Een tandwielkoppeling met spiebanen is een transmissiecomponent met hoge prestaties- die het compensatievermogen voor verkeerde uitlijning van een tandwielkoppeling integreert met de efficiënte koppeloverbrenging en het axiale glijvermogen van een paar spiebanen. Het belangrijkste ontwerpkenmerk is dat de binnenboring van de interne tandwielring een boring met spieën is en geen gewone boring, en dat het bijpassende asuiteinde ook moet worden bewerkt met een overeenkomstige externe spie.
Deze structuur creëert een "dubbele ingrijping"-de spiebaan is verantwoordelijk voor koppeloverdracht en axiale beweging tussen de as en de naaf, terwijl het tandwielpaar de twee uiteinden verbindt en radiale en hoekafwijkingen compenseert.
Verschillen tussen twee tandprofielen
Op basis van de verschillende spline-tandprofielen worden splines hoofdzakelijk onderverdeeld in twee categorieën, die verschillen in prestaties en normen:
| Type | Karakteristieken van het tandprofiel | Kernvoordelen | Belangrijkste normen | Toepasselijke scenario's |
| Involute Spline-koppeling | Het tandprofiel is ingewikkeld, met drukhoeken van gewoonlijk 30 graden, 37,5 graden of 45 graden | Goed zelfcentrerend, hoge tandwortelsterkte, lage spanningsconcentratie en lange levensduur. Hoog draagvermogen-en hoge precisie | GB/T 3478 (nationale norm), ISO 4156, DIN 5480, enz. | De reguliere keuze voor de meeste zware- transmissietoepassingen met hoge- snelheid en precisie |
| Rechthoekige spiekoppeling | Het tandprofiel is rechthoekig en de zijkanten zijn parallelle rechte lijnen | Relatief eenvoudig te vervaardigen en lage kosten | GB/T 1144 | Het aantal toepassingen neemt af in nieuwe ontwerpen voor algemene transmissies of het achteraf inbouwen van oude apparatuur waarbij de eisen voor centreernauwkeurigheid niet hoog zijn en de belastingen stabiel zijn |
Verschil met rechte-cilinderkoppeling
'Rechte-buis' verwijst naar een traditionele tandwielkoppeling met een gladde, rechte binnenboring, verbonden met de as door een of meer platte spieën. Het verschil tussen de twee is fundamenteel, vooral in de methode van de 'as-naafverbinding'.
Gesplinede tandwielkoppeling Rechte-buistandwielkoppeling
| Vergelijking Afmetingen |
|
|
| Verbindingsmethoden | Meerdere-tanden, volledige-omtreksmazing. Spline-tanden zijn gelijkmatig verdeeld over de gehele omtrek en nemen tegelijkertijd deel aan de operatie. | Eén-punts- of dubbel-puntscontact. Het koppel wordt overgebracht via de zijkanten van een of twee platte sleutels; de sleutel en spiebaan hebben gelokaliseerd contact. |
| Koppeltransmissie | De belasting wordt gelijkmatig verdeeld over alle in elkaar grijpende spietanden, wat resulteert in een hoog draagvermogen- en een uniforme spanningsverdeling. | De belasting is sterk geconcentreerd in een gelokaliseerd gebied van de spiebaan, wat gemakkelijk leidt tot spanningsconcentratie en een zwak punt van de as is. |
| Het verzwakkende effect op de assterkte | Klein. Het verzwakkende effect van spline-groeven op de dwarsdoorsnede van de as is uniform en continu, met een lage spanningsconcentratiefactor. | Groot. Spiebanen (vooral eind-gefreesde spiebanen) veroorzaken abrupte veranderingen in de dwarsdoorsnede- van de as, wat resulteert in een hoge spanningsconcentratie en een aanzienlijke vermindering van de vermoeiingssterkte van de as. |
| Centreernauwkeurigheid | Extreem hoog. Automatische centrering wordt bereikt door de ingrijping van de spline-tanden, waardoor een hoge coaxialiteit tussen de interne tandwielring en de as wordt gegarandeerd. | Lagere nauwkeurigheid. Is afhankelijk van de passingstoleranties van de spie en spiebaan, resulterend in spelingen en een neiging tot radiale slingering en excentriciteit. |
| Axiale bewegingsmogelijkheid | Eén van de kernfuncties. Het spiepaar zelf is zo ontworpen dat de interne tandwielring nauwkeurig axiaal over de as kan glijden terwijl het koppel continu wordt overgebracht. | Eigenlijk ontbreekt. De interne tandkrans is doorgaans axiaal gefixeerd en kan niet worden gebruikt in toepassingen die axiale beweging vereisen. |
| Toepassing-Georiënteerd | Ontworpen voor zware- toepassingen met hoge- snelheid en hoge- precisie waarbij compensatie van de axiale verplaatsing vereist is. | Geschikt voor algemene industriële toepassingen met stabiele belastingen, vaste uitlijning en geen axiale bewegingsvereisten. |
Waarom is het kernontwerp 'spline-type'?
Het gebruik van spline-verbindingen heeft tot doel de inherente defecten van rechte-sleutelverbindingen onder zware werkomstandigheden systematisch op te lossen, waarbij de volgende belangrijke technische doelen worden bereikt
1. Oplossen van spanningsconcentratie- en vermoeidheidsproblemen: Bij hoog-frequent en zwaar- wisselend koppel is de wortel van de spiebaan een typisch beginpunt voor vermoeiingsscheuren. De meervoudige tandingrijping van de spiebaan verdeelt de belasting, waardoor de as gelijkmatiger wordt belast, wat de betrouwbaarheid en levensduur van het transmissie-assysteem fundamenteel verbetert.
2. Het bereiken van de gecombineerde functie van "koppeloverbrenging + axiaal glijden": dit is een kernfunctie die met rechte toetsen niet kan worden bereikt. Veel precisiemachines (zoals grote toevoersystemen voor werktuigmachines) of systemen met thermische uitzetting vereisen componenten om tijdens de transmissie een nauwkeurige axiale positionering of compenserende beweging uit te voeren. Spline-paren voldoen perfect aan deze eis, waardoor ze een roterend lineair bewegingspaar zijn.
3. Streven naar een hogere dynamische balans en transmissienauwkeurigheid: Spline-verbindingen zorgen voor uitstekende coaxialiteit, waardoor het centrum van de rotatiemassa dichter bij de theoretische as komt. Dit is van cruciaal belang voor apparatuur met hoge- snelheden, waardoor trillingen aanzienlijk worden verminderd en een soepele en nauwkeurige transmissie wordt gegarandeerd.
4. Bereiken van ultra-hoge koppeloverdracht in een compacte ruimte: Spline-paren maken gebruik van het materiaal van de gehele omtrek, wat resulteert in een koppeldichtheid die veel groter is dan die van platte sleutels. Dit betekent dat spline-types bij dezelfde asdiameter en radiale ruimtebeperkingen een groter koppel kunnen overbrengen, waardoor apparatuurontwerpen compacter en efficiënter worden.
Aanzienlijke verschillen in toepassingsscenario's
Typische toepassingen van tandwielkoppelingen met spieën
• Precisietransmissies die axiaal schuiven vereisen: Verticale voedingsspindels van grote verticale draaibanken en kotter- en freesbewerkingscentra; axiale zwevende verbindingen van versnellingsbak-/transmissietestbanken.
• Extreem zware belastingen en stootbelastingen: kruiskoppelingen van zware- walserijen; hoofdaandrijvingen van tunnelboormachines; hoofdaandrijfsystemen van grote mijnbouwbrekers.
• Hoge- snelheid, hoge- dynamische prestatie-eisen: transmissieverbindingen van hoge- centrifugaalcompressoren en gasturbines; scheepsvoortstuwingssystemen (compensatie voor installatie- en thermische uitzettingsfouten).
Typische toepassingen van rechte-cilindertandwielkoppelingen (met sleutel).
• Algemene krachtoverbrengingen met vaste-installatie: inlaat- en uitlaataansluitingen van de meeste ventilatoren, pompen, reductoren voor algemene- doeleinden en transportbanden; deze apparaten zijn gecentreerd en gefixeerd, zonder vereisten voor axiale beweging.
• Kosten-gevoelige, stabiele-bedrijfsmedium-belastingapparatuur.
