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<\/p>\nEs gibt verschiedene Arten von Keilwellenkupplungen. Diese Kupplungen weisen mehrere wichtige Eigenschaften auf, darunter Steifigkeit, Evolventenverzahnung, Fluchtungsfehler, Verschlei\u00df und Erm\u00fcdungsbruch. Um zu verstehen, wie diese Eigenschaften mit Keilwellenkupplungen zusammenh\u00e4ngen, lesen Sie diesen Artikel. Er vermittelt Ihnen das n\u00f6tige Wissen, um die f\u00fcr Ihre Anforderungen optimale Kupplungsart zu bestimmen. Keilwellenkupplungen sind in der Regel kugelf\u00f6rmig und bestehen aus Stahl.<\/p>\n
Eine effektive seitliche Eingriffsbedingung minimiert die Verzahnungsfehlausrichtung. Werden zwei Keilwellen ohne Verzahnungsfehlausrichtung gekoppelt, verschiebt sich die maximale Zugspannung im Zahnfu\u00df um 5 mm nach links. Eine lineare Steigungs\u00e4nderung, die durch Mehrfachverbindungen entlang der Keilwellenkontaktl\u00e4nge entsteht, erh\u00f6ht das effektive Spiel bzw. die Eingriffsgrenze um einen bestimmten Prozentsatz. Diese Art der Fehlausrichtung ist f\u00fcr die Kopplung von Hochgeschwindigkeitsmaschinen unerw\u00fcnscht.
In Getrieben werden h\u00e4ufig Evolventenverzahnungen eingesetzt. Diese Verzahnungen \u00fcbertragen hohe Drehmomente und verteilen die Last gleichm\u00e4\u00dfiger auf mehrere Z\u00e4hne entlang des Kupplungsumfangs. Das Evolventenprofil und die Steigungsfehler h\u00e4ngen vom Abstand zwischen den Verzahnungsz\u00e4hnen und den Keilnuten ab. In der Praxis werden f\u00fcr Kupplungsanwendungen Verzahnungen verwendet, bei denen 25 bis 50 Prozent der Verzahnungsz\u00e4hne im Eingriff sind. Diese Lastverteilung ist gleichm\u00e4\u00dfiger als bei herk\u00f6mmlichen Kupplungen mit einfacher Keilnut.
Um den optimalen Zahneingriff f\u00fcr eine komplexe Keilwellenkupplung zu ermitteln, simulierten Xiangzhen Xue und Kollegen mithilfe eines Computermodells die auf die Keilwellen wirkenden Spannungen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass beim Kupplungsvorgang ein zul\u00e4ssiger Ruiz-Parameter verwendet werden sollte. Durch die Vorhersage des Verschlei\u00dfes einer \u00fcberkronten Keilwelle konnten die Forscher den zu erwartenden Schaden an den Bauteilen w\u00e4hrend des Kupplungsprozesses pr\u00e4zise vorhersagen.
Es gibt verschiedene Methoden, den optimalen Eingriffswinkel f\u00fcr eine Evolventenverzahnung zu bestimmen. \u00dcblicherweise wird ein Eingriffswinkel von 30 Grad verwendet. \u00c4hnlich wie bei Zahnr\u00e4dern erfolgt die Pr\u00fcfung von Evolventenverzahnungen typischerweise durch eine Stiftmessung. Dabei werden Dr\u00e4hte mit definiertem Durchmesser zwischen die Z\u00e4hne des Zahnrads eingef\u00fchrt und der Abstand zwischen ihnen gemessen. Mit dieser Methode l\u00e4sst sich feststellen, ob das Zahnrad ein korrektes Zahnprofil aufweist.
Das in Abbildung 1 dargestellte Spline-System veranschaulicht ein Schwingungsmodell. Diese Simulation erm\u00f6glicht es dem Benutzer, die Verwendung von Evolventen-Splines in der Kopplung zu verstehen. Das Schwingungsmodell zeigt vier konzentrierte Massenbl\u00f6cke, die die Antriebsmaschine, den inneren Spline und die Last repr\u00e4sentieren. Es ist wichtig zu beachten, dass die Eingriffsdeformationsfunktion die auf diese drei Komponenten wirkenden Kr\u00e4fte darstellt.![\"Keilwelle\"](\"https:\/\/img.hzpt.com\/img\/spline_shaft\/C_splineshaft_4.webp\")
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Die Berechnung der Steifigkeit einer Keilwellenkupplung erfordert die Messung ihres Zahneingriffs. Im Folgenden analysieren wir die Steifigkeit einer Keilwellenkupplung mit verschiedenen Zahntypen mithilfe zweier unterschiedlicher Methoden. Sowohl die direkte als auch die blockweise Inversion reduzieren die Rechenzeit f\u00fcr die Steifigkeitsberechnung. Sie ben\u00f6tigen jedoch Auswertungs-Submatrizen. Wir er\u00f6rtern hier die Unterschiede zwischen diesen beiden Methoden.
Im zweiten Abschnitt wird das analytische Modell f\u00fcr Keilwellenkupplungen hergeleitet. Im dritten Abschnitt wird der Berechnungsprozess detailliert erl\u00e4utert. Anschlie\u00dfend validieren wir dieses Modell anhand der Finite-Elemente-Methode. Abschlie\u00dfend diskutieren wir den Einfluss der Steifigkeitsnichtlinearit\u00e4t auf die Rotordynamik. Wir er\u00f6rtern die Vor- und Nachteile der einzelnen Methoden und stellen eine einfache, aber effektive Methode zur Absch\u00e4tzung der lateralen Steifigkeit von Keilwellenkupplungen vor.
Die numerische Berechnung der Spline-Kopplung basiert auf dem semi-analytischen Spline-Lastverteilungsmodell. Dieses Verfahren erfordert verfeinerte Kontaktgitter und die Aktualisierung der Nachgiebigkeitsmatrix in jeder Iteration. Daher ist der Rechenaufwand erheblich. Zudem ist die Anwendung dieses Verfahrens auf die dynamische Analyse eines Rotors schwierig. Es weist eigene Einschr\u00e4nkungen auf und sollte nur dann eingesetzt werden, wenn die Spline-Kopplung umfassend untersucht wurde.
Die Eingriffskraft ist die Kraft, die durch eine nicht fluchtende Keilwellenkupplung entsteht. Sie h\u00e4ngt von der Keilwellendicke und dem \u00fcbertragenen Drehmoment des Rotors ab. Die Eingriffskraft beeinflusst au\u00dferdem die dynamische Schwingungsamplitude. Die Ergebnisse der Eingriffskraftanalyse sind in den Abbildungen 7, 8 und 9 dargestellt.
Die vorliegende Analyse untersucht die Steifigkeit von Keilwellenkupplungen mit einer nicht ausgerichteten Keilwelle. Obwohl die Ergebnisse bisheriger Studien zutreffend waren, blieben einige Probleme bestehen. Beispielsweise kann die Fehlausrichtung der Keilwelle zu Kontaktsch\u00e4den f\u00fchren. Ziel dieses Artikels ist es, die mit nicht ausgerichteten Keilwellenkupplungen verbundenen Probleme zu untersuchen und einen analytischen Ansatz zur Absch\u00e4tzung des Kontaktdrucks in einer Keilwellenverbindung vorzuschlagen. Wir vergleichen unsere Ergebnisse au\u00dferdem mit denen rein numerischer Verfahren.<\/p>\n
Zur Bestimmung der Zentrierkraft muss der effektive Eingriffswinkel bekannt sein. Mithilfe des effektiven Eingriffswinkels wird die Zentrierkraft auf Basis der maximalen axialen und radialen Belastungen sowie aktualisierter Dudley-Ausrichtungsfaktoren berechnet. Die Zentrierkraft ist die maximale axiale Kraft, die durch Reibung \u00fcbertragen werden kann. Mehrere publizierte Ausrichtungsfaktoren flie\u00dfen ebenfalls in die Berechnung ein. In diesem Beitrag wird eine neue Methode vorgestellt, die den Einfluss der Nockenwelle auf die Normalkraft ber\u00fccksichtigt.
Bei diesem neuen Verfahren l\u00e4sst sich die Steifigkeit entlang der Keilwellenverbindung integrieren, um eine Gesamtsteifigkeit zu erhalten, die f\u00fcr die Torsionsschwingungsanalyse geeignet ist. Die Lagersteifigkeit kann auch bei vorgegebenen Fluchtungsfehlern berechnet werden, was eine genaue Bestimmung der Lagerdimensionen erm\u00f6glicht. Es empfiehlt sich, die Lagersteifigkeit regelm\u00e4\u00dfig zu \u00fcberpr\u00fcfen, um sicherzustellen, dass die Lager korrekt dimensioniert und ausgerichtet sind.
Eine Fehlausrichtung in einer Keilwellenkupplung kann zu Verschlei\u00df oder sogar zum Ausfall f\u00fchren. Ursache hierf\u00fcr ist ein falsch ausgerichtetes Teilungsprofil. Dieses Problem wird oft \u00fcbersehen, da die Z\u00e4hne \u00fcber die gesamte Evolventenform hinweg in Kontakt stehen. Dadurch verteilt sich die Last nicht gleichm\u00e4\u00dfig entlang der Kontaktlinie. Daher ist es wichtig, den Einfluss einer Fehlausrichtung auf die Kontaktkraft an den Z\u00e4hnen der Keilwellenkupplung zu ber\u00fccksichtigen.
Der Mittelpunkt der m\u00e4nnlichen Verzahnung in Abbildung 2 ist mit der weiblichen Verzahnung \u00fcberlagert. Die Ausrichtungsabst\u00e4nde sind ebenfalls identisch. Daher \u00e4ndern sich die Kurven der Eingriffskr\u00e4fte entsprechend der dynamischen Schwingungsamplitude. Es ist notwendig, die Parameter einer Verzahnungskupplung vor deren Implementierung zu kennen. In diesem Beitrag wird das Modell f\u00fcr die Fehlausrichtung von Verzahnungskupplungen sowie die zugeh\u00f6rigen Parameter vorgestellt.
Mithilfe eines eigens entwickelten Pr\u00fcfstands f\u00fcr Keilwellenkupplungen werden die Auswirkungen von Fluchtungsfehlern auf Keilwellenkupplungen untersucht. Im Gegensatz zu herk\u00f6mmlichen Keilwellenkupplungen f\u00fchrt ein Fluchtungsfehler bei Keilwellenkupplungen zu Reibverschlei\u00df an einer bestimmten Stelle der Zahnoberfl\u00e4che. Dies ist eine der Hauptursachen f\u00fcr Ausf\u00e4lle bei diesen Kupplungstypen.![\"Keilwelle\"](\"https:\/\/img.hzpt.com\/img\/spline_shaft\/B_splineshaft_4.webp\")
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Der Ausfall einer Keilwellenkupplung aufgrund von Verschlei\u00df und Erm\u00fcdung wird durch das erstmalige Auftreten von Zahnverschlei\u00df und Wellenversatz bestimmt. Standardm\u00e4\u00dfige Auslegungsmethoden ber\u00fccksichtigen Verschlei\u00dfsch\u00e4den nicht und bewerten die Erm\u00fcdungslebensdauer mit gro\u00dfen N\u00e4herungen. Experimentelle Untersuchungen wurden durchgef\u00fchrt, um Verschlei\u00df- und Erm\u00fcdungssch\u00e4den in Keilwellenkupplungen zu bewerten. Die Tests wurden an einem speziellen Pr\u00fcfstand und einer an eine Standard-Erm\u00fcdungspr\u00fcfmaschine angeschlossenen Vorrichtung durchgef\u00fchrt. Die Betriebsparameter wie Drehmoment, Versatzwinkel und axialer Abstand wurden variiert, um die Erm\u00fcdungssch\u00e4den zu messen. Auch die \u00dcberdimensionierung wurde bewertet.
Bei Erm\u00fcdung und Verschlei\u00df kommt es zwischen den \u00e4u\u00dferen und inneren Verzahnungen zu mechanischer Gleitreibung, die zu einem katastrophalen Versagen f\u00fchren kann. Der Mangel an Literatur zum Verschlei\u00df und zur Erm\u00fcdung von Verzahnungskupplungen in Flugtriebwerken ist m\u00f6glicherweise auf fehlende Daten zu deren Anwendung zur\u00fcckzuf\u00fchren. Verschlei\u00df und Erm\u00fcdungsbruch von Verzahnungen h\u00e4ngen von einer Reihe von Faktoren ab, darunter die Werkstoffkombination, die Geometrie und die Schmierbedingungen.
Die Analyse von Keilwellenkupplungen zeigt, dass \u00dcberdimensionierung h\u00e4ufig vorkommt und zu verschiedenen Sch\u00e4den im System f\u00fchrt. Zu den Hauptsch\u00e4den z\u00e4hlen Verschlei\u00df, Reibkorrosion, Korrosion und Zahnerm\u00fcdung. Auch Ger\u00e4uschprobleme wurden in industriellen Umgebungen beobachtet. Die Bewertung des Kontaktverhaltens von Keilwellenkupplungen gestaltet sich jedoch schwierig, und numerische Simulationen werden oft durch die Verwendung spezifischer Programme und der Randelementmethode erschwert.
Der Ausfall einer Keilwellenkupplung wurde durch Materialerm\u00fcdung verursacht. Der Bruch entstand am unteren Eckradius der Keilnut. Keilnut und Keilwellen waren \u00fcber ihre Streckgrenze hinaus \u00fcberlastet worden, und es zeigte sich ein deutliches Flie\u00dfen der Keilwellenverzahnung. Der Bruchring aus nicht normgerechtem legiertem Stahl wies einen scharfen Eckradius auf, der eine erhebliche Spannungsspitze darstellte.
Zur Bestimmung der Lebensdauer verschiedener Bauteile wurden diese untersucht. Zu diesen Bauteilen geh\u00f6ren die Keilwelle, die Dichtungsschraube und der Graphitring. Jedes dieser Bauteile weist eigene Konstruktionsparameter auf. Dennoch zeigen sich \u00c4hnlichkeiten in der Verteilung der Parameter dieser Bauteile. Verschlei\u00df und Erm\u00fcdungsbr\u00fcche von Keilwellenkupplungen lassen sich auf eine Kombination dieser drei Faktoren zur\u00fcckf\u00fchren. Ein Versagensmodus wird h\u00e4ufig als nichtlineare Verteilung von Spannungen und Dehnungen definiert.<\/p>\n
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How to Calculate Stiffness, Centering Force, Wear and Fatigue Failure of Spline Couplings There are various types of spline couplings. These couplings have several important properties. These properties are: Stiffness, Involute splines, Misalignment, Wear and fatigue failure. To understand how these characteristics relate to spline couplings, read this article. It will give you the necessary […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_et_pb_use_builder":"","_et_pb_old_content":"","_et_gb_content_width":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-435","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-product-catalog"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/splined-shaft.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/435","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/splined-shaft.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/splined-shaft.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/splined-shaft.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/splined-shaft.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=435"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/splined-shaft.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/435\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/splined-shaft.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=435"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/splined-shaft.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=435"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/splined-shaft.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=435"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}