Koppeltransmissie:Het overbrengen van rotatiekracht van de aandrijfmotor naar de tussenas, die vervolgens het rondsel en de excentrische bus aandrijft, die uiteindelijk de breekbeweging aandrijft.
Compensatie voor verkeerde uitlijning: Vangt kleine axiale, radiale of hoekige uitlijnfouten op (meestal ≤0,5 mm axiaal, ≤0,1 mm radiaal, ≤1° hoekig) tussen de tussenas en de aandrijfas, waardoor de spanning op lagers en assen wordt verminderd.
Trillingsdemping: Absorberen van schokken en trillingen die ontstaan bij plotselinge veranderingen in de belasting (bijvoorbeeld bij het verbrijzelen van harde materialen) en beschermen van de motor, tandwielen en andere precisiecomponenten tegen beschadigingen.
Overbelastingsbeveiliging:Sommige ontwerpen zijn voorzien van breekpennen of frictieschijven die bij extreme overbelasting kapotgaan, waardoor ernstige schade aan het aandrijfsysteem wordt voorkomen.
Koppelingsnaven: Twee cilindrische naven (ingaande en uitgaande as) met interne boringen die op de tussenas en de aandrijfas worden gemonteerd. Naven zijn vaak gemaakt van hoogwaardig gietstaal (bijv. ZG35CrMo) of gesmeed staal, met spiebanen of spiebanen voor koppeloverdracht.
Flexibel element: Een onderdeel dat de twee naven verbindt en tegelijkertijd scheefstand toelaat, zoals:
Rubberen of elastomeer schijven: Veerkrachtige schijven die op metalen platen zijn bevestigd, zorgen voor flexibiliteit en demping van trillingen.
Tandwielen: Externe of interne tandwielen op één naaf die ingrijpen met een overeenkomstig tandwiel op de andere naaf (tandwielkoppeling), waardoor hoekige scheefstelling mogelijk is.
Pen en bus: Stalen pennen die aan de ene naaf zijn bevestigd en die in bussen op de andere naaf passen. De bussen zijn gemaakt van brons of polymeer voor een lage wrijving.
Flensplaten: Metalen platen die aan de naven worden geschroefd en het flexibele element fixeren. De flenzen zijn voorzien van gelijkmatig verdeelde boutgaten voor montage, wat zorgt voor een gelijkmatige lastverdeling.
Bevestigingsmiddelen: Bouten met hoge sterkte (bijv. 8.8 of 10.9) en moeren die de naven en het flexibele element aan elkaar klemmen, met borgringen of draadborgmiddel om losraken te voorkomen.
Gaten voor breekpennen (optioneel): Radiale gaten voor breekpennen die breken bij een te hoog koppel. Deze gaten dienen als veiligheidsmechanisme om het aandrijfsysteem te beschermen.
Materiaalkeuze:
Hoogwaardig gietstaal (ZG35CrMo) heeft de voorkeur vanwege de uitstekende mechanische eigenschappen: treksterkte ≥ 700 MPa, vloeigrens ≥ 500 MPa en slagvastheid ≥ 35 J/cm². Het is goed gietbaar en bewerkbaar en geschikt voor koppeloverdracht.
Patroon maken:
Met behulp van hout, schuim of 3D-geprinte hars wordt een precisiepatroon gemaakt dat de buitendiameter, interne boring, spiebaan, flens en boutgaten van de naaf nabootst. Er wordt rekening gehouden met krimpmarges (1,5-2%), met grotere toleranties voor dikwandige delen (bijv. flenswortels).
Het patroon omvat kernen om de interne boring en de sleuf te vormen, waardoor de maatnauwkeurigheid wordt gegarandeerd.
Vormgeving:
Er wordt een met hars gebonden zandmal gemaakt, waarbij het patroon en de kernen zo worden gepositioneerd dat ze de vorm van de naaf vormen. De malholte wordt bedekt met een vuurvaste laag (op basis van aluminiumoxide) om de oppervlakteafwerking te verbeteren en zandinsluiting te voorkomen.
Smelten en gieten:
Het gegoten staal wordt gesmolten in een elektrische vlamboogoven bij 1520–1560 °C, waarbij de chemische samenstelling wordt gecontroleerd op C 0,32–0,40%, Cr 0,8–1,1%, Mo 0,15–0,25% om een evenwicht te vinden tussen sterkte en taaiheid.
Het gieten gebeurt bij 1480–1520°C met behulp van een gietlepel, waarbij een constante stroomsnelheid wordt aangehouden om turbulentie te voorkomen en ervoor te zorgen dat de mal volledig wordt gevuld, vooral bij ingewikkelde onderdelen zoals spiebanen.
Koelen en uitschudden:
Het gietstuk wordt 48-72 uur in de mal afgekoeld om thermische spanning te minimaliseren en vervolgens door middel van trillingen verwijderd. Zandresten worden gereinigd door middel van stralen (G25 staalgrit), waardoor een oppervlakteruwheid van Ra25-50 μm wordt bereikt.
Warmtebehandeling:
Normalisatie (850–900°C, luchtgekoeld) verfijnt de korrelstructuur, gevolgd door ontlaten (600–650°C) om de hardheid terug te brengen tot 180–230 HBW, waardoor de bewerkbaarheid wordt verbeterd.
Naafbewerking:
Ruwe bewerking: De gegoten naaf wordt op een CNC-draaibank gemonteerd om de buitendiameter, het flensvlak en de interne boring te bewerken, waarbij een nabewerkingsmarge van 2-3 mm wordt aangehouden. De spiebanen worden ruw gefreesd met een CNC-freesmachine.
Afwerking: De binnenboring is gehoond om een maattolerantie van H7 (voor een speling op de as) en een oppervlakteruwheid van Ra0,8 μm te bereiken. De spiebanen of spieën zijn afgewerkt volgens de DIN 6885-norm, wat een nauwkeurige pasvorm met de spiebanen garandeert.
Productie van flexibele elementen:
Voor rubber/elastomeer elementen: Elastomeerverbindingen (bijv. nitrilrubber of polyurethaan) worden gegoten tot schijven met metalen inzetstukken, die worden uitgehard bij 150–180°C gedurende 10–20 minuten om een shore-hardheid van 60–80 A te bereiken.
Voor tandwielelementen: De tanden worden met een CNC-tandwielfreesmachine in één naaf gefreesd, met een modulus van 3–8 en een drukhoek van 20°, waardoor de compatibiliteit met de bijbehorende naaf wordt gewaarborgd.
Flensplaatbewerking:
Flensplaten worden met lasersnijden uit staalplaten (bijv. Q355B) gesneden en vervolgens met een CNC-boormachine voorzien van boutgaten (positietolerantie ±0,1 mm). De contactvlakken worden vlak geslepen (≤0,05 mm/m) voor een goede afdichting met de naven.
Montage:
Het flexibele element is tussen de twee naven geplaatst, waarbij flensplaten met behulp van zeer sterke bouten (klasse 8.8) aan elkaar zijn vastgeschroefd met het opgegeven koppel (meestal 200–500 N·m).
Bij breekpennen worden de pennen (gemaakt van 45# staal, warmtebehandeld tot HRC 30–35) in voorgeboorde gaten geplaatst, zodat ze de zwakste schakel in het koppelpad vormen.
Oppervlaktebehandeling:
Naven en flensplaten zijn voorzien van een epoxyverf of zinklaag (5–8 μm dik) om corrosie te voorkomen. De bewerkte boringen zijn behandeld met een anti-vastloopmiddel om de installatie te vergemakkelijken.
Materiaaltesten:
Chemische samenstellingsanalyse (spectrometrie) bevestigt dat naafmaterialen voldoen aan de normen (bijv. ZG35CrMo: C 0,32–0,40%).
Trekproeven op naafmonsters bevestigen een treksterkte van ≥700 MPa en een rek van ≥12%.
Controles op dimensionale nauwkeurigheid:
Een coördinatenmeetmachine (CMM) inspecteert de naafafmetingen: boringdiameter (H7-tolerantie), diepte/breedte van de spiebaan (±0,05 mm) en vlakheid van de flens.
De posities van de boutgaten worden gecontroleerd met een spankaliber om de uitlijning tussen de naven en de flensen te garanderen.
Mechanische eigenschappen testen:
Hardheidstests (Brinell) garanderen dat de naafhardheid 180–230 HBW bedraagt; tandwielen (indien van toepassing) worden inductief gehard tot HRC 50–55, geverifieerd via Rockwell-tests.
Bij torsietesten wordt de koppeling gedurende 10 minuten blootgesteld aan 120% van het nominale koppel. Er mag geen blijvende vervorming of scheurvorming optreden.
Niet-destructief onderzoek (NDO):
Met magnetisch onderzoek (MPT) worden scheuren in het oppervlak van spiebanen en flenswortels opgespoord. Elk defect met een lengte van 0,3 mm leidt tot afkeuring.
Bij ultrasoon onderzoek (UT) worden naaflichamen gecontroleerd op interne defecten (bijvoorbeeld krimpporiën) in dragende delen.
Functioneel testen:
Testen op verkeerde uitlijning: De koppeling wordt gebruikt op nominale snelheid met maximaal toegestane verkeerde uitlijning, waarbij de trillingsniveaus (gemeten via een accelerometer) beperkt zijn tot ≤ 5 mm/s.
Overbelastingstest: Bij ontwerpen met breekpennen wordt de koppeling onderworpen aan 150% van het nominale koppel, waardoor wordt geverifieerd of de breekpennen falen voordat er schade aan de naaf of as ontstaat.
