1. BESTÄMNING AV BELASTNING
För att kunna välja rätt kardanaxel måste de moment som verkar på axeln fastställas.
- Kardanaxelns driftvridmoment
- Kardanaxelns maximala vridmoment
När maskinens effekt och rotationshastighet är kända kan vridmomentet
(nominalmomentet) beräknas enligt formeln:
Tn = nominellt moment.
Ett mer exakt belastningsmoment fås genom att ta hänsyn till användningsfaktorn,
som beror på axelns användningsområde. Axelns nominella moment multipliceras
med användningsfaktorn, vilket ger ett jämförbart belastningsmoment.
Det erhållna belastningsmomentet måste vara lägre än TK-belastningsmomentet i axeltabellerna.
Momenten i axeltabellerna:
TK = Belastningsmoment
Belastningsvridmomentet är definierat enligt korslagrets kapacitet.
TCS = Funktionellt gränsmoment
Maximalt tillåtet vridmoment som kan överföras under begränsad tid utan skador.
TDW = Driftmoment
Kontinuerligt tillåtet vridmoment vid varierande belastningar.
TDSch = Pulserande moment
Kontinuerligt tillåtet vridmoment vid pulserande belastningar.
Vid val av axel måste både lagrets livslängd och axelns hållfasthet beaktas var för sig.
Beroende på belastningstyp måste även driftmomentet TDW och det pulserande momentet TDSch beaktas.
2. DEN TEORETISKA LIVSLÄNGDEN FÖR KORSET (Lh)
Den teoretiska livslängden Lh för kardanaxelns kors (nållager) baseras på lagrets LC‑faktor och kan bestämmas enligt formeln nedan:
Om önskad livslängd Lh är känd kan rätt knutstorlek beräknas utifrån lagrets LC‑faktor.
LC‑värden fås från kardanaxelns måttabeller.
n = Axelns rotationshastighet (rpm)
β = Knutvinkel (°)
T = Vridmoment (kNm)
Om kardanaxelns arbetscykel (tid/kraft) är känd kan livslängden beräknas direkt utifrån den.
I sådana fall ber vi dig kontakta vår tekniska service.
I vissa fall kan en förbränningsmotor orsaka överbelastning på axeln som måste beaktas med stötfaktorn K1.
| Motortyp | Faktor K1 |
|---|---|
| Elmotor | K1 = 1,00 |
| Bensinmotor 4‑cyl. eller större | K1 = 1,1555 |
| Dieselmotor 4‑cyl. eller större | K1 = 1,20 |
Värdena i tabellen är generella riktvärden.
Om flexibla kopplingar används blir stötfaktorn mindre.
Motor- och kopplingstillverkarnas angivna värden bör alltid kontrolleras.
VAL AV KARDANAXEL ENLIGT DRIFTHÅLLFASTHET
Om arbetscykeln är känd kan drifthållfastheten bestämmas.
Kardanaxelns beräknade livslängd under normala driftsförhållanden ska vara lika med eller större
än den livslängd som krävs.
Om arbetscykeln inte är känd ber vi dig kontakta oss för korrekt dimensionering.
Våra beräkningar baseras på driftmomentet T och det förekommande maximimomentet TSP.
Det maximala driftmomentet bestäms enligt driftsätt och momenttyp så att det måste vara lägre
än motsvarande TDSch eller TDW.
Typiska moment
Det maximala momentet TSP bestäms av maskinens nominella moment och användningsfaktorn K.
Detta moment får inte överstiga kardanaxelns belastningsmoment TK.
TSP = maximimoment (Nm)
TN = nominellt moment (Nm)
TK = belastningsmoment (Nm)
K = användningsfaktor
3. DRIFTVINKLAR
De vanligaste arrangemangen i applikationer är Z och W.
Vi antar initialt att axlarna i systemet ligger i samma plan.
När knutvinklarna β1 och β2 är lika roterar axlarna jämnt.
Knutgafflarna måste då vara i linje med varandra.
Maximalt tillåten vinkelavvikelse
Vid höga rotationshastigheter och/eller moment bör vinkelavvikelsen hållas inom 1° – 1,5°.
I applikationer med låga rotationshastigheter kan en större vinkelavvikelse (3° – 5°) tillåtas utan nämnvärda effekter.
Om flera kardanaxlar används och/eller om de inte ligger i samma plan ber vi dig kontakta oss.
Maximal kontinuerlig driftsvinkel
Beroende på kardanaxelserie/typ är den maximala knutvinkeln 44°.
På grund av knutens kinematik måste den maximala driftsvinkeln begränsas i förhållande till rotationshastigheten.
För att garantera mjuk gång i systemet får inte massaccelerationsmomentet i mittdelarna överskridas.
Detta moment beror på
Produkten av hastighet och driftsvinkel
= n × β
samt mittdelens tröghetsmoment.
Värdena gäller endast för Z‑installationer.
För W‑installationer måste värdena halveras!
4. ROTATIONSHASTIGHET
Kontroll av kritisk rotationshastighet
Kardanaxlar är elastiska komponenter som böjs och fjädrar. Därför är den första och eventuellt
även den andra kritiska rotationshastigheten viktiga för drift och säkerhet.
Av säkerhetsskäl måste den högsta tillåtna rotationshastigheten ligga tillräckligt
under den kritiska rotationshastigheten.
nsal.max. = Kontinuerligt högsta rotationshastighet
nkrit = Kritisk rotationshastighet
Den kritiska rotationshastigheten för en viss typ av kardanaxel bestäms av rörlängden och
rördiametern (se tabell 5.1, sida 44). Vid större längder måste rördiametern ökas.
Eftersom rördiametern är kopplad till respektive axelstorlek kan axeln endast tillverkas
upp till en viss längd. Installationer som kräver större längder måste byggas med
bärlagerstödda mellanaxlar.
Denna tabell gäller för applikationer där fasta bärlager finns nära flänsarna.
I andra fall, t.ex. med elastiskt lagerstöd, är den kritiska rotationshastigheten lägre.
Beroende på användningsområde kan överskridande av den sekundära kritiska hastigheten
orsaka vibrationer. Om knutvinkeln överstiger 3° eller om längre axlar krävs,
ber vi dig kontakta oss.
5. KARDANAXELNS LÄNGD
Kardanaxelns driftslängd bestäms av avståndet mellan drivande och driven maskin samt axelns tillgängliga längdkompensation.
Termer:
Lz = Mått i helt hopskjutet läge
Axelns minsta längd
La = Längdkompensation
Med hjälp av splinesprofilen kan axelns längd ändras med detta värde.
Måttet är specifikt för varje axelstorlek och får inte överskridas.
Lz + La = Maximal kontinuerlig driftslängd
Under drift får axelns längd som mest vara detta.
En grundregel för att bestämma rätt driftslängd är att till axelns minimilängd (Lz) läggs hälften av längdkompensationen.
LB = Lz + ½ La [mm]
I applikationer där större längdkompensation krävs måste driftslängden väljas så att den verkliga längdändringen ligger inom tillåten kompensation.
