Industriële spiraalvormige en kegelvormige tandwielkast: selectie, koppelwaarde en servicefactorgids

Een defecte versnellingsbak in een cementovenaandrijving, een mijntransportband of een kraantakel is nooit alleen maar een mechanische gebeurtenis. Het is een productieonderbreking – gemeten in uren productieverlies, tonnen onverwerkt materiaal en de kosten van noodreparatie of vervanging onder tijdsdruk. In de zware industrie kost stilstand van de versnellingsbak routinematig tien tot vijftig keer de waarde van de versnellingsbak zelf. Toch is de hoofdoorzaak van het merendeel van de vroegtijdige defecten aan versnellingsbakken niet een fabricagefout of materiaalzwakte. Het is een onjuiste keuze: een versnellingsbak die alleen op nominaal vermogen is gespecificeerd, zonder toepassing van de servicefactoren die rekening houden met de werkelijke inschakelduur, schokbelasting en thermische omgeving van de toepassing.

Deze gids biedt het volledige technische raamwerk voor het selecteren van industriële tandwielkasten en snelheidsreductoren voor zwaar gebruik - met aandacht voor de keuze van het tandwieltype, de koppel- en vermogensmethodologie, de toepassing van de servicefactor per sector en het toepassingstype, de berekening van de tandsterkte volgens ISO 6336, thermische vermogenslimieten, eisen aan het behuizingsontwerp en de faalwijzen die het gevolg zijn van onderspecificatie. Het is geschreven voor fabrieksingenieurs, inkoopingenieurs en onderhoudsmanagers die vervangende of nieuwe versnellingsbakken moeten specificeren voor veeleisende industriële toepassingen.

Deel 1: Selectie van tandwieltypes – Het afstemmen van de versnellingsbakarchitectuur op de toepassing

De eerste beslissing bij de selectie van een versnellingsbak is het type versnelling: de configuratie van de versnellingstrappen die het overbrengingsbereik, de efficiëntie, de asoriëntatie en de fysieke omhulling van de versnellingsbak bepaalt.

1.1 Spiraalvormige tandwielkasten met parallelle as

Spiraalvormige tandwielen hebben tanden die onder een hoek zijn gesneden (de spiraalhoek, doorgaans 10 ° -25 °) ten opzichte van de tandwielas. Dit betekent dat meerdere tanden tegelijkertijd contact maken, waardoor het volgende ontstaat:

• Soepele, stille werking – de geleidelijke tandaangrijping vermindert de impactbelasting in vergelijking met rechte tandwielen

• Hoge belastbaarheid : de grotere contactverhouding (meer tanden die de belasting delen) maakt een hogere koppeloverdracht per eenheid tandwielgrootte mogelijk

• Hoog rendement - doorgaans 98-99% per trap voor goed ontworpen tandwielen

Spiraalvormige tandwielkasten zijn de standaardkeuze voor:

• Kraantakel- en rijaandrijvingen – waar stille werking en hoge efficiëntie vereist zijn

• Transportbandaandrijvingen - waarbij de ingaande en uitgaande assen evenwijdig zijn

• Pomp- en compressoraandrijvingen — continu bedrijf, matige schokbelasting

• Meertraps verloopstukken — 2, 3 of 4 trappen voor hoge reductieverhoudingen (tot 400:1 in een 4-traps unit)

De beperking van tandwielkast met parallelle as is dat de ingaande en uitgaande assen evenwijdig zijn: ze kunnen geen rechthoekige aandrijving bieden zonder een schuine of wormtrap toe te voegen.

1.2 Kegelvormige tandwielkasten (haakse aandrijvingen)

Een kegelvormige tandwielkast combineert een eerste trap met kegeltandwiel (die zorgt voor een ashoekverandering van 90 °) met een of meer spiraalvormige trappen (die het grootste deel van de snelheidsreductie opleveren). Deze configuratie is de standaard voor:

• Ovenaandrijvingen - de motor wordt doorgaans parallel aan de ovenas gemonteerd, waardoor een haakse aandrijving op het rondsel nodig is

• Molenaandrijvingen - soortgelijke geometrie als ovenaandrijvingen

• Kraanrijaandrijvingen – waarbij de motoras loodrecht op de rijrichting staat

• Transportbandaandrijvingen - waarbij de kopkatrolas loodrecht op de motoras staat

De schuine fase introduceert extra complexiteit: kegeltandwielen vereisen een nauwkeurige axiale positionering om het juiste tandcontact te behouden, en de tandgeometrie van kegeltandwielen is veeleisender om te vervaardigen dan spiraalvormige tandwieltanden. Dit maakt tandwielkasten met kegelvormige tandwielen duurder dan tandwielkasten met parallelle assen met een gelijkwaardig koppel, maar ze zijn de enige praktische oplossing als een haakse aandrijving vereist is.

1.3 Planetaire versnellingsbakken

Planetaire (epicyclische) versnellingsbakken gebruiken een zonnewiel, planeetwielen en een ringwiel in een coaxiale configuratie. De belasting wordt tegelijkertijd over meerdere planeetwielen verdeeld, wat het volgende oplevert:

• Zeer hoge vermogensdichtheid - meer koppel per gewichts- en volume-eenheid dan ontwerpen met parallelle as

• Coaxiale invoer en uitvoer : de invoer- en uitvoerassen bevinden zich op dezelfde as

• Hoog rendement — doorgaans 97-99% per fase

Planetaire tandwielkasten hebben de voorkeur voor:

• Wielaandrijvingen (mobiele apparatuur, lieren) – compact, coaxiaal ontwerp past in de wielnaaf

• Eentrapsreductoren met hoge verhoudingen - verhoudingen tot 10:1 in een enkele planetaire trap

• Tandwielkasten voor windturbines – waarbij gewicht en compactheid van cruciaal belang zijn

De beperking is de complexiteit en de kosten van de productie; planetaire tandwielkasten vereisen een nauwkeurige productie van het ringwiel, de planeetwieldrager en meerdere planeetwielen, die allemaal met nauwe toleranties moeten worden vervaardigd en geassembleerd.

1.4 Wormversnellingsbakken

Wormwielkasten maken gebruik van een worm (een schroefachtig tandwiel) die ingrijpt in een wormwiel. Ze bieden:

• Zeer hoge verhoudingen in één fase : verhoudingen van 10:1 tot 100:1 zijn standaard

• Haakse aandrijving - in- en uitgaande assen staan ​​loodrecht

• Zelfremmend vermogen - bij hoge overbrengingen is het wormwiel zelfremmend (kan niet achteruit worden aangedreven), handig voor takels en positioneringssystemen

De kritische beperking is een laag rendement : wormwieloverbrengingen hebben doorgaans een rendement van 50-90%, afhankelijk van de verhouding, vergeleken met 98-99% voor spiraalvormige tandwielen. Voor toepassingen met hoog vermogen en continu gebruik genereert het vermogensverlies in een wormwielkast aanzienlijke hitte, wat hoge bedrijfskosten met zich meebrengt. Wormwielkasten zijn daarom beperkt tot toepassingen met een lager vermogen (doorgaans <75 kW voor continu gebruik) of toepassingen met intermitterend gebruik waarbij het efficiëntieverlies acceptabel is.

1.5 Samenvatting van selectie van versnellingstype

Deel 2: Koppel- en vermogenswaarde – De juiste methodologie

De meest voorkomende oorzaak van voortijdige defecten aan de versnellingsbak is selectie op basis van alleen het nominale motorvermogen, zonder gebruik te maken van servicefactoren. In dit gedeelte wordt de juiste methodologie beschreven.

2.1 De drie vermogens-/koppellimieten

Elke industriële versnellingsbak heeft drie verschillende nominale limieten, en de versnellingsbak moet aan alle drie voldoen:

1. Mechanisch vermogen (sterkte tandwieltanden)

Het maximale koppel dat de tandwieltanden kunnen overbrengen zonder vermoeidheidsbreuken of putjes in het oppervlak. Dit is de beoordeling die het meest wordt vermeld in catalogi en wordt berekend volgens ISO 6336 of AGMA 2101.

2. Thermisch vermogen

Het maximale continue vermogen dat de versnellingsbak als warmte kan afvoeren zonder dat de olietemperatuur de toegestane limiet overschrijdt (doorgaans 80–95 °C voor minerale olie). Voor toepassingen met een hoge bedrijfscyclus kan het thermische vermogen lager zijn dan het mechanische vermogen: de versnellingsbak raakt oververhit voordat de tandwielen mechanisch defect raken.

3. Levensduur lager

De maximale radiale en axiale belastingen die de lagers van de ingaande en uitgaande as kunnen dragen gedurende de vereiste levensduur (doorgaans 20.000–50.000 uur voor industriële toepassingen). Overhangende belastingen van kettingwielen, riemschijven of koppelingen die op de asverlengingen zijn gemonteerd, moeten worden meegerekend.

2.2 Berekening van het vereiste uitgangskoppel

Het vereiste uitgaande koppel op de uitgaande as van de versnellingsbak is:

Waar:

= nominaal motorvermogen (W)

= tandwielkastefficiëntie (gebruik 0,96 voor 3-traps spiraal; 0,94 voor schuine spiraal)

= totale overbrengingsverhouding

= hoeksnelheid van de uitgaande as (rad/s) =

Voorbeeld: 132 kW motor, 3-traps tandwielkast, overbrengingsverhouding 45:1, uitgangstoerental 33 rpm:

Wacht - de juiste aanpak is om het uitgangskoppel te berekenen op basis van het ingangskoppel:

2.3 Servicefactoren toepassen – de cruciale stap

De servicefactor (

, ook wel toepassingsfactor of genoemd

in ISO 6336) houdt rekening met het feit dat het werkelijke piekkoppel in de toepassing groter is dan het nominale motorkoppel. Het wordt bepaald door:

• Het aangedreven machinetype : hoeveel schokken en overbelasting genereert de aangedreven machine?

• Het type krachtbron : hoeveel koppelvariatie produceert de motor?

• De dagelijkse bedrijfsuren : hoeveel uur per dag draait de versnellingsbak?

Stap 1: Toepassingsfactor (aangedreven machine).

Stap 2: Prime mover-factor

Stap 3: Bedrijfsurenfactor

Gecombineerde servicefactor:

Ontwerpkoppel:

De geselecteerde versnellingsbak moet een nominaal uitgangskoppel hebben

.

2.4 Uitgewerkt voorbeeld: selectie van kogelmolenaandrijving

Gegeven:

• Motor van 250 kW, 1.480 tpm, eekhoornkooi, DOL-start

• Vereiste molensnelheid: 18 rpm

• Toepassing: Kogelmolen (zware schok)

• Bedrijfsuren: 24 uur/dag (continu)

Stap 1: Vereiste verhouding

Stap 2: Uitgangskoppel

Stap 3: Servicefactor

Stap 4: Ontwerpkoppel

Een versnellingsbak die alleen op basis van het nominale uitgangskoppel (124,6 kN·m) wordt geselecteerd, zou 2,6 x ondermaats zijn. voor deze toepassing Voor de juiste keuze is een versnellingsbak nodig met een nominaal uitgangskoppel van 327 kN·m.

Deel 3: Beoordeling van de sterkte van de tandwieltanden – Basisprincipes van ISO 6336

Door te begrijpen hoe de sterkte van de tandwieltanden wordt berekend, kunnen ingenieurs de beoordelingen van versnellingsbakken evalueren en vaststellen wanneer de cataloguswaardering van een fabrikant optimistisch is.

3.1 De twee faalwijzen van tandwieltanden

Buigvermoeidheid (tandwortelfractuur):

De tandwortel is de zone met de hoogste spanning in een tandwieltand onder belasting. Cyclische buigspanning bij de wortel zorgt ervoor dat vermoeiingsscheuren ontstaan ​​en zich voortplanten, waardoor uiteindelijk de tand breekt. Een tandwortelfractuur is een catastrofaal falen; het gebroken tandfragment vernietigt doorgaans aangrenzende tanden en de behuizing van de versnellingsbak.

De buigspanning bij de tandwortel bedraagt:

Waar:

= tangentiële tandkracht (N)

= gezichtsbreedte (mm)

= normale module (mm)

= tandvormfactor

= stresscorrectiefactor

= toepassingsfactor (= servicefactor

)

= dynamische factor (houdt rekening met trillingen in de tandwieloverbrenging)

= factor voor verdeling van de vlakbelasting (houdt rekening met ongelijkmatige belasting over de tandbreedte)

= dwarslastverdelingsfactor

[3]

Contactmoeheid (pitting/spalling):

De tandflank (het werkoppervlak van de tand) wordt onderworpen aan cyclische Hertziaanse contactspanning terwijl de tanden in elkaar grijpen. Dit veroorzaakt ondergrondse vermoeiingsscheuren die zich naar het oppervlak verspreiden, waardoor putjes (kleine kraters) in de tandflank ontstaan. Ernstige putjes leiden tot afbrokkeling (grootschalige oppervlaktebreuk) en uiteindelijk tandfalen.

De contactspanning op de tandflank bedraagt:

Waar:

= elasticiteitsfactor (voor staal-staal: 189,8

)

= zonefactor (houdt rekening met tandgeometrie)

= contactverhoudingsfactor

= spiraalhoekfactor

= steekdiameter rondsel (mm)

= overbrengingsverhouding van de trap

3.2 Materiaal- en warmtebehandeling voor de sterkte van de tandwieltanden

De toegestane spanningen

En

zijn volledig afhankelijk van het tandwielmateriaal en de warmtebehandeling:

Belangrijk inzicht: Gecarbureerde en geharde tandwielen (20CrMnTi, 17CrNiMo6) hebben contactvermoeidheidslimieten (

) die 2,5–2,7× hoger zijn dan doorgeharde tandwielen (42CrMo Q&T). Voor een gegeven tandwielgrootte kunnen gecarbureerde tandwielen 2,5 keer meer koppel overbrengen voordat er pitting optreedt. Dit is de reden waarom alle hoogwaardige industriële versnellingsbakken gecarbureerde en geslepen tandwielen gebruiken.

3.3 Het belang van het slijpen van tandwielen

Na het carbureren en afschrikken vervormen de tandwieltanden enigszins als gevolg van de thermische spanningen van het warmtebehandelingsproces. Als de tandwielen worden gebruikt in afgeschrikte toestand (zonder slijpen), zijn het tandprofiel en de geleidingsfouten groot, waardoor:

• Ongelijkmatige verdeling van de belasting over de breedte van het tandvlak —

  

  En

  

  aanzienlijk toenemen

• Hoge dynamische belastingen —

  

  neemt toe als gevolg van profielfouten die mesh-impact veroorzaken

• Lawaai en trillingen : onaanvaardbaar in veel toepassingen

Tandwielslijpen na warmtebehandeling herstelt de juiste tandgeometrie, reduceert profiel- en geleidingsfouten tot < 5 μm, en zorgt ervoor dat de belastingsverdelingsfactoren hun theoretische minimumwaarden benaderen. Voor zware industriële versnellingsbakken is het slijpen van tandwielen niet optioneel ; het is een vereiste om het nominale koppelvermogen te bereiken.

Deel 4: Thermisch vermogen en koeling

4.1 Waarom thermische classificatie belangrijk is

In een versnellingsbak wordt het vermogensverlies (als gevolg van wrijving in de tandwielen, lagerwrijving en het karnen van olie) omgezet in warmte. Als de warmteontwikkelingssnelheid de warmteafvoersnelheid van het versnellingsbakhuis overschrijdt, stijgt de olietemperatuur totdat deze een stabiel evenwicht bereikt. Als deze evenwichtstemperatuur de toegestane olietemperatuur overschrijdt (doorgaans 80–95°C voor minerale olie, 100–110°C voor synthetische olie), wordt de olie snel afgebroken, waardoor de viscositeit en het filmvormende vermogen verloren gaan, wat leidt tot versnelde slijtage van tandwielen en lagers.

Het warmteopwekkingspercentage is:

Voor een versnellingsbak van 250 kW met een rendement van 96%:

De natuurlijke warmteafvoer door convectie uit het versnellingsbakhuis is:

Waar

is de warmteoverdrachtscoëfficiënt (typisch 12–18 W/m²·K voor een gietijzeren behuizing met natuurlijke convectie) en

is de oppervlakte van de woning.

Als

bij de toegestane olietemperatuur heeft de versnellingsbak geforceerde koeling nodig: een koelventilator op de ingaande as, een externe oliekoeler (warmtewisselaar), of beide.

4.2 Thermische beoordeling door koelmethode

Voor kogelmolen- en ovenaandrijvingen die 24 uur per dag draaien, is vrijwel altijd een externe oliekoeler vereist. Het specificeren van een tandwielkast zonder de thermische classificatie voor continu gebruik bij de werkelijke omgevingstemperatuur te verifiëren, is een veel voorkomende en kostbare fout.

4.3 Viscositeitselectie voor versnellingsbakolie

De viscositeit van de tandwielolie moet worden afgestemd op de bedrijfstemperatuur en de spoedlijnsnelheid van de tandwielen:

Voor tandwielkasten in staalfabrieken, cementfabrieken of andere omgevingen met hoge temperaturen waar de omgevingstemperatuur regelmatig boven de 40°C komt, dient u één viscositeitsklasse hoger te gaan dan de standaardaanbeveling.

Deel 5: Behuizingsontwerp en lageropstelling

5.1 Vereisten voor stijfheid van de behuizing

Het versnellingsbakhuis is niet slechts een container voor de tandwielen en olie; het is een structureel element dat zorgt voor de nauwkeurige uitlijning van de tandwielen die nodig is voor correct tandcontact. Doorbuiging van de behuizing onder belasting veroorzaakt een verkeerde uitlijning van de tandwielen, waardoor de verdelingsfactor van de belasting toeneemt

en vermindert het effectieve tandcontactoppervlak.

Voor zware industriële tandwielkasten moet de behuizing zo worden ontworpen dat de verkeerde uitlijning van de tandwielen wordt beperkt tot:

Voor een tandwiel met een spanwijdte van 200 mm:

Dit vereist:

• Dikke behuizingswanden – minimale wanddikte 1,5–2,0× de tandwielmodule voor gietijzeren behuizingen

• Geribbelde constructie - ribben die de lagerboringen verbinden met de behuizingsbasis, waardoor doorbuiging onder de kracht van het tandwielscheiding wordt voorkomen

• Lagerhuizen met precisieboring - uitlijning van de lagerboring binnen 0,02 mm tussen de twee lagers die elke as ondersteunen

5.2 Lagerselectie en levensduurberekening

De lagers in een industriële versnellingsbak moeten het volgende dragen:

• Radiale belastingen als gevolg van de scheidingskracht van de tandwieltanden en het gewicht van de assen en tandwielen

• Axiale belastingen door drukkrachten van het spiraalvormige tandwiel en de axiale krachten van het kegelwiel

• Overhangende belastingen van koppelingen, tandwielen of katrollen die op asverlengingen zijn gemonteerd

De basiswaarderingsduur (

) van een lager is:

Waar:

= basis dynamische belastingswaarde van het lager (N) — uit lagercatalogus

= equivalente dynamische lagerbelasting (N) — berekend op basis van radiale en axiale belastingen

= 3 voor kogellagers; 10/3 voor rollagers

= lagertoerental (tpm)

Gewenste levensduur van lagers voor industriële versnellingsbakken:

• Standaard industriële toepassingen:

  

  uur

• Continu procesindustrie (cement, staal):

  

  uur

• Kritische toepassingen (ovenaandrijvingen, gietkraanaandrijvingen):

  

  uur

5.3 Selectie asafdichting

Asafdichtingen van de versnellingsbak voorkomen olielekkage bij de asverlengingen. Voor zware industriële tandwielkasten:

• Radiale lipafdichtingen (PTFE of NBR): Standaard voor assnelheden < 8 m/s aan de afdichtingslip. Eenvoudig, goedkoop, maar met beperkte slijtage: vervang bij elke grote revisie.

• Labyrintafdichtingen: contactloos – geen slijtage, onbeperkte levensduur. Vereist een lichte positieve druk in de versnellingsbak (ontluchtingsventiel) om binnendringen te voorkomen. Bij voorkeur voor hogesnelheidsschachten en stoffige omgevingen.

• Mechanische gelaatsafdichtingen: Voor zeer stoffige of natte omgevingen (cementfabrieken, mijnbouw). Hogere kosten maar superieure uitsluiting van besmetting.

Voor tandwielkasten in cementfabrieken of andere stoffige omgevingen dient u labyrintafdichtingen of mechanische vlakafdichtingen te specificeren; standaard lipafdichtingen zullen snel defect raken door schurende stofverontreiniging.

Deel 6: Selectie van versnellingsbakken voor specifieke zware industriële toepassingen

6.1 Kraantakel en rijaandrijvingen

Type versnellingsbak: spiraalvormig met parallelle as (hijstoestel); afgeschuinde spiraalvormige (reizen)

Belangrijkste vereisten:

• Hoog startkoppelvermogen - kraanmotoren produceren bij het opstarten een nominaal koppel van 2,0–2,5×

• Weerstand tegen schokbelasting: het oppakken van de belasting veroorzaakt pieken in het impactkoppel

• Compact omhulsel — moet passen in de kraanwagen of het takellichaam

• Hoog rendement – ​​vermindert de warmteontwikkeling in de gesloten kraanconstructie

Servicefactor: 1,75–2,5× afhankelijk van de kraanbelastingsklasse (zie onze Selectiegids voor trommelkoppelingen voor definities van bedrijfsklassen)

Materiaal tandwiel: 20CrMnTi gecarbureerd en geslepen voor alle fasen - de hoge contactvermoeidheidslimiet is essentieel voor de schokbelasting tijdens kraanwerkcycli

6.2 Kogelmolen- en SAG-molenaandrijvingen

Type versnellingsbak: kegelvormig (voor haakse aandrijving op het rondsel) of spiraalvormig met parallelle as (voor inline-aandrijving)

Belangrijkste vereisten:

• Extreem koppelvermogen – kogelmolens behoren tot de toepassingen met het hoogste koppel in de industrie

• Continu 24-uurs gebruik – thermische classificatie is van cruciaal belang

• Hoge schokbestendigheid: de impact van de molenbelasting veroorzaakt ernstige koppelpieken tijdens het opstarten en gebruik

• Lange levensduur: vervanging van de tandwielkast van de molen is een grote onderhoudsbeurt waarvoor kraanondersteuning nodig is

Servicefactor: 2,0–2,5× (zware schok + 24 uur continu gebruik)

Koeling: Externe oliekoeler verplicht voor molens > 500 kW

Materiaal tandwiel: 17CrNiMo6 gecarbureerd en geslepen - maximale tandsterkte voor de extreme werkcyclus

6.3 Draaiovenaandrijvingen

Type versnellingsbak: Bevel-helical (haakse aandrijving van motor naar ovenrondsel)

Belangrijkste vereisten:

• Zeer hoge reductieverhouding (typisch 100:1 tot 300:1 totaal)

• Extreem soepele en trillingsarme output - ovenschaal is gevoelig voor dynamische belasting

• Lange levensduur (10-20 jaar tussen grote revisies)

• Mogelijkheid tot hulpaandrijving - moet de oven op lage snelheid kunnen aandrijven (kruipaandrijving) voor onderhoud en thermische egalisatie

Servicefactor: 1,5–2,0× (matige schok, maar 24 uur continu gebruik)

Speciale eis: Accommodatie voor thermische uitzetting — de ovenschaal zet tijdens bedrijf axiaal uit met 50–200 mm; de uitgaande as van de versnellingsbak moet dit opvangen via een flexibele koppeling of zwevend rondsel

Voor meer informatie over de uitlijning van het ovenaandrijfsysteem, zie onze Uitlijningsgids voor roterende oventappen.

6.4 Aandrijvingen van transportbanden

Type versnellingsbak: spiraalvormig met parallelle as (meest gebruikelijk) of schuine spiraalvormig (waarbij een haakse aandrijving vereist is door de lay-out)

Belangrijkste vereisten:

• Matige schokbestendigheid: bandtransporteurs worden relatief soepel geladen in vergelijking met molens en brekers

• Hoog rendement – ​​transportbandaandrijvingen draaien continu; efficiëntie heeft rechtstreeks invloed op de bedrijfskosten

• Overhangend draagvermogen: de aandrijfpoelie-as oefent een aanzienlijke radiale belasting uit op de uitgaande as van de versnellingsbak

Servicefactor: 1,25–1,75× afhankelijk van transportbandtype en startmethode

Controle overhangende belasting: Bereken altijd de radiale belasting op het lager van de uitgaande as op basis van de riemspanning en verifieer dit aan de hand van de overhangende belasting van de fabrikant van de versnellingsbak

6.5 Brekeraandrijvingen (kaak, kegel, tol)

Type versnellingsbak: schuine spiraalvormige of parallelle as spiraalvormige

Belangrijkste vereisten:

• Extreme schokbestendigheid: brekeraandrijvingen ervaren de hoogste piek-tot-gemiddelde koppelverhoudingen in de industrie

• Hoog koppelvermogen – brekeraandrijvingen worden doorgaans zwaar belast

• Vliegwieleffect - veel brekeraandrijvingen gebruiken een vliegwiel om piekkoppels te absorberen; de versnellingsbak moet geschikt zijn voor het koppel dat door het vliegwiel wordt overgebracht, niet alleen voor het motorkoppel

Servicefactor: 2,0–3,0× (zeer zware schok)

Speciale opmerking: Bij kaakbrekers kan het piekkoppel tijdens een breekcyclus 5–8× het gemiddelde koppel bedragen. De versnellingsbak moet geschikt zijn voor dit piekkoppel, niet voor het gemiddelde koppel. Zie onze Gesmede versus gegoten stalen assen voor brekers voor richtlijnen voor gerelateerde asspecificaties.

Deel 7: Inspectie, onderhoud en storingsanalyse van versnellingsbakken

7.1 Routineonderhoudsschema

7.2 Olieanalyse — het meest waardevolle diagnostische hulpmiddel

Olieanalyse is het meest kosteneffectieve instrument voor conditiebewaking voor industriële tandwielkasten. Een driemaandelijks oliemonster dat naar een laboratorium wordt gestuurd, levert het volgende op:

• Viscositeitsmeting — detecteert oliedegradatie en vervuiling

• Watergehalte — detecteert defecte afdichtingen of condensatie

• Deeltjesaantal en grootteverdeling — detecteert slijtageresten van tandwielen en lagers

• Elementanalyse (ICP) — identificeert de bron van slijtageresten (ijzer = slijtage van tandwielen/as; koper = bronzen lagerslijtage; chroom = lagerloopslijtage)

• Zuurgetal (AN) — meet het oxidatieniveau van de olie

Actiedrempels:

7.3 Veelvoorkomende storingsmodi

Mislukkingsmodus 1: Tandpitvorming (contactvermoeidheid)

Uiterlijk: kleine kraters (putjes) op de tandflank, meestal in het tanddum (onder de steeklijn). Progressieve putcorrosie leidt uiteindelijk tot afbrokkeling en tandbreuk.

Oorzaak: contactspanning die de vermoeidheidslimiet van het materiaal overschrijdt - veroorzaakt door een te kleine versnellingsbak (onvoldoende servicefactor), onvoldoende hardheid van het tandoppervlak of vervuilde olie die de smeerfilm vermindert.

Preventie: Pas de juiste servicefactoren toe; specificeer gecarbureerde en geslepen tandwielen; handhaaf de zuiverheid van de olie en de juiste viscositeit.

Mislukkingsmodus 2: tandwortelbreuk

Uiterlijk: Volledige breuk van een of meer tanden aan de wortel. Catastrofaal: het gebroken tandfragment vernietigt aangrenzende tanden.

Oorzaak: Buigspanning die de vermoeidheidslimiet van het materiaal overschrijdt - veroorzaakt door ernstige overbelasting (blokkering van de breker, impact van de freeslading), onvoldoende tandwortelradius of materiaaldefect.

Preventie: pas schokbelastingservicefactoren toe; specificeer voldoende tandwortelradius (royale filet); gebruik gesmede tandwielblanks met gecontroleerde korrelstructuur.

Foutmodus 3: schuren (lijmslijtage)

Uiterlijk: Ruwe, bekraste tandflanken met materiaaloverdracht tussen bijpassende tanden. Treedt plotseling op, meestal tijdens het opstarten of overbelasting.

Oorzaak: afbraak van de smeeroliefilm - veroorzaakt door onvoldoende viscositeit van de olie, een te hoge olietemperatuur, een te hoge spoedlijnsnelheid voor de oliekwaliteit, of vervuiling.

Preventie: Selecteer de juiste olieviscositeit voor bedrijfstemperatuur en snelheid; handhaaf de olietemperatuur onder 90°C; gebruik EP-additieven (extreme druk) voor versnellingsbakken met hoge belasting en lage snelheid.

Storingsmodus 4: Lagerstoring

Uiterlijk: toename van trillingen, geluid, stijging van de olietemperatuur, uiteindelijk vastlopen.

Oorzaak: Onvoldoende levensduur van de lagers (lagers zijn te klein of overbelast), verontreinigde olie bereikt de lagers, onvoldoende smeerstroom naar de lagers of onjuiste lagervoorspanning.

Preventie: Controleer de peiling

de levensduurberekening omvat alle belastingen (radiaal + axiaal + overhangend); oliereinheid handhaven; controleer de oliestroom naar de lagers tijdens de inbedrijfstelling.

Storingsmodus 5: Scheurvorming in de behuizing

Verschijning: Scheuren in het versnellingsbakhuis, meestal op spanningsconcentratiepunten (lagerhoeken, inspectiedekselopeningen, montagevoeten).

Oorzaak: Vermoeidheid door cyclische belasting - veroorzaakt door resonantie (werkend op of nabij een natuurlijke frequentie van het versnellingsbak-funderingssysteem), ernstige schokbelasting of onvoldoende wanddikte van de behuizing.

Preventie: Uitvoeren van trillingsanalyses tijdens inbedrijfstelling; zorg ervoor dat de versnellingsbak op een stevige, vlakke fundering wordt gemonteerd; specificeer voldoende wanddikte van de behuizing voor de toepassing.

Veelgestelde vragen

Vraag 1: Wat is het verschil tussen een spiraalvormige versnellingsbak en een kegelvormige tandwielkast?

Een spiraalvormige versnellingsbak heeft parallelle ingaande en uitgaande assen: beide assen wijzen in dezelfde richting. Een conische tandwielkast heeft een hoek van 90° tussen de ingaande en uitgaande assen, bereikt door een eerste trap met conische tandwielen. Kegelvormige tandwielkasten worden gebruikt wanneer de motor en de aangedreven machine loodrecht op elkaar staan ​​- gebruikelijk bij ovenaandrijvingen, molenaandrijvingen en kraanrijaandrijvingen. Spiraalvormige tandwielkasten zijn efficiënter en goedkoper voor een bepaald koppel, maar kunnen alleen worden gebruikt als de asindeling evenwijdige assen toestaat.

Vraag 2: Hoe bereken ik de servicefactor voor mijn versnellingsbaktoepassing?

Vermenigvuldig drie factoren: de toepassingsfactor (1,0 voor gladde ladingen, tot 2,5 voor kaakbrekers en gietkranen), de aandrijffactor (1,0 voor elektromotoren, 1,25–1,5 voor dieselmotoren) en de bedrijfsurenfactor (0,8 voor < 2 uur/dag, 1,5 voor 24 uur continu bedrijf). Voor een kogelmolen aangedreven door een elektromotor die 24 uur per dag draait, is de servicefactor gelijk

. Het nominale koppel van de versnellingsbak moet groter zijn dan het nominale uitgangskoppel vermenigvuldigd met deze bedrijfsfactor.

Vraag 3: Waarom gebruiken zware versnellingsbakken gecarbureerde en geslepen tandwielen in plaats van doorgeharde tandwielen?

Gecarbureerde en geharde tandwielen (20CrMnTi, 17CrNiMo6) bereiken een oppervlaktehardheid van 58–62 HRC, wat een contactvermoeidheidslimiet oplevert (

) van 1.500–1.550 MPa — vergeleken met 900 MPa voor doorgehard 42CrMo. Dit betekent dat gecarbureerde tandwielen 2,5 à 3x meer koppel kunnen overbrengen voordat er pitting optreedt voor dezelfde tandwielgrootte. Het slijpen van tandwielen na het carbureren herstelt de tandgeometrie die is vervormd door de warmtebehandeling, waardoor de dynamische belastingen worden verminderd en het hoge koppel in de praktijk kan worden bereikt.

Vraag 4: Wat veroorzaakt oververhitting van de versnellingsbak en hoe kan dit worden voorkomen?

Oververhitting treedt op wanneer het vermogensverlies (ingangsvermogen × (1 − rendement)) de warmteafvoercapaciteit van de behuizing overschrijdt. Voor een versnellingsbak van 250 kW met een rendement van 96% bedraagt ​​het vermogensverlies 10 kW, wat een standaardbehuizing mogelijk niet kwijtraakt bij hoge omgevingstemperaturen. Preventie: verifieer het thermische vermogen bij de werkelijke omgevingstemperatuur; voeg een op de as gemonteerde koelventilator toe voor continu gebruik; specificeer een externe oliekoeler voor toepassingen met hoog vermogen (> 200 kW continu). Gebruik synthetische olie (ISO VG 220 PAO) in plaats van minerale olie; deze heeft een betere thermische stabiliteit en maakt hogere bedrijfstemperaturen mogelijk.

Vraag 5: Hoe vaak moet de versnellingsbakolie worden ververst?

Voor minerale olie: elke 4.000–6.000 bedrijfsuren of 2 jaar, afhankelijk van wat zich het eerst voordoet. Voor synthetische olie (PAO of PAG): elke 8.000–12.000 uur of 4 jaar. Olieanalyse is echter betrouwbaarder dan vaste intervallen. Als de driemaandelijkse olieanalyse een verandering van de viscositeit > 20%, een watergehalte > 0,1% of een ijzergehalte > 150 ppm aantoont, moet u de olie onmiddellijk verversen, ongeacht het interval. Bij nieuwe versnellingsbakken dient u de olie na de eerste 500 bedrijfsuren te verversen om ingelopen slijtageresten te verwijderen.

Vraag 6: Kan een defecte versnellingsbak worden gerepareerd of moet deze worden vervangen?

Veel defecten aan de versnellingsbak kunnen kosteneffectiever worden gerepareerd dan vervanging, vooral bij grote, op maat gemaakte versnellingsbakken waarbij de aanlooptijd voor vervanging lang is. Herstelbare omstandigheden omvatten: vervanging van lagers, vervanging van afdichtingen, reparatie of vervanging van de as, en vervanging van tandwielen (als de behuizing en andere componenten onbeschadigd zijn). Omstandigheden die vervanging vereisen: scheuren in de behuizing, breuken van meerdere tandwieltanden of ernstige krassen op alle tandwielflanken. Yile Machinery biedt revisiediensten voor versnellingsbakken. Neem contact met ons op met het versnellingsbakmodel en de foutbeschrijving voor een beoordeling van reparatie versus vervanging.

Yile Machinery: op maat gemaakte heavy-duty versnellingsbakken en snelheidsreductoren

Yile Machinery ontwerpt en produceert op maat gemaakte industriële tandwielkasten en snelheidsreductoren voor de meest veeleisende toepassingen in de mijnbouw, cement, staal, energieopwekking en kraan-/hijssystemen. Wij bieden zowel de productie van nieuwe versnellingsbakken als de revisie/reparatiediensten van versnellingsbakken.

Onze productiemogelijkheden voor versnellingsbakken:

• Tandwieltypen: spiraalvormige, kegelvormige, planetaire en gecombineerde configuraties met parallelle as

• Koppelbereik: Uitgangskoppel tot 2.000 kN·m (op maat gemaakte ontwerpen buiten dit bereik beschikbaar)

• Materiaal tandwielen: 20CrMnTi en 17CrNiMo6 gecarbureerd en geslepen; 42CrMo inductiegehard; aangepaste legeringen op aanvraag

• Nauwkeurigheid tandwiel: DIN 5 tot DIN 7 (ISO 1328 klasse 5–7) na slijpen

• Behuizing: Gietijzer HT250 of gefabriceerd staal; precisiegeboorde lagerhuizen

• Lagers: SKF, FAG, NSK of gelijkwaardig;

  

  levensduur geverifieerd door berekening

• Koeling: op de as gemonteerde ventilator, externe oliekoeler of geforceerd circulatiesysteem, indien nodig

• Testen: inlooptest zonder belasting + test met belasting; trillings- en temperatuuranalyse; controle op olielekkage

• Revisieservice: volledige demontage, inspectie, vervanging van versleten componenten, hermontage en test

Wij vervaardigen ook het complete assortiment aandrijfsysteemcomponenten:

• Zware industriële versnellingsbakken en aangepaste snelheidsreductoren - productpagina met volledige specificaties

• Op maat gemaakte heavy-duty kegeltandwielkasten - haakse en schuine haakse aandrijvingen

• Trommelkoppeling voor kraan- en takelaandrijvingen - geïntegreerde remwielkoppelingen voor kraantakelversnellingsbakken

• Heavy-Duty gesmede kraanwielen - gesmede 42CrMo kraanwielen voor bovenloop- en portaalkranen

• Draadkabelschijven voor kranen en graafmachines - nauwkeurig bewerkte schijfgroeven

• Zware omtrektandwielen voor ovens, molens en drogers - gesegmenteerde ringtandwielen met grote diameter

• Gesmeed stalen tandwielblanks en ringsmeedstukken - op maat gesmede blanks voor de productie van tandwielen

• Uitlijningsgids voor roterende oventappen - technische hulpbron voor ovenaandrijfsystemen

• Mijnbouw- en cementindustrieoplossingen – complete aandrijfpakketten voor toepassingen in procesinstallaties

Om een ​​offerte te ontvangen, geeft u het volgende op:

• ✅ Ingangsvermogen (kW) en ingangssnelheid (rpm)

• ✅ Vereiste uitvoersnelheid (tpm) of overbrengingsverhouding

• ✅ Asoriëntatie (parallel of haaks)

• ✅ Toepassingsbeschrijving en dienstklasse

• ✅ Montageconfiguratie (voetmontage, flensmontage, asmontage)

• ✅ Omgevingsomstandigheden (omgevingstemperatuur, stof, vochtigheid)

• ✅ Aantal en gewenste leverdatum

• ✅ Tekeningen of typeplaatgegevens van bestaande versnellingsbak (ter vervanging)

E-mail: jasmine@yileindustry.com

Offerteaanvraag indienen: www.yilemachinery.com/contactus.html

Op alle technische vragen wordt binnen 24 uur gereageerd. Noodvervangings- en herbouwopdrachten krijgen prioriteitsplanning.

Gerelateerde technische bronnen

• Trommelkoppeling voor kraan en takel: koppel- en selectiegids

• Gesmeed kraanwiel: gids voor materiaalkeuze en draagvermogen

• Draadkabelschijf: groefontwerp en D/d-verhoudingsgeleider

• Gids voor installatie, uitlijning en onderhoud van singeluitrusting

• Uitlijningsgids voor roterende oventappen

• Gesmede versus gegoten stalen assen voor brekers

• Smeden met open matrijzen versus smeden met gesloten matrijzen

• Op maat gemaakte smeedstukken - Blanks voor uitrusting en ringsmeedstukken

• Oplossingen voor de mijnbouw- en cementindustrie