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PolskaLösungen mit einstellbarer Vorspannung für Lager
von Christie Jones, Leiterin der Marktentwicklung
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Schrägrollenlager und Kugellager in einer Baugruppe erfordern in der Regel eine Vorspannung, um eine minimale Axialkraft in der Baugruppe zu erhalten. Diese minimale Kraft wird als Lagervorspannung bezeichnet und ist so ausgelegt, dass sie das Anhäufen von Toleranzen innerhalb der Baugruppe überwindet und sicherstellt, dass kein Schlupf oder Spalt vorhanden ist, um eine gleichmäßige und straffe Rotation zu ermöglichen.
Dem Konstrukteur stehen viele Möglichkeiten zur Verfügung, um die Toleranzen der Baugruppe zu kompensieren und die gewünschte Vorspannkraft zu erreichen.
In diesem “Technischen Papier” werden einige der verfügbaren Optionen vorgestellt, gefolgt von den wichtigsten Vor- und Nachteilen der einzelnen Lösungsansätze.
Die Vorspannung ist entscheidend, um die ordnungsgemäße Funktion und die lange Lebensdauer eines Lagers zu gewährleisten. Passscheibenpakete oder -sätze werden zum Vorspannen von Lagern und zur Positionierung für den einwandfreien Eingriff in der Verzahnung verwendet.
Systeme mit Gewinde
Die Vorspannung wird durch eine Anschlagmutter oder einen Gewindebolzen eingestellt.
Vorteile: Die Vorspannung ist stufenlos einstellbar und kann vor Ort mit minimaler Lagerhaltung gewartet werden.
Nachteile: Die Vorspannung ist begrenzt und hängt von der Einhaltung der Drehmomentspezifikation ab. Gewindesysteme sind außerdem im Vergleich teuer.
Anschlagmuttern
Federn (Konisch, Schrauben-/Druckfeder, Welle)
Die Vorspannung, die durch eine Feder erreicht wird, ist abhängig von der Federkonstante “K” und kann nur durch Austausch der Feder gegen eine andere Stärke oder eine andere Anordnung eingestellt werden.
Vorteile: Einfache Konstruktion und ermöglicht ein geringes Nachgeben beim Anschlag.
Nachteile: Verlust der Vorspannung durch Ermüdung der Feder und mögliches Nachgeben beim Anschlag, was sich nachteilig auf die Montage auswirken kann (z. B. bei einem Zahnkranz-RitzelSatz). Schwierig zu justieren.
Wellenfeder, Belleville-Scheibe und Spiralfeder
Einzelne dicke Passscheiben (Shims)
Einstellung der Vorspannungen durch Verschieben der Zwischenräume mit einer Passscheibe in der gewünschten Dicke bei der Montage.
Vorteile: Einfache und kostengünstige Konstruktion, und die Vorspannung wird zwischen den Wartungsintervallen konstant gehalten.
Nachteile: Erfordert mehrere gelagerte Dicken an Passscheiben, um bei der Montage die richtige Kraft einstellen zu können.
Passscheiben (Shims) mit einer Dicke
Oberflächengebundener laminierter Satz Passscheiben
Die Vorspannung wird mit der gleichen Methode erreicht wie mit einer Passscheibe mit einer Dicke, aber es wird ein laminiertes, mehrlagiges Passscheibenpaket verwendet, um die Dicke an der Montagestelle anzupassen.
Vorteile: Einfache und kostengünstige Konstruktion, hält die Vorspannung zwischen den Serviceintervallen konstant und ermöglicht eine einfachere Wartung im Feld mit geringerer Teilebevorratung.
Nachteile: Manchmal ist es schwierig, Lagen abzuschälen, und verworfene Lagen müssen verschrottet werden.
Oberflächengebundene Passscheiben
Randverbundener Passscheiben-Satz
Die Vorspannung wird durch mehrere Lagen von Passscheiben erreicht, wobei die Passscheiben aber nur an den Rändern zusammengehalten werden, was das Abziehen auf die gewünschte Dicke relativ einfach macht.
Vorteile: Einfaches Abziehen der Schichten. Einfache und kostengünstige Konstruktion, hält die Vorspannung zwischen den Wartungsintervallen konstant und ermöglicht einfachste Wartung im Feld mit geringerer Teilebevorratung. Nicht verwendete Lagen können in einer anderen Baugruppe verwendet werden.
Randverbundene Passscheiben-Sätze sind ideal für Lagervorspannungen und haben deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen und laminierten Passscheiben. Der Hauptunterschied zwischen einem randverbundenen Passscheiben-Satz und einem laminierten Passscheibenpaket ist die Art der Verbindung zwischen den einzelnen Materialschichten:
- Laminierte Passscheiben werden über die gesamte Fläche zwischen den einzelnen Materialschichten verklebt und zum Aushärten zusammengepresst, ähnlich wie bei der Herstellung von Spanplatten.
- Die Lagen eines randverbundenen PassscheibenSatzes werden zuerst zusammengepresst und dann an den Rändern des Profils der Passscheibe verklebt. Dies ermöglicht eine viel einfachere Trennung der Schichten im Feld.
Randverbundene Passscheiben lassen sich leicht abziehen. Nicht verwendete Schichten können für eine andere Anwendung verwendet werden.
Hinweis: Schichten zur Grob- und Feinanpassung.
Darüber hinaus müssen bei einer laminierten Passscheibe die nicht benötigten Lagen aufgrund ihrer Verformung beim Abziehen verworfen werden. Da randverbundene Passscheiben-Sätze einfacher zu schälen sind, bleiben die nicht benötigten Lagen erhalten und können für eine spätere Anwendung verwendet werden.
Ein zusätzlicher Vorteil von randverbundenen PassscheibenSätze gegenüber herkömmlichen Vorspannungstechniken ist die größere Vielseitigkeit bei Größe und Form. Bei Feder- oder Gewinde-Vorspannsystemen muss die Vorspannkraft in einer kreisförmigen Form verteilt werden, während bei randverbundenen Passscheiben-Sätzen die Passscheiben in jeder Form hergestellt werden können - ob groß oder klein. Darüber hinaus bieten randverbundene Passscheiben-Sätze eine genauere und gleichmäßigere Vorspannung über die gesamte Lebensdauer der Baugruppe, ohne dass ein präzises Drehmoment eingestellt werden muss, wie bei einem Gewindesystem.
Edge Bonded Shim Sets in a ring-and-pinion axle gear assembly. Red arrows illustrate preload forces.
A: Zahnkranz
B: Links Passscheiben-Satz
C: Rechts Passscheibenpaket
D: Antriebsritzel
In den meisten Fällen bieten randverbundene Passscheiben die kosteneffektivste Lösung für jedes SchräglagerVorspannsystem, insbesondere bei Reparaturen oder Wartungsarbeiten im Feld.
Randverbundene Passscheiben-Sätze in anderen Anwendungen
Die SPIROL randverbundenen Passscheiben-Sätze bieten kostensparende Vorteile gegenüber den oberflächengebundenen Passscheiben, da die Materialien kostengünstiger sind. Randverbundene PassscheibenSätze bieten eine sichere Justierung in Sekundenschnelle im Gegensatz zu zeitaufwändigen und schwer abziehbaren oberflächengebundenen Passscheiben. Die Sicherheit wird verbessert, da kein Messer zum Entfernen der randverbundenen Schichten benötigt wird. Außerdem können Kosteneinsparungen realisiert werden, da die entfernten Schichten wiederverwendbare Funktionsteile sind.
Die folgende Fallstudie veranschaulicht die Vorteile einer Lösung mit SPIROL randverbundener PassscheibenSätze in einer Anwendung in der Fertigung.
Fallstudie:
Der Kunde entwarf ein einstellbares Passscheibenpaket, das auf oberflächengebundenem Material basierte und 94 Schichten von je 0,051 mm Dicke erfordert. Aufgrund der Größe und Konfiguration der Teile waren oberflächengebundene Materialien problematisch in Bezug auf die Kosten, den Zeitaufwand für die Maßanpassung sowie eine lange Vorlaufzeit für die Herstellung.
Problemstellung:
Der Kunde entwarf ein einstellbares Passscheibenpaket, das auf oberflächengebundenem Material basierte und 94 Schichten von je 0,051 mm Dicke erfordert. Aufgrund der Größe und Konfiguration der Teile waren oberflächengebundene Materialien problematisch in Bezug auf die Kosten, den Zeitaufwand für die Maßanpassung sowie eine lange Vorlaufzeit für die Herstellung.
SPIROL Lösung:
SPIROL-Anwendungstechniker arbeiteten mit dem Kunden zusammen, um die erforderliche Anpassung zu bestimmen und entwickelten drei Vorschläge für randverbundene Passscheiben-Sätze. Der Kunde bewertete die Vorteile und entschied sich für einen Vorschlag, der eine sichere und schnelle Justierung, eine Kostenreduzierung von 70% und eine kurze Fertigungszeit bot. SPIROL lieferte die Lösung ohne Werkzeugkosten unter Verwendung der werkzeuglosen Fertigungstechnologie von SPIROL.
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