderhoud

Een goede smering is essentieel voor de betrouwbare werking en lange levensduur van een commutator met kegelwieltandwiel. Het smeermiddel scheidt de tandwieltanden, vermindert wrijving, voert warmte af en beschermt tegen corrosie.

De viscositeit van het smeermiddel moet worden afgestemd op de bedrijfssnelheid en temperatuur. Bij hoge snelheden is olie met een lagere viscositeit vereist om karnverliezen te verminderen. Hoge belasting en werking bij hoge temperaturen vereisen olie met een hogere viscositeit om een ​​adequate oliefilm tussen de tandwieltanden te behouden.

Voor commutatoren met spiraalvormige kegeltandwielen worden synthetische smeermiddelen aanbevolen. Synthetische stoffen zorgen voor een betere viscositeitsstabiliteit bij hoge temperaturen, een langere levensduur en een betere oxidatieweerstand dan minerale oliën. Voor toepassingen in de voedselverwerking zijn smeermiddelen van voedingskwaliteit vereist.

De smeermethode is afhankelijk van de bedrijfssnelheid en montagerichting. Voor horizontale montage bij lage snelheid is spatsmering voldoende. De onderste tandwielen duiken in het oliecarter en gooien olie op de bovenste tandwielen en lagers. Voor werking op hoge snelheid of verticale montage kan geforceerde circulatiesmering met een externe pomp vereist zijn.

Het smeerschema moet gebaseerd zijn op bedrijfsuren in plaats van op kalendertijd. Een typisch schema is dat de olie elke 2000 tot 4000 bedrijfsuren wordt ververst. Bij continubedrijf betekent dit elke 3 tot 6 maanden. Bij intermitterend gebruik kan een jaarlijkse olieverversing voldoende zijn.

Regelmatige olieanalyses kunnen het verversingsinterval verlengen. Oliemonsters worden getest op viscositeit, watergehalte, zuurgraad en slijtagemetaalgehalte. Als de olie aan de specificaties voldoet, kan deze in gebruik blijven. Als een parameter de limiet overschrijdt, moet de olie worden ververst.

Tijdens het olieverversen moet een inspectie worden uitgevoerd. Zoek naar metaaldeeltjes in de afgetapte olie. Fijne deeltjes zijn normaal als tandwielen verslijten. Grotere deeltjes of brokken duiden op schade aan tandwielen of lagers. Controleer op waterverontreiniging, die roest en oliedegradatie veroorzaakt.

10. Materiaalkeuze en warmtebehandeling

De tandwielen in een commutator met spiraalvormige kegeltandwielen zijn vervaardigd uit hoogwaardig gelegeerd staal met gecontroleerde warmtebehandeling. Het materiaal en de warmtebehandeling bepalen de tandwielsterkte, slijtvastheid en levensduur tegen vermoeiing.

Gehard staal is het standaardmateriaal voor kegeltandwielen. Veel voorkomende staalsoorten zijn 20MnCr5, 16MnCr5 en 8620. Deze staalsoorten bevatten mangaan en chroom om de hardbaarheid te verbeteren. De legeringssamenstelling zorgt ervoor dat het tandwieloppervlak wordt gehard terwijl de sterke, schokbestendige kern behouden blijft.

Het warmtebehandelingsproces begint met carboneren. Het tandwiel wordt verwarmd in een koolstofrijke atmosfeer, waardoor koolstof in het oppervlak kan diffunderen. De gecarboneerde laag, doorgaans 0,5 tot 1,0 mm diep, wordt staal met een hoog koolstofgehalte. De kern blijft koolstofarm staal.

Na het carbureren wordt het tandwiel afgeschrikt en getemperd. Door afschrikken koelt het tandwiel snel af, waardoor het oppervlak verandert in hard martensiet. Door tempereren wordt het tandwiel opnieuw verwarmd tot een gematigde temperatuur, waardoor de broosheid wordt verminderd en de hoge hardheid behouden blijft. De uiteindelijke oppervlaktehardheid bedraagt ​​doorgaans 58 tot 62 HRC. De kernhardheid bedraagt ​​30 tot 40 HRC.

Na de warmtebehandeling moeten de tandwielen worden geslepen tot de uiteindelijke afmetingen. Warmtebehandeling veroorzaakt vervorming die door slijpen moet worden verwijderd. De tandwieltanden zijn profielgeslepen om de vereiste nauwkeurigheid en oppervlakteafwerking te bereiken. Bij precisiecommutators worden de tandwielen na het slijpen aan elkaar gelept om een ​​perfect passend paar te creëren.

Ook het behuizingsmateriaal moet worden geselecteerd. Aluminium behuizingen met geanodiseerde oppervlakken zijn licht van gewicht en corrosiebestendig. Ze zijn geschikt voor de meeste industriële toepassingen. Gietijzeren behuizingen zorgen voor een hogere stijfheid en betere trillingsdemping. Ze hebben de voorkeur voor toepassingen met een hoog koppel of hoge precisie.

11. Toepassingsvoorbeelden in verschillende sectoren

Spiraalvormige conische tandwielcommutatoren worden in een breed scala van industrieën gebruikt. Elke toepassing stelt andere eisen aan het commutatorontwerp.

In verpakkingsmachines drijft de commutator meerdere transportbanden aan vanuit één enkele motor. De banden moeten met dezelfde snelheid lopen om producten soepel tussen de secties te kunnen overbrengen. De commutator zorgt voor mechanische synchronisatie die niet kan afwijken. De bedrijfssnelheid is gematigd, doorgaans 100 tot 500 tpm aan de uitgang. Lawaai is een overweging omdat verpakkingslijnen in de buurt van werknemers werken.

In de robotica wordt de commutator gebruikt in de pols- en armgewrichten om kracht om hoeken over te brengen. Het compacte formaat van de schuine schuine commutator past binnen de robotstructuur. Een lage speling is essentieel voor nauwkeurige positionering. Om doorbuiging onder belasting te voorkomen is een hoge torsiestijfheid vereist.

Bij drukpersen moeten meerdere drukeenheden exact synchroon worden aangedreven. Een hoofdmotor drijft een lijnas aan die op elke drukeenheid is aangesloten op commutatoren. De commutatoren draaien de aandrijfrichting zodat deze overeenkomt met de lay-out van de pers. Continu gebruik gedurende dagen of weken vereist een hoge betrouwbaarheid en een lange levensduur.

Bij medische apparatuur zoals CT-scanners en chirurgische robots is een stille werking essentieel. Het lage geluidsniveau van commutatoren met schuine afschuining is een aanzienlijk voordeel ten opzichte van ontwerpen met rechte afschuining. Betrouwbaarheid is van cruciaal belang omdat uitval van apparatuur invloed heeft op de patiëntenzorg.

In textielmachines moeten meerdere spindels met identieke snelheden draaien om uniform garen te produceren. Eén enkele motor die een lijnas met commutatoren aandrijft, zorgt voor de nodige synchronisatie. De commutatoren moeten in stoffige omgevingen werken en goede afdichtingen vereisen.

12. Conclusie: het selecteren van de juiste commutator voor uw toepassing

De commutator met spiraalvormige kegeltandwielen is een beproefde, betrouwbare oplossing voor het distribueren van vermogen van een enkele ingang naar meerdere uitgaande assen. De selectie van de juiste commutator hangt van verschillende factoren af.

Voor toepassingen met hoge snelheden boven 2000 tpm zijn kegelvormige tandwielen essentieel. Rechte kegeltandwielen genereren bij hoge snelheden overmatig geluid en trillingen. Voor toepassingen met lage snelheden onder 1000 tpm kunnen rechte kegeltandwielen acceptabel zijn als de kosten de voornaamste zorg zijn.

Voor toepassingen die nauwkeurige positionering vereisen, specificeert u commutatoren met lage speling. Standaard speling is 15 tot 30 boogminuten. Precisiecommutators halen 5 tot 10 boogminuten. Raadpleeg voor de hoogste nauwkeurigheid de fabrikant over de opties met ultralage speling.

Let bij toepassingen met continue bedrijfscycli op efficiëntie en smering. Synthetische smeermiddelen en een goede koeling verlengen de levensduur van de componenten. Voor intermitterende bedrijfscycli zijn standaard smeermiddelen en natuurlijke koeling meestal voldoende.

Voor zware omstandigheden kiest u commutatoren met afgedichte behuizingen en corrosiebestendige afwerkingen. Geanodiseerd aluminium is bestand tegen corrosie in vochtige omgevingen. Gietijzer met verf is geschikt voor droge omgevingen.

Voor toepassingen die exacte snelheidssynchronisatie tussen uitgangen vereisen, biedt de commutator mechanische synchronisatie die niet kan worden bereikt met meerdere onafhankelijke aandrijvingen. De vaste overbrengingsverhoudingen zorgen ervoor dat de uitgangen voor onbepaalde tijd de juiste relatieve snelheid behouden.

Door de technische vergelijkingen en ontwerpoverwegingen in dit artikel te begrijpen, kunnen mechanische ontwerpers en inkoopprofessionals met vertrouwen de juiste conische tandwielcommutator selecteren voor hun specifieke toepassingsvereisten.

5 Veelgestelde vragen (FAQ's)

Vraag 1: Wat is het verschil tussen een commutator met spiraalvormige kegelwielen en een haakse versnellingsbak?
A: Een haakse versnellingsbak is een algemene term voor elke versnellingsbak die de richting van de krachtoverbrenging met 90 graden verandert. Een commutator met spiraalvormige kegelwielen is een specifiek type haakse versnellingsbak die gebruik maakt van kegelvormige tandwielen en doorgaans meerdere uitgaande assen heeft. De naam van de commutator benadrukt de mogelijkheid om stroom van één ingang naar twee of meer uitgangen te pendelen of te distribueren, vaak met rotatie in dezelfde of tegengestelde richting.

Vraag 2: Kan een commutator met spiraalvormige kegelwielen de uitgangen in tegengestelde richtingen aandrijven?
A: Ja, afhankelijk van de uitrusting. Als de twee uitgaande tandwielen zich beide aan dezelfde kant van het invoertandwiel bevinden, draaien ze in dezelfde richting. Als het ene uitgaande tandwiel zich aan de ene kant van het ingaande tandwiel bevindt en het tweede uitgaande tandwiel zich aan de andere kant bevindt, draaien de uitgangen in tegengestelde richtingen. De commutator uit de TD-serie biedt uitvoerconfiguraties in zowel dezelfde richting als in tegengestelde richting.

Vraag 3: Wat is de typische levensduur van een commutator met spiraalvormige kegelwielen?
A: Met de juiste smering en werking binnen het nominale koppel, zal een hoogwaardige conische tandwielcommutator 15.000 tot 25.000 bedrijfsuren meegaan voordat slijtage van de tandwielen vervangen moet worden. Bij continubedrijf betekent dit 2 tot 3 jaar. Bij intermitterend gebruik kan de levensduur 5 tot 10 jaar of langer zijn. Regelmatige olieverversingen en inspecties verlengen de levensduur.

Vraag 4: Hoe bereken ik het vereiste koppel bij elke uitgang van een commutator?
A: Het ingangskoppel vermenigvuldigd met de overbrengingsverhouding is gelijk aan de som van de uitgangskoppels, minus de verliezen. Als beide uitgangen identiek en gelijk belast zijn, ontvangt elke uitgang de helft van het ingangskoppel minus de helft van de verliezen. Als de uitgangen ongelijk belast zijn, zendt de commutator nog steeds koppel naar beide assen, maar de uitgang met lagere belasting kan iets sneller lopen vanwege de koppelsnelheid die kenmerkend is voor inductiebelastingen.

Vraag 5: Kan een commutator met spiraalvormige kegelwielen verticaal worden gemonteerd?
A: Ja, verticale montage is mogelijk, maar er gelden speciale overwegingen. Het oliepeil moet worden aangepast om te voorkomen dat de onderste lagers en tandwielen te diep ondergedompeld raken, wat karnverlies en oververhitting veroorzaakt. De bovenste lagers hebben mogelijk extra smering nodig, hetzij via olieslingeraars, hetzij via geforceerde circulatie. Raadpleeg de fabrikant voor verticale montagesets die de noodzakelijke afdichtingen en smeeraanpassingen bevatten.

Referenties

1. Amerikaanse vereniging van tandwielfabrikanten. (2019). AGMA 2008 Montage en inspectie van kegelwielen.
2. Internationale Organisatie voor Standaardisatie. (2016). ISO 23509 Bevel- en hypoïde tandwielgeometrie.
3. Beituo Transmission Technology Co., Ltd. (2024). TD-serie Technische specificaties met één ingang en meerdere uitgangen.
4. Amerikaanse vereniging van tandwielfabrikanten. (2017). AGMA ISO 10064 Gebruik van speciale lep- en slijpprocessen.
5. Comité voor Japanse industriële normen. (2018). JIS B 1702 Tandwielkasten voor industriële machines.
6. Beituo Transmission Technology Co., Ltd. (2024). Spiraalvormig conisch tandwielontwerp voor commutatoren met laag geluidsniveau.
7. Internationale Elektrotechnische Commissie. (2020). IEC 60034 Roterende elektrische machines voor industriële aandrijvingen.
8. Beituo Transmission Technology Co., Ltd. (2024). Smeerrichtlijnen voor haakse commutators.
9. Duits Instituut voor Standaardisatie. (2019). DIN 3965 Toleranties voor kegeltandwieltandsystemen.
10. Amerikaanse Vereniging van Mechanische Ingenieurs. (2020). ASME B15.1 Veiligheidsnorm voor mechanische krachtoverbrengingsapparatuur.