1. KUORMITUKSEN MÄÄRITYS
Jotta oikea nivelakseli saadaan määritettyä, tulee selvittää nivelakseliin kohdistuvat momentit.
- Nivelakselin käyttövääntömomentti
- Nivelakselin max. vääntömomentti
Kun on tiedossa käyttölaitteen teho ja pyörimisnopeus, saadaan vääntömomentti (nimellismomentti) laskettua kaavasta:
Tn = nimellismomentti.
Nimellismomentista saadaan tarkempi kuormitusmomentti ottamalla huomioon käyttökerroin, joka riippuu akselin käyttökohteesta. Akselin nimellismomentti kerrotaan käyttökertoimella, jolloin saadaan vertailtavaksi kuormitusmomentti.
Saadun kuormitusmomentin tulee olla pienempi kuin akselitaulukoissa olevan kuormitusmomentin TK.
Akselitaulukoissa esiintyvät momentit:
TK = Kuormitusmomentti
Kuormitusvääntömomentti on määritelty nivelristin kapasiteetin mukaan.
TCS = Toiminnallinen rajamomentti
Maksimi sallittu vääntömomentti, joka voidaan välittää rajoitetun ajan ilman vaurioita.
TDW = Käyttömomentti
Jatkuva sallittu vääntömomentti vaihtuvilla kuormituksilla.
TDSch = Tykyttävä momentti
Jatkuva sallittu vääntömomentti tykyttävillä kuormituksilla.
Akselia valittaessa sekä laakerin kestoikä että akselin lujuus on kumpikin erikseen huomioitava. Riippuen kuormitustyypistä käyttömomentti TDW ja tykyttävä momentti TDSch on myös huomioitava.
2. NIVELRISTIN TEOREETTINEN ELINIKÄ
Nivelakselin (-ristin) teoreettinen elinikä Lh perustuu laakerin LC -kertoimeen ja voidaan määrittää alla olevan kaavan mukaisesti:
Jos haluttu elinikä Lh on tiedossa, voidaan oikea nivelkoko laskea laakerin kertoimen LC mukaan.
LC -arvot saadaan nivelakselin mittataulukoista.
n = Akselin pyörimisnopeus (rpm)
β = Nivelkulma ( ° )
T = Vääntömomentti (kNm)
Jos nivelakselin käyttösykli (aika/voima) on tiedossa, voidaan elinikä laskea siihen perustuen. Tässä tapauksessa ota yhteys tekniseen palveluumme. Joissakin tapauksissa polttomoottori saattaa aiheuttaa ylikuormituksia akselille, jotka tulee ottaa huomioon iskukertoimella K1.
| Moottorityyppi | Kerroin K1 |
|---|---|
| Sähkömoottori | K1 = 1,00 |
| Bens.moottori 4 syl. tai > | K1 = 1,1555 |
| Dieselmoottori 4 syl. tai > | K1 = 1,20 |
Arvot taulukossa ovat yleisiä arvoja. Jos käytetään joustavia kytkimiä, iskukerroin on pienempi. Moottorin ja kytkimen valmistajien ilmoittamat arvot on tarkistettava.
VALINTA KÄYTTÖLUJUUDEN MUKAAN
Jos työkierto on tiedossa voidaan käyttölujuus määrittää. Nivelakselin laskennallisen kestoiän normaaleissa käyttöolosuhteissa tulee olla sama tai suurempi kuin vaaditun.
Jos työkierto ei ole tiedossa, pyydämme ottamaan yhteyttä meihin valintaa varten.
Laskelmamme perustuvat käyttömomenttiin T ja esiintyvään maksimimomenttiin TSP.
Maksimi käyttömomentti määräytyy käyttötavan ja momenttityypin mukaan siten, että sen pitää olla alempi kuin vastaavat TDSch tai TDW.
Tyypillisiä momentteja
Maksimi momentti TSP määräytyy käyttävän laitteen nimellismomentin ja käytettävän laitteen käyttökertoimen K perusteella. Tämä momentti ei saa ylittää akselin kuormitusmomenttia TK.
TSP= maksimimomentti (Nm)
TN = nimellismomentti (Nm)
TK = kuormitusmomentti (Nm)
K = käyttökerroin
3. KÄYTTÖKULMAT
Tyypillisimmät asetelmat käyttökohteissa ovat Z ja W. Oletamme aluksi, että systeemissä olevat akselit ovat samassa tasossa.
Kun nivelkulmat β1 ja β2 ovat yhtä suuret, akselit pyörivät tasaisesti.
Nivelhaarukoiden tulee olla tällöin samassa linjassa.
Maksimi sallittu kulmavirhe
Kun on kyseessä suuret pyörimisnopeudet ja/tai vääntömomentit; kulmaeron tulee olla rajoissa 1° - 1,5°.
Sovellutuksissa, joissa pyörimisnopeudet ovat hitaita, suurempi kulmaero voidaan sallia (3° - 5°) ilman mainittavia vaikutuksia.
Jos nivelakseleita on useampia ja/tai ne eivät ole samassa tasossa, kääntykää puoleemme.
Maksimi jatkuva käyttökulma
Riippuen nivelakselisarjasta/tyypistä, max. nivelkulma on 44°. Johtuen nivelen kinematiikasta tulee max. käyttökulma rajoittaa suhteessa pyörimisnopeuteen.
Jotta voidaan taata järjestelmän pehmeä käynti, keskiosien massakiihtyvyysmomenttia ei saa ylittää. Tämä momentti riippuu
Nopeuden ja käyttökulman tulosta
= n × β
ja akselin keskiosan massahitausmomentista.
Arvot ovat voimassa vain Z-asennukselle. W-asennukselle arvot pitää jakaa kahdella!
4. PYÖRIMISNOPEUS
Kriittisen pyörimisnopeuden tarkastelu
Nivelakselit ovat elastisia kappaleita, jotka taipuvat ja joustavat. Näin ollen ensimmäisen ja mahdollisesta toisen asteen kriittiset pyörimisnopeudet ovat merkittäviä turvallisuuden ja toiminnan kannalta. Turvallisuussyistä suurimman sallitun pyörimisnopeuden tulee olla riittävästi alle kriittisen pyörimisnopeuden
nsal.max. = Jatkuva maksimi pyörimisnopeus
nkrit = Kriittinen pyörimisnopeus
Kriittinen pyörimisnopeus tietylle nivelakselityypille määräytyy akseliputken pituuden ja halkaisijan mukaan (katso taulukko 5.1 sivu 44). Suuremmille pituuksille akseliputken halkaisijaa tulee suurentaa.
Koska putken halkaisija on suhteessa kuhunkin akselikokoon, voidaan akseli valmistaa vain tiettyyn pituuteen saakka. Asennukset, joissa tarvitaan suurempaa pituutta, pitää valmistaa käyttäen tukilaakeroituja väliakseleita.
Tämä taulukko on voimassa sovelluksissa, joissa on kiinteä tukilaakerointi lähellä laippoja. Muissa tapauksissa, esim. joustavalla laakeroinnilla varustetuissa, kriittinen pyörimisnopeus on alhaisempi.
Riippuen käyttökohteesta toisen asteen kriittisen nopeuden ylittäminen voi aiheuttaa värähtelyjä. Jos nivelkulma ylittää 3° tai tarvitaan suurempaa pituutta, ottakaa yhteyttä meihin.
5. NIVELAKSELIN PITUUS
Nivelakselin käyttöpituus määritellään käyttävän- ja käytettävän laitteen etäisyyden ja nivelakselin liikevaran perusteella.
Termit:
Lz = Mitta kokoonpuristettuna
Akseli lyhin mitta
La = Liikevara
Akselissa oleva uritus mahdollistaa pituuden muuttamisen tällä arvolla. Mitta on vakio kullekin akselille ja sitä ei saa ylittää.
Lz + La = Maksimi jatkuva toimintapituus
Käytön aikana akselin pituus maksimissaan voi olla tämä. Perussääntö oikean käyttöpituuden määrittämisessä on, että nivelakselin minimimittaan lisätään puolet akselin liikevarasta.
LB = Lz +½ La [mm]
Kohteissa, joissa on tarvetta pidemmälle liikevaralle, tulee käyttömitta valita siten, että todellinen liikevara on sallitun liikevaran rajoissa.
