Kogelmolen-askoppeling

Gedetailleerde introductie tot kogelmolenkoppelingen

I. Functies en kenmerken van kogelmolenkoppelingen

• Hoge sterkte: bestand tegen koppels van duizenden tot tienduizenden N·m;

• Slijtage- en corrosiebestendigheid: Geschikt voor stoffige en vochtige omgevingen;

• Bufferende prestaties: Vermindering van stijve schokken tussen de motor en de cilinder;

• Eenvoudig onderhoud: eenvoudig te installeren, demonteren en vervangen van kwetsbare onderdelen.

II. Veelvoorkomende soorten kogelmolenkoppelingen

1. Elastische penkoppeling

• Structuur: Bestaat uit twee halve koppelingen, elastische pennen (rubber of nylon) en schotten.

• Kenmerken: Eenvoudige constructie, lage kosten, compenseert kleine radiale en hoekverplaatsingen, met matige bufferprestaties. Geschikt voor kleine en middelgrote kogelmolens.

2. Tandwielkoppeling

• Structuur: Bestaat uit twee halve koppelingen met uitwendige tanden en een buitenbus met inwendige tanden. Het tandprofiel is meestal evolvente en er wordt doorgaans vetsmering gebruikt.

• Kenmerken: Hoog draagvermogen (koppel tot 10⁶ N·m of meer), geschikt voor het compenseren van grote radiale, axiale en hoekverplaatsingen. Geschikt voor grote kogelmolens, maar vereist een hoge installatienauwkeurigheid en regelmatige smering.

3. Membraankoppeling

• Structuur: Verbindt twee halve koppelingen via metalen membranen (bijv. roestvrij staal) met bouten. Verplaatsingen worden gecompenseerd door elastische vervorming van de membranen.

• Kenmerken: Geen speling, geen smering nodig, bestand tegen hoge en lage temperaturen. Geschikt voor toepassingen die een hoge transmissienauwkeurigheid vereisen (bijv. keramische kogelmolens), maar met hogere kosten en een iets lager draagvermogen dan tandwielkoppelingen.

4. Universele koppeling

• Structuur: Bestaat uit twee vorkvormige verbindingen, een kruisas en lagers, die koppel onder grote hoeken (≤35°) kunnen overbrengen.

• Kenmerken: Geschikt voor werkomstandigheden met grote asverplaatsingen, vaak gebruikt in hulptransmissiesystemen van kogelmolens (bijv. mechanismen voor het afstellen van de invoer).

III. Productieproces van kogelmolenkoppelingen

1. Selectie en voorbehandeling van grondstoffen

• Materialen: Halve koppelingen en buitenhulzen worden doorgaans gemaakt van hoogwaardig gelegeerd constructiestaal (bijv. 42CrMo, 35CrNiMo), waarvoor een treksterkte ≥ 800 MPa en een slagvastheid ≥ 60 J/cm² vereist zijn. Tandvlakken van tandwielen kunnen worden voorzien van 20CrMnTi (gecarboneerd en afgeschrikt) om de slijtvastheid te verbeteren.

• Voorbehandeling:

• Inspectie van grondstoffen: spectrale analyse (om de gekwalificeerde samenstelling te garanderen) en detectie van gebreken (ultrasoon onderzoek op interne scheuren);

• Smeden: Het verhitten van het stalen blok (1100-1200℃) en smeden (open matrijssmeden of matrijssmeden) om interne porositeit te elimineren en korrels te verfijnen;

• Gloeien/normaliseren: Gloeien na het smeden (650-700℃ gedurende 4-6 uur, langzame afkoeling) om de hardheid te verlagen (≤250HBW) voor verdere verwerking.

2. Blanco verwerking (met halve koppelingen als voorbeeld)

• Ruwe bewerking:

• Draaien: Het draaien van de buitenste cirkel, het binnenste gat en het kopvlak op een draaibank, waarbij een bewerkingstoeslag van 2-5 mm wordt aangehouden;

• Boren: Het boren van boutgaten (voor het verbinden van membranen of tandwielen) met een speling van 1-2 mm.

• Warmtebehandeling:

• Afschrikken en ontlaten: 42CrMo en soortgelijke materialen ondergaan afschrikken (850-880℃ olieafschrikken) + ontlaten op hoge temperatuur (550-600℃) om een hardheid van 280-320HBW te bereiken, waardoor de matrixsterkte wordt gegarandeerd;

• Versterking van het tandoppervlak (voor tandwielkoppelingen): De buitentanden van 20CrMnTi ondergaan een carbonering (900-930 ℃, diepte van de carboneringslaag 1,5-3 mm) + afschrikken (afschrikken in olie op 850 ℃) + ontlaten bij lage temperatuur (180-200 ℃), wat resulteert in een hardheid van het tandoppervlak van 58-62 HRC en een kernhardheid van 25-35 HRC.

3. Afwerking

• Draaien: Precieze draaiing van de as, het kopvlak en het passende gat van de koppelingshelft om de maatnauwkeurigheid te garanderen (bijv. astolerantie IT7-IT8, oppervlakteruwheid Ra≤1,6 μm);

• Tandprofielbewerking:

• Frezen: Ruwe bewerking van het tandprofiel om de steeknauwkeurigheid te garanderen (GB 10095 Klasse 7);

• Schaven/honen: Nabewerking van het tandoppervlak om de oppervlakteruwheid te verminderen (Ra≤0,8μm);

• Bij gecarboneerde materialen zoals 20CrMnTi is na het carboneren het tandwielslijpen noodzakelijk om vervorming door de warmtebehandeling te corrigeren en de nauwkeurigheid van het tandprofiel te garanderen (GB 10095 Klasse 6);

• Boren en tappen: Het bewerken van verbindingsboutgaten (bijv. M20-M48) met een schroefdraadnauwkeurigheid van 6H.

4. Oppervlaktebehandeling

• Niet-getande oppervlakken: Breng na het zandstralen om roest te verwijderen een primer (bijv. epoxy-zinkrijke verf) en een toplaag (bijv. polyurethaanverf) aan met een totale dikte ≥ 80 μm om de corrosiebestendigheid te verbeteren;

• Binnenste tandbussen van tandwielkoppelingen: Breng antiroestvet (bijv. vet op lithiumbasis) aan op het binnenoppervlak van de tanden en breng afdichtingen (bijv. O-ringen) aan om lekkage van vet te voorkomen.

5. Montage

• Bij tandwielkoppelingen: Verbind de twee halfkoppelingen met buitenvertanding met de motoras en de reductie-as (of cilinderhoofdas) via spieverbindingen (platte spieën of spieën), waarbij u een passende speling van H7/k6 in acht neemt;

• Monteer de binnenste tandbuitenbus, controleer de tandspeling (0,1-0,3 mm) en monteer de smeernippels;

• Bij elastische koppelingen: Monteer elastische pennen met een overgangspassing (H7/m6) tussen de pennen en de gaten om losraken te voorkomen.

IV. Inspectieproces van kogelmolenkoppelingen

1. Inspectie van grondstoffen

• Analyse van de chemische samenstelling: Gebruik een spectrometer met directe aflezing om elementen zoals C, Si, Mn, Cr en Mo te detecteren die voldoen aan de materiaalnormen (bijv. 42CrMo vereist C: 0,38-0,45%, Cr: 0,90-1,20%);

• Mechanische eigenschappen testen: Trekproeven (voor treksterkte en vloeigrens), slagproeven (-20℃ slagenergie ≥40J) en hardheidstesten (≤250HBW na gloeien);

• Opsporen van gebreken: Ultrasoon onderzoek van smeedstukken (GB/T 6402) om te garanderen dat er geen interne defecten ≥φ3 mm zijn; magnetisch onderzoek (GB/T 15822) om te controleren op oppervlaktescheuren.

2. Inspectie tijdens het proces

• Inspectie van de maatnauwkeurigheid:

• Diameter van het lager en de diameter van het binnengat: Gemeten met een micrometer of interne meetklok, met toleranties conform IT7-IT8;

• Loodrechtheid van het uiteinde: Gemeten met een meetklok op een draaitafel, met een fout ≤0,02 mm/100 mm;

• Inspectie van het tandprofiel:

• Gebruik een tandwieluitlooptester om de radiale uitloop van de tandkrans (≤ 0,05 mm) en de kopse uitloop (≤ 0,04 mm) te meten;

• Gebruik een tandwielmeetcentrum om cumulatieve steekfouten (≤0,1 mm/100 mm) en tandprofielfouten (≤0,015 mm) te detecteren;

• Oppervlakteruwheid: Gemeten met een profilometer, met niet-passende oppervlakken Ra≤12,5 μm, passende oppervlakken Ra≤3,2 μm en tandoppervlakken Ra≤0,8 μm.

3. Inspectie van de warmtebehandeling

• Hardheidstest: gebruik een Rockwell-hardheidsmeter om de hardheid van het tandoppervlak te meten (gecarboniseerde laag van tandwielkoppelingen ≥58HRC, kern 25-35HRC);

• Diepte van de gecarboniseerde laag: waargenomen met een metaallografische microscoop om de effectieve diepte van de behuizing te garanderen (1,5-3 mm);

• Metaalstructuur: Controleer de martensietkwaliteit van het tandoppervlak (≤Graad 3), netwerkcarbiden zijn niet toegestaan.

4. Inspectie van het eindproduct

• Inspectie van de montageafmetingen:

• Totale lengte van de koppeling: Gemeten met een stalen meetlint, met een fout ≤±1mm;

• Coaxialiteit van de twee assen: Gebruik na de montage een meetklok om de radiale cirkelvormige slingering (≤0,1 mm/m) en axiale beweging (≤0,2 mm) te detecteren;

• Dynamische balanstest: Voer voor koppelingen met een toerental ≥ 1000 tpm dynamische balanstests uit (GB/T 9239) met een onbalans ≤ 50 g · mm/kg;

• Beproeving van de belasting: Voer voor grote tandwielkoppelingen statische koppeltests uit (belasting tot 1,5 maal het nominale koppel, gedurende 10 minuten zonder plastische vervorming);

• Afdichtingsprestaties: Voer voor tandwielkoppelingen druktests uit (0,2 MPa) na het inspuiten van vet, waarbij binnen 30 minuten geen lekkage optreedt.

5. Fabrieksinspectierapport

• Certificeringsrapporten voor grondstoffen en rapporten over het detecteren van gebreken;

• Registraties van belangrijke dimensiemetingen en inspectierapporten van het tandprofiel;

• Rapporten over warmtebehandelingshardheid en gecarboniseerde laagdiepte;

• Resultaten van dynamische balans- en statische koppeltests van het eindproduct.