Sterkte en levensduur: materiaal, hardheid, belasting en montage

Belastingspectrum vastleggen

Geef continu koppel, pieken, starten, omkeren en schokken op met hun duur. Een aandrijving op 30 N·m en 300 rpm, met pieken van 60 N·m en omkering elke tien seconden, is niet met één gemiddeld koppel te beschrijven. In 10.000 uur op 300 rpm maakt de as 180 miljoen omwentelingen; tandbelastingscycli vereisen ook de ingrijpingsconfiguratie en werkelijke belastingsduur.

Hardheid is geen draagvermogen

Hardheid meet weerstand tegen plaatselijke indrukking; sterkte en taaiheid beschrijven andere eigenschappen. Een harde laag compenseert geen ongeschikte kern, te geringe hardingsdiepte, insluitsels of slijpschade. Tandvoetvermoeiing en pitting worden afzonderlijk beoordeeld. Micropitting, vreten, slijtage en overbelastingsbreuk vragen aanvullende controles.

Warmtebehandeling en hardheidsomrekening

Harden en ontlaten beïnvloedt de doorsnede. Inductieharden werkt plaatselijk; controleer ook de tandvoet. Carboneren met aansluitend harden combineert een harde laag met een taaiere kern. Nitreren kan vervorming beperken, maar vereist een passend materiaal en laagontwerp.

Oppervlaktehardheid, kernhardheid en effectieve hardingsdiepte zijn afzonderlijke eisen. De omrekentool bevat HV, HBW en Rockwell; de uitgebreide tabel omvat ook HRD, HR15N, HR30N, HR45N en metaal-Shore HS. HS is niet Shore A of D voor polymeren. HK en Leeb HL ontbreken in deze datasets.

De twee staaltabellen blijven gescheiden; extrapolatie is niet toegestaan. Interpolatie verhoogt de meetnauwkeurigheid niet. Dunne lagen, coatings, non-ferrometalen en kunststoffen vereisen passende proeven. ISO 18265 en SAE J417 vervangen geen meting op de voorgeschreven schaal.

Krachten op beide wielen

Voor een ideaal uitwendig cilindrisch paar: i = z₂/z₁, n₂ = n₁/i en T₂ = iT₁. Met N·m en mm geldt Fₜ = 2000T₁/d_w1 = 2000T₂/d_w2. Een hoger uitgaand koppel betekent dus geen grotere contactkracht.

Met bedrijfsdrukhoek α_wt en schroefhoek β_w: Fᵣ = Fₜ tan α_wt en |Fₐ| = Fₜ tan |β_w|. De krachten zijn tegengesteld in één assenstelsel. De axiale richting hangt af van tandrichting en draairichting. Lagerreacties vereisen de steunpunten. De tool negeert verliezen, wrijving en dynamische factoren; het is geen volledige sterkteberekening en niet rechtstreeks toepasbaar op kegel- of hypoïdwielen.

Montagefouten herkennen

Uitlijnfouten, asdoorbuiging en huisvervorming kunnen de belasting op een tandrand concentreren. Een verkeerde montageafstand verplaatst het draagbeeld van kegeltandwielen; alleen flankspeling controleren is onvoldoende.

Controleer slingering, passingen, schouders, vulringen, voorspanning, montagematen, speling en draagbeeld. Te veel voorspanning veroorzaakt warmte; te weinig kan de positionering verslechteren. Inspecteer ook verontreiniging, smering en afdichtingen. Meet temperatuur, geluid en trillingen onder representatieve belasting. Vrij draaien met de hand bewijst geen goede lastverdeling.

Normen kiezen naar onderwerp

ISO 6336, ANSI/AGMA 2101 en DIN 3990 behandelen cilindrische tandwielen; ISO 10300 en ANSI/AGMA 2003 behandelen kegeltandwielen. DIN 3990-5 en JIS B 1755 geven materiaalinformatie. Meng factoren en toelaatbare waarden uit verschillende methoden niet willekeurig.

DIN ISO 1328-1 en JIS B 1702-1 behandelen nauwkeurigheid, niet een gegarandeerde levensduur. ANSI/AGMA 2008 en JIS B 1705 betreffen verschillende montage- of spelingsonderwerpen; JIS B 1759 betreft kunststofwielen. Controleer editie en toepassingsgebied en gebruik voor definitief ontwerp de bevoegde volledige normtekst.

Bronnen