China China professional CNC machining custom axle high precision spline tube shafts aluminium,steel,stainless steel,spline shaft a line drive shaft

Error:获取返回内容失败，
Your session has expired. Please reauthenticate.

Hoe bereken je de stijfheid, centreerkracht, slijtage en vermoeiingsbreuk van spieverbindingen?

Er bestaan ​​verschillende soorten spieverbindingen. Deze verbindingen hebben een aantal belangrijke eigenschappen, zoals stijfheid, evolvente spiebanen, uitlijningsafwijking, slijtage en vermoeiingsbreuk. Om te begrijpen hoe deze eigenschappen van toepassing zijn op spieverbindingen, lees dit artikel. Het geeft u de nodige kennis om te bepalen welk type verbinding het beste bij uw behoeften past. Houd er rekening mee dat spieverbindingen meestal bolvormig zijn en van staal gemaakt worden.

Involute splines

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.
Om de optimale tandverbinding voor een complexe spieverbinding te bepalen, gebruikten Xiangzhen Xue en collega's een computermodel om de spanning op de spieën te simuleren. De resultaten van deze studie toonden aan dat een "toelaatbare" Ruiz-parameter gebruikt moet worden bij het koppelen. Door de mate van slijtage aan een spie met kroon te voorspellen, konden de onderzoekers nauwkeurig voorspellen hoeveel schade de componenten zullen oplopen tijdens het koppelingsproces.
Er zijn verschillende manieren om de optimale drukhoek voor een evolvente vertanding te bepalen. Evolvente vertanding wordt doorgaans gemeten met een drukhoek van 30 graden. Net als tandwielen worden evolvente vertanding meestal getest door middel van een meting over pinnen. Hierbij worden draden van een specifieke dikte tussen de tandwieltanden gestoken en wordt de afstand ertussen gemeten. Deze methode kan uitwijzen of het tandwiel het juiste tandprofiel heeft.
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.

Stijfheid van de koppeling

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.
Het analytische model voor splinekoppelingen wordt in het tweede deel afgeleid. In het derde deel wordt het berekeningsproces in detail uitgelegd. Vervolgens valideren we dit model aan de hand van de eindige-elementenmethode (FEM). Ten slotte bespreken we de invloed van stijfheidsnonlineariteit op de rotordynamica. We bespreken ook de voor- en nadelen van elke methode. We presenteren een eenvoudige maar effectieve methode voor het schatten van de laterale stijfheid van splinekoppelingen.
De numerieke berekening van de splinekoppeling is gebaseerd op het semi-analytische spline-lastverdelingsmodel. Deze methode vereist verfijnde contactroosters en het bijwerken van de compliantiematrix bij elke iteratie. Hierdoor neemt de rekentijd aanzienlijk in beslag. Bovendien is deze methode moeilijk toe te passen op de dynamische analyse van een rotor. Deze methode kent zijn eigen beperkingen en mag alleen worden gebruikt wanneer de splinekoppeling volledig is onderzocht.
De vertandingskracht is de kracht die wordt gegenereerd door een verkeerd uitgelijnde splinekoppeling. Deze kracht is gerelateerd aan de dikte van de spline en het overbrengingskoppel van de rotor. De vertandingskracht is ook gerelateerd aan de dynamische trillingsverplaatsing. De resultaten van de analyse van de vertandingskracht worden weergegeven in figuren 7, 8 en 9.
De analyse in dit artikel onderzoekt de stijfheid van splinekoppelingen met een verkeerd uitgelijnde spline. Hoewel de resultaten van eerdere studies accuraat waren, bleven er enkele problemen bestaan. Zo kan de verkeerde uitlijning van de spline bijvoorbeeld contactschade veroorzaken. Dit artikel heeft als doel de problemen die gepaard gaan met verkeerd uitgelijnde splinekoppelingen te onderzoeken en een analytische methode voor te stellen om de contactdruk in een splineverbinding te schatten. We vergelijken onze resultaten tevens met die verkregen met behulp van puur numerieke methoden.

Verkeerde uitlijning

Om de centreerkracht te bepalen, moet de effectieve drukhoek bekend zijn. Met behulp van de effectieve drukhoek wordt de centreerkracht berekend op basis van de maximale axiale en radiale belastingen en bijgewerkte Dudley-uitlijningsfactoren. De centreerkracht is de maximale axiale kracht die door wrijving kan worden overgebracht. Verschillende gepubliceerde uitlijningsfactoren worden ook in de berekening meegenomen. In dit artikel wordt een nieuwe methode gepresenteerd die rekening houdt met het nokkeneffect in de normaalkracht.
Bij deze nieuwe methode kan de stijfheid langs de spieverbinding worden geïntegreerd om een ​​globale stijfheid te verkrijgen die toepasbaar is voor torsietrillingsanalyse. De stijfheid van lagers kan ook worden berekend bij bepaalde uitlijningsafwijkingen, waardoor een nauwkeurige schatting van de lagerafmetingen mogelijk is. Het is raadzaam om de stijfheid van lagers te allen tijde te controleren om er zeker van te zijn dat ze de juiste afmetingen en uitlijning hebben.
Een verkeerde uitlijning in een spieverbinding kan leiden tot slijtage of zelfs tot defecten. Dit wordt veroorzaakt door een onjuist uitgelijnd steekprofiel. Dit probleem wordt vaak over het hoofd gezien, omdat de tanden over het gehele involute profiel contact maken. Hierdoor wordt de belasting niet gelijkmatig verdeeld langs de contactlijn. Het is daarom belangrijk om rekening te houden met het effect van een verkeerde uitlijning op de contactkracht op de tanden van de spieverbinding.
Het middelpunt van de mannelijke spline in Figuur 2 is gesuperponeerd op de vrouwelijke spline. De uitlijningsafstanden zijn ook identiek. Daardoor zullen de krachtcurven van de vertanding veranderen afhankelijk van de dynamische trillingsverplaatsing. Het is noodzakelijk om de parameters van een splinekoppeling te kennen voordat deze wordt geïmplementeerd. In dit artikel wordt het model voor verkeerde uitlijning voor splinekoppelingen en de bijbehorende parameters gepresenteerd.
Met behulp van een zelfgemaakte testopstelling voor splinekoppelingen worden de effecten van uitlijningsfouten op een splinekoppeling onderzocht. In tegenstelling tot een typische splinekoppeling veroorzaakt een uitlijningsfout bij een splinekoppeling wrijvingsslijtage op een specifieke positie op het tandoppervlak. Dit is een belangrijke oorzaak van defecten bij dit type koppelingen.

Slijtage en vermoeidheidsbreuk

Het bezwijken van een spieverbinding door slijtage en vermoeiing wordt bepaald door het eerste optreden van tandslijtage en asuitlijningsfout. Standaard ontwerpmethoden houden geen rekening met slijtageschade en schatten de vermoeiingslevensduur met grote benaderingen. Experimenteel onderzoek is uitgevoerd om slijtage- en vermoeiingsschade in spieverbindingen te beoordelen. De tests werden uitgevoerd op een speciaal daarvoor bestemde testopstelling en een speciaal apparaat dat was aangesloten op een standaard vermoeiingstestmachine. De werkparameters, zoals koppel, uitlijningshoek en axiale afstand, werden gevarieerd om de vermoeiingsschade te meten. Ook overdimensionering werd beoordeeld.
Tijdens vermoeiing en slijtage treedt mechanische wrijving op tussen de buitenste en binnenste spiebanen, wat kan leiden tot catastrofale schade. Het gebrek aan literatuur over slijtage en vermoeiing van spiebanen in vliegtuigmotoren kan te wijten zijn aan een gebrek aan gegevens over de toepassing van deze koppelingen. Slijtage en vermoeiingsbreuk in spiebanen hangen af ​​van een aantal factoren, waaronder de materiaalcombinatie, de geometrie en de smeringsomstandigheden.
De analyse van splinekoppelingen laat zien dat overdimensionering veel voorkomt en leidt tot verschillende vormen van schade aan het systeem. Enkele van de belangrijkste schades zijn slijtage, wrijving, corrosie en tandvermoeidheid. Ook zijn er geluidsproblemen waargenomen in industriële omgevingen. Het is echter moeilijk om het contactgedrag van splinekoppelingen te evalueren, en numerieke simulaties worden vaak belemmerd door het gebruik van specifieke codes en de randelementenmethode.
Het bezwijken van een spievertandingskoppeling werd veroorzaakt door vermoeiing, waarbij de breuk begon bij de radius van de onderste hoek van de spiebaan. De spiebaan en de spiebanen waren overbelast tot voorbij hun vloeigrens, en er werd aanzienlijke vervorming waargenomen in de tanden van de spievertanding. Een breukring van niet-standaard gelegeerd staal vertoonde een scherpe hoekradius, wat een aanzienlijke spanningsconcentratie veroorzaakte.
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.

editor by czh 2023-02-16