askopelingen h14.pdf

!"#$%&()*+,-./0123456789:;?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]_abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}" !"#$%&()*+,-./0123456789:;?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]_abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}" !"#$%&()*+,-./0123456789:;?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]_abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}" !"#$%&()*+,-./0123456789:;?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]_abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}" !"#$%&()*+,-./0123456789:;?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]_abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}" !"#$%&()*+,-./0123456789:;?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]_abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}"

Askoppelingen 14

0 . 1 Inle iding

De belangrijkste functie van een askoppeling is: een draaimoment of wringend

moment overbrengen van de ene as op een andere. Daarbij roteert de koppeling.

De (minder belangrijke) nevenfuncties zijn:

elastische vervormingen compenseren;

schokken in de belasting opvangen;

de twee as-einden op elk gewenst moment in- en uitschakelen;

het toerental begrenzen;

het draaimoment begrenzen;

zorgen dat het aandrijfelement kan aanlopen;

het draaimoment in n draairichting overdragen.

Om de goede askoppeling te kiezen, moet je van tevoren nagaan welke neven-

functie(s) de koppeling krijgt. Daarbij geldt: hoe groter het aantal nevenfuncties,

des te duurder de koppeling.

Op grond van de nevenfunctie(s) kun je de koppelingen als volgt onderverdelen:

vaste koppelingen;

flexibele koppelingen;

elastisch-flexibele koppelingen;

schakelbare koppelingen.

0 . 2 Vaste koppel ingen

Vaste koppelingen leggen een starre verbinding tussen twee as-einden. Daarvoor

moeten de as-einden exact dezelfde middellijn hebben.

De uitlijning en buigstijfheid van de assen moeten aan hoge eisen voldoen, net als

de toleranties van de middellijnen van de as-einden. Een vaste askoppeling is

goed te gebruiken voor lange, dunne assen, op voorwaarde dat je de assen

voldoende ondersteunt. In tabel 0.1 vind je drie voorbeelden met een korte

beschrijving.

nevenfunctie

C O N S T R U E R E N 1346

1 4 A S K O P P E L I N G E N 347

T A B E L 0 . 1 V A S T E K O P P E L I N G E N

D

d

dD

Dd

Klembuskoppeling

Klembuskoppelingen hebben

twee schalen die je met bouten

om de twee as-einden klemt. Het

draaimoment breng je over door

wrijving tussen de schalen en de

as-einden. Voor de veiligheid

monteer je een vlakke inlegspie.

Vaste flenskoppeling

De as-einden hebben allebei een

aangesmede of aangelaste flens.

De flenzen zijn door bouten ver-

bonden. Het draaimoment breng

je over door afschuiving in de

bouten en/of wrijving tussen de

flenzen.

Vaste koppeling met losse flenzen

De flenzen zijn met vlakke inleg-

spien op de as-einden bevestigd.

Ze hebben een centreerrand, of er

zit een centreerring tussen. Je zet

ze met pasbouten aan elkaar.

0 . 3 Flexibele koppel ingen

Een flexibele koppeling kan zonder grote reactiekrachten kleine afwijkingen

opvangen in de uitlijning van gekoppelde aseinden. Daarmee voorkom je een te

grote buigspanning van de assen en een te grote radiale belasting van de lagers.

Welk type je kiest, hangt af van de grootte van de uitlijnafwijking.

In figuur 0.1 zie je wat de meestvoorkomende uitlijnfouten zijn. Als de te

verbinden aseinden scheef staan, ontstaat de situatie van figuur 0.1a. De

afgebeelde ashoekafwijking treedt op als de assen doorbuigen of de montage

onnauwkeurig is.

In figuur 0.1b zijn de assen verschoven ten opzichte van elkaar. Het gevolg is

een radiale afwijking. Dat gebeurt als de fundaties (waarop de te verbinden

werktuigen zijn gemonteerd) een verschillende maat hebben.

a ashoekfout b radiale fout

Figuur 0.1 Uitlijnfouten

Nadeel van een flexibele koppeling kan zijn dat er geen hoekverdraaiing tussen

de aseinden mogelijk is. De (rubber, kunststof of stalen) delen van de koppeling

zijn namelijk vormvast. Hoekverdraaiing ontstaat tijdens het aanlopen van de

motor, als die grote massas in beweging moet brengen. In figuur 0.2 is deze

hoekverdraaiing met hoek aangegeven.

Figuur 0.2 Hoekverdraaiing

0.3.1 Buskoppeling

In figuur 0.3 zie je een eenvoudige buskoppeling met inlegspien. Deze koppe-

ling laat alleen een axiale afwijking van de assen toe. Die ontstaat onder andere

door temperatuurveranderingen (bij lange assen).

uitlijnafwijking

hoekverdraaiing


Figuur 0.3 Buskoppeling met spien

0.3.2 Tandkoppeling

Bij een tandkoppeling (zie figuur 0.4a) hebben de naafdelen gewelfde tanden

aan de top en in de breedte (zie figuur 0.4b). De mantel heeft inwendige vertan-

ding. Deze koppeling compenseert alle genoemde uitlijnfouten waarbij geen

hoekverdraaiing van de aseinden mogelijk is. Zie figuur 0.4c en d.

c scheefstelling assen d parallelle afwijking assen

Figuur 0.4 Tandkoppeling

1 4 A S K O P P E L I N G E N 349

r

a aanzicht b tandvorm

Om de wrijving tussen de tanden te verminderen, smeer je de koppeling meestal

met olie of vet. Tandkoppelingen komen onder andere op plaatsen waar hoek-

afwijkingen ontstaan doordat de assen doorbuigen (zoals bij walswerktuigen).

0 . 4 Elast isch-f lexibele koppel ingen

Elastische koppelingen kun je in allerlei uitvoeringen krijgen, zie tabel 0.2.

Door hun constructie zijn de meeste elastische koppelingen ook flexibel. Daar-

door zijn ook langsverschuiving, dwarsverschuiving en/of scheefstand van de

assen beperkt mogelijk. Een elastische koppeling laat bovendien een kleine hoek-

verdraaiing tussen de aseinden toe.

De algemene kenmerken zijn:

compenseren van plotseling optredende schokken in het over te brengen

draaimoment;

trillingen dempen die ontstaan als het over te brengen draaimoment

verandert;

trillingen dempen in een lastwerktuig.

0 . 5 Schakelbare koppel ingen

Om een koppeling in en uit te schakelen, heb je een schakelmechanisme nodig.

Wat constructie betreft, kun je een grove indeling maken:

mechanisch passende koppelingen: die zijn schakelbaar door mechanisch in

elkaar passende delen;

wrijvingskoppelingen: die brengen het draaimoment over door wrijving;

zelfschakelende koppelingen.

Wat de manier van schakelen betreft, kun je deze indeling maken:

mechanisch schakelbare koppelingen;

hydraulisch schakelbare koppelingen;

pneumatisch schakelbare koppelingen;

elektromagnetisch schakelbare koppelingen;

zelfschakelende koppelingen.

0 . 6 Mechanisch passende koppel ingen

Koppelingen die schakelbaar zijn door mechanisch passende delen, hebben het

nadeel dat de te schakelen assen gesynchroniseerd moeten zijn. Dat wil zeggen:

kenmerk

constructie


beide assen moeten hetzelfde toerental hebben en een bepaalde positie innemen

ten opzichte van elkaar. In tabel 0.3 vind je drie schakelbare koppelingen met

een korte beschrijving.

1 4 A S K O P P E L I N G E N 351

Pennenkoppelingen

Pennenkoppelingen zijn beperkt elastisch en flexi-

bel dankzij de elastische vervorming van de elemen-

ten. Een veelgebruikt type is de pennenkoppeling

met rubber geribde hulzen.

De koppeling is doorslagveilig. Dat wil zeggen: van

de ene koppelingshelft naar de andere is geen

stroomdoorgang mogelijk. Dit type koppeling

wordt veel gebruikt, maar heeft als nadeel dat het

niet geschikt is in een zeer warme of agressieve

omgeving.

Elastische koppelingen met stalen verende

elementen

De Cardiflex-koppeling is een elastische koppeling

met zes (om-en-om-gemonteerde) bouten in de

flenzen. De bouten hebben scharnierende nokken

met elk twee tappen. Tussen de tappen zijn cilindri-

sche drukveren. De koppeling is geschikt voor hoge

temperaturen en een agressieve omgeving.

Hoogelastische koppelingen

Elastische koppelingen verschillen onder andere

van elkaar door de hoekverdraaiing die ze toestaan.

Als deze groot is, heb je te maken met een hoogelas-

tische of superelastische koppeling. Een voorbeeld

hiervan is de Periflex-koppeling. Daarbij klem je

een voorgevormde, overdwars gedeelde band met

flenzen op de koppelingshelften. Doordat de band

gedeeld is, kun je hem zonder veel moeite verwisse-

len als de elasticiteit afneemt.

T A B E L 0 . 2 E L A S T I S C H - F L E X I B E L E K O P P E L I N G E N

0 . 7 Wri jv ingskoppel ingen

0.7.1 Conax-koppeling

De Conax-koppeling bestaat uit een cilindrische trommel, twee conische druk-

schijven en een wrijvingsring van zes segmenten. De twee drukschijven drukken

de wrijvingsring tegen de binnenkant van de trommel. Zie figuur 0.5.

En drukschijf kun je nastellen met een stelring. Drie hefbomen drukken de

andere drukschijf gelijkmatig aan. Over de omtrek van de wrijvingsring loopt

een groef. Daarin houdt een cilindrische trekveer de segmenten bij elkaar. Deze

veer zorgt er ook voor dat de segmenten vrij komen te liggen van de trommel als

je de koppeling uitschakelt. Het principe van de koppeling is als volgt: De


Schakelbare koppeling met pennen

De schakelmof is verschuifbaar in axiale

richting. De koppeling is alleen bij stilstand

in te schakelen.

Schakelbare klauwkoppeling met

centreerring

Elke koppelingshelft heeft drie klauwen, die

om en om passen. En van de koppelings-

helften moet axiaal verschuifbaar zijn.

Tandschakelkoppeling (drijfwerk

vrachtauto)

De schakelring heeft inwendige vertanding.

Een kleine verplaatsing naar links of rechts

laat f het linker- f het rechtertandwiel

meedraaien met het middelste tandwiel.

T A B E L 0 . 3 V O R M VA S T E S C H A K E L B A R E K O P P E L I N G E N

hefbomen vergroten de inschakelkracht. De drukschijven oefenen met hun

hellend vlak een grote normaalkracht uit op de trommel.

Figuur 0.5 Conax-koppeling

De koppeling is z geconstrueerd, dat er alleen tussen de trommel en de buiten-

omtrek van de drukschijven sprake kan zijn van slip.

0.7.2 Vloeistofkoppeling

De vloeistofkoppeling is alleen elastisch (en niet flexibel) en de elasticiteit kan

100% zijn. In figuur 0.6 zie je het principe van deze koppeling.

Figuur 0.6 Principe vloeistofkoppeling

De motor (1) drijft via een koppeling de centrifugaalpomp (2) aan. De onder

druk gebrachte vloeistof gaat naar de vloeistofturbine (3). Daar wordt de druk-

energie omgezet in mechanische energie van de uitgaande as (4). Vervolgens gaat

de vloeistof via de oliekoeler (5) weer naar de centrifugaalpomp.

In de vloeistofkoppeling zitten centrifugaalpomp, vloeistofturbine en koeler in

n huis. Omdat een vloeistofkoppeling niet flexibel is, bouw je haar altijd samen

met een koppeling die wl flexibel of flexibel-elastisch is.

1 4 A S K O P P E L I N G E N 353

1

2

34

5

1 motor

2 centrifugaalpomp

3 vloeistofturbine

4 uitgaande as

5 oliekoeler

In figuur 0.7 zie je de Jolly-hydromechanische koppeling. De vloeistofkoppeling

vormt het hydrodynamische deel. Het pompwiel en turbinehuis hebben aan de

binnenkant schoepen. Het mechanische deel is zelfschakelend. Dat wil zeggen:

door de centrifugaalkracht druk je de rollen in de uitsparingen van de vlieg-

gewichten tegen de loopring. Als de gedreven as blokkeert door een oorzaak van

buitenaf, zet dat alle mechanische energie om in warmte in de vloeistofkoppeling.

De temperatuur van de vloeistof stijgt daarna, zodat de smeltplug smelt. De

vloeistof kan dan wegvloeien, wat de verbinding verbreekt. De smeltplug dient

dus als beveiliging tegen overbelasting van de koppeling.

Figuur 0.7 Jolly-hydromechanische koppeling

0 . 8 Zelfschakelende koppel ingen

0.8.1 Maximaalkoppelingen

Een elektromotor voor het aandrijven van een machine heeft meestal een wat

groter vermogen dan noodzakelijk. Zo wordt overbelasting van de motor voor-

komen. Het nadeel daarvan is dat het aanloopkoppel van de motor ongeveer

tweemaal zo groot is als het nominaal over te brengen koppel. Daardoor kan de

aan te drijven machine schade oplopen. Ook bij vastlopen van de machine is er

een schaderisico.

zelfschakelend

smeltplug


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

uitgaandezijde ingaande zijde

mechanisch deelhydrodynamisch deel

1 loopring

2 vlieggewichten

3 pompwiel

4 naaf

5 nok

6 rol

7 nokkenhuis

8 smeltplug

9 turbinehuis

10 flensas

Om dat te voorkomen, kun je in de aandrijving een maximaal- of een slip-

koppeling opnemen. De meeste maximaalkoppelingen zijn lamellen-

koppelingen.

En drukveer of een aantal kleine drukveren leveren de aandrukkracht. Het

draaimoment begrens je door de voorspanning van de veer in te stellen. Dat

gebeurt met stelbouten, die de drukring verplaatsen. In figuur 0.8 zie je twee

voorbeelden.

a met n drukveer b met een aantal drukveren

Figuur 0.8 Slipkoppeling

0.8.2 Vrijloopkoppelingen

Vrijloopkoppelingen zijn koppelingen die het over te brengen draaimoment

slechts in n draairichting overdragen. Vrijloopkoppelingen gebruik je als:

je een lastwerktuig in n richting met zowel snel- als traaggang moet

aandrijven;

je producten op een lastwerktuig stapsgewijs moet verplaatsen.

Een vrijloopkoppeling bestaat uit:

een binnenring;

een buitenring;

rol-, klem- of kantelelementen tussen de beide ringen;

een bevestigingsplaat.

In figuur 0.9 zie je een vrijloopkoppeling met kantelelementen.

1 4 A S K O P P E L I N G E N 355

a aanzicht b doorsnede

Figuur 0.9 Vrijloopkoppeling met kantelelementen

Een spiraalveer ordent de kantelelementen over de omtrek. In figuur 0.10 zie je

het principe.

a vrijloop b klemming

Figuur 0.10 Principe vrijloopkoppeling met kantelelementen

De relatieve draairichting van de binnen- ten opzichte van de buitenring is in

figuur 0.10a linksom. De kantelelementen kantelen zo, dat je gn koppel

overbrengt.

In figuur 0.10b is de relatieve draairichting rechtsom. De kantelelementen

komen klem te zitten tussen de binnen- en buitenring. Daardoor kun je het (voor

het lastwerktuig) vereiste draaimoment door wrijving overbrengen.

In figuur 0.11 zie je het principe van een vrijloopkoppeling met rollen. Een veer

belast de rollen met een kleine aandrukkracht.

kantelelement


buitenring

elastische vervorming

binnenring

1 4 A S K O P P E L I N G E N 357

a klemming b vrijloop

Figuur 0.11 Principe vrijloopkoppeling met rolelementen

Als de binnenring draait zoals in figuur 0.11a, dan wordt de rol in de wigvor-

mige ruimte gedreven. Doordat je de rollen tussen binnen- en buitenring klemt,

ontstaat het over te dragen draaimoment. De binnenring draait in dezelfde rich-

ting als de buitenring. Als de buitenring door omschakeling in een andere

richting gaat draaien, gaan de kogels uit de wigvorm naar een grotere ruimte.

Dan kan de binnenring vrij van de buitenring in een andere richting roteren.

0 . 9 Schakelmechanismen

0.9.1 Mechanische bekrachtiging

Om mechanisch te schakelen krijgen koppelingen een schakelmof. Die kun je

axiaal plaatsen, en hij draait met de koppelingen mee. Onderdeel van het

schakelmechanisme is een gedeelde glijring. Hij past in een groef van de schakel-

mof, of je monteert hem om een rand op de schakelmof. Zie figuur 0.12.

Figuur 0.12 Schakelmof met glijring

schakelmof

buitenring

binnenring

ring

mof

ring gaffel

blokje mof

gaffel

De glijring heeft tappen, zodat je hem met een gaffel kunt verplaatsen.

Je monteert de schakelconstructie op het gedreven gedeelte van de koppeling.

Dan kan de mof bij uitgeschakelde koppeling niet meedraaien.

Voor de bediening van de glijring kun je een hefboomconstructie kiezen.

De hefboomwerking vergroot de inschakelkracht. Zie figuur 0.13.

Figuur 0.13 Schakelhefbomen

0.9.2 Hydraulische, pneumatische en elektromagnetische

bekrachtiging

Zowel hydraulisch, pneumatisch als elektromagnetisch bekrachtigde koppelin-

gen zijn geschikt voor afstandsbediening. Dit type koppelingen kun je inbouwen

op moeilijk toegankelijke plaatsen, en daarom kun je ze goed gebruiken in

geautomatiseerde processen.

In figuur 0.14 zie je een hydraulisch bekrachtigde lamellenkoppeling. De

hydraulische vloeistof gaat via de holle as naar de koppeling, en komt achter een

ringvormige zuiger, afgedicht met O-ringen. De zuiger heeft rondom zes druk-

stiften, die de lamellen via de drukplaat samendrukken. De veren trekken de

zuiger terug als de oliedruk wegvalt.


In figuur 0.15 zie je een pneumatisch bekrachtigde lamellenkoppeling, die

volgens hetzelfde principe werkt. Aan de omtrek van de buitenste koppelingsnaaf

zit een flens met boutgaten voor bevestiging van de ingaande as.

Hoe groot de normaalkracht op de koppelingsplaten is, hangt af van de vloeistof-

of luchtdruk n het oppervlak van de ringvormige zuiger.

Figuur 0.14 Hydraulisch bekrachtigde lamellenkoppeling

Figuur 0.15 Pneumatisch bekrachtigde lamellenkoppeling

1 4 A S K O P P E L I N G E N 359

olie

lucht

Elektromagnetische koppelingen schakel je in of uit door het opwekken van een

magnetisch veld. Er zijn twee mogelijkheden: je sluit de koppeling in bij bekrach-

tiging van de magneten, of je schakelt haar dan uit.

In figuur 0.16 zie je het principe van een elektromagnetische koppeling. Het

magneetgedeelte met spoel monteer je samen met de bevestigingsplaat, en het

staat stil bij roterende koppeling. De rotorschijf is n geheel met de naaf, en je

monteert hem op de ingaande as. De ankerschijf monteer je tegen een wiel of

snaarschijf.

Figuur 0.16 Sleepringloze elektromagnetische koppeling

De koppeling in figuur 0.16 heeft maar n wrijvingsvlak. In figuur 0.17 zie je

een inbouwvoorbeeld waarbij de koppeling is samengebouwd met een tandwiel.

Figuur 0.17 Inbouwvoorbeeld

rotorschijf

ankerschijf


bevestigingsplaatmagneetgedeelte met spoelmagnetische krachtlijnenmembraanveer

ankerschijfrotorschijf met naaf

askopelingen h14.pdf

Documents