\n <\/i>Customized Request
\n <\/a>\n <\/div>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\nBerechnung von Steifigkeit, Zentrierkraft, Verschlei\u00df und Erm\u00fcdungsbruch von Keilwellenkupplungen<\/h2>\n
Es 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.
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Involve-Splines<\/h2>\n
An effective side interference condition minimizes gear misalignment. When two splines are coupled with no spline misalignment, the maximum tensile root stress shifts to the left by five mm. A linear lead variation, which results from multiple connections along the length of the spline contact, increases the effective clearance or interference by a given percentage. This type of misalignment is undesirable for coupling high-speed equipment.
Involute splines are often used in gearboxes. These splines transmit high torque, and are better able to distribute load among multiple teeth throughout the coupling circumference. The involute profile and lead errors are related to the spacing between spline teeth and keyways. For coupling applications, industry practices use splines with 25 to fifty-percent of spline teeth engaged. This load distribution is more uniform than that of conventional single-key couplings.
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.
The spline system shown in Figure 1 illustrates a vibration model. This simulation allows the user to understand how involute splines are used in coupling. The vibration model shows four concentrated mass blocks that represent the prime mover, the internal spline, and the load. It is important to note that the meshing deformation function represents the forces acting on these three components.
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Steifigkeit der Kopplung<\/h2>\n
The calculation of stiffness of a spline coupling involves the measurement of its tooth engagement. In the following, we analyze the stiffness of a spline coupling with various types of teeth using two different methods. Direct inversion and blockwise inversion both reduce CPU time for stiffness calculation. However, they require evaluation submatrices. Here, we discuss the differences between these two methods.
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
Fehlausrichtung<\/h2>\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.
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Verschlei\u00df- und Erm\u00fcdungsversagen<\/h2>\n
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.
Several components were studied to determine their life span. These components include the spline shaft, the sealing bolt, and the graphite ring. Each of these components has its own set of design parameters. However, there are similarities in the distributions of these components. Wear and fatigue failure of spline couplings can be attributed to a combination of the three factors. A failure mode is often defined as a non-linear distribution of stresses and strains.<\/p>\n
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editor by czh 2022-12-30<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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