Kytkimien toiminnot Vääntömomentin siirto Dynaamisten ominaisuuksien muuttaminen Vääntömomentin kytkeminen Yhdensuuntaiset akselit Erisuuntaiset tai liikkuvat akselit Ohjattu Itsetoimiva Jäykät akselinliitokset Liikkuvat akselinliitokset Joustavat akselinliitokset Irrotuskytkimet Itsetoimivat kytkimet Kytkimet, joilla on useita toimintoja Kytkinyhdistelmät
Kytkimet / akselinliitokset
Kiinteät akselinliitokset soveltuvat kahden akselin välille, jos asennuksessa oikea suuntaus voidaan varmistaa käytön aikana ei esiinny lämpölaajenemista, suuria voimia tai momentteja, jotka aiheuttavat joustoa ja voivat siten muuttaa suuntausta kiinteä liitos johtaa vääntömomenttisysäykset vaimentamattomana eteenpäin
Kiinteät akselinliitokset soveltuvat kahden akselin välille, jos asennuksessa oikea suuntaus voidaan varmistaa käytön aikana ei esiinny lämpölaajenemista, suuria voimia tai momentteja, jotka aiheuttavat joustoa ja voivat siten muuttaa suuntausta kiinteä liitos johtaa vääntömomenttisysäykset vaimentamattomana eteenpäin
Liikkuvat, vääntöjäykät akselinliitokset sallivat pieniä asennusvirheitä aksiaali-, radiaali- ja kulmapoikkeama sallivat akselien liikkumisen käynnin aikana lämpötilan vaihtelut akselien taipuma laakerien ja rungon jousto kulma/aksiaaliliike
Joustava kytkin sallii kohtuulliset akselipoikkeamat suuri vääntöjoustavuus vaimentaa värähtelyjä ja pienentää vääntömomenttisysäyksiä ei kaipaa voitelua a K w kulmapoikkeama c aksiaaliliike b K r radiaalipoikkeama d tehonsiirto pienillä tehoilla taloudellisin, suurilla tehoilla kallis
Akselinliitoksen valintaperusteet 1. Akselien välinen liike radiaali-, aksiaali- ja kulmaliike asennusvirheet varsinainen liikemahdollisuus 2. Tehonsiirtokyky vääntömomentti pyörimisnopeus K a K r K w 3. Kuormituksen luonne T T N kytkettävät koneet/hitausmassat käynnistykset momenttisysäykset vääntövärähtelyt aksiaali- ja radiaalivoimat T S T N1 T T N T T Wi T N2 t t t
4. Rakenteelliset vaatimukset tila akselinpäät kiinnitystapa 5. Asennus vaaka- tai pystysuorat akselit asennus radiaali- tai aksiaalisuunnassa 6. Ympäristöolosuhteet lämpötila syövyttävät tai kuluttavat aineet räjähdysvaara työturvallisuus 7. Kokonaiskustannukset elinikä ja huollontarve varaosatarve ja saatavuus hinta
Laippakytkimet a) b) c) D 0 D 1 Laippakytkin (a, b) (DIN 116) Akselin päähän taottu laippa (c) kiilaliitos, reikä H7/standardiakselinpää SFS 2631 kutistusliitos, reikä H7/akseli esim. t6 tai u6 (tarkistetaan laskuin) kartioliitos
d Lieriömäiset akselinpäät (SFS 2631) Halkaisija Pituus l Halkaisija Pituus l Halkaisija Pituus l Halkaisija Pituus l d Tol. Pitkä Lyhyt d Tol. Pitkä Lyhyt d Tol. Pitkä Lyhyt d Tol. Pitkä Lyhyt 6 16-40 (7)* 42* 130* 400 8 20-45 k6 140* 250 200 420 (9)* 48* 110 82 150* 440 10 23 20 50 160* 450 650 540 (11)* 55* 170* 300 240 460 12 30 25 (56) 180* 480 m6 14* 60* 190* 500 16* k6 (63) 200* 350 280 530 18* tai 40 28 65* 220* 560 (19)* j6 70* m6 140 105 240 m6 600 800 680 20 (71) 250 410 330 630 22* 50 36 75* 260 (24)* 80* 280 25 60 42 85* 300 470 380 28* 90* 170 130 320 30 95* 340 32* 100* 360 550 450 35 k6 80 58 110* 210 165 380 38* 120* (125)* R l
Kuorikytkimet Kaksiosainen kuorikytkin (DIN 115) asennus säteen suunnassa akselitoleranssi h9 suurissa kiilavarmistus OK-akselikytkin (SKF) asennus paineöljyn avulla d = 100...1000 mm laivojen potkuriakselit, valssaimet akselitoleranssi h7 yhdensuuntaisuus IT5 ympyrämäisyys IT7/2
Sekoittajakäytöt esim. vedenpuhdistuslaitosten ilmastimet kuorikytkin laippakytkin
Hammaskytkin sallii akselipoikkeamat vääntöjäykkä suurille tehoille kaipaa voitelua pienille tehoille kallis ulkoholkki (sisähammastus) napaosa (ulkohammastus) pienille tehoille muovisena ei vaadi voitelua
Hammaskytkin, muoviholkki
Hammaskytkimen hampaiden liike Liukuminen HS Vierintäliike
Voith Kokoalue: Akselin halkaisija d = 40 1130 mm Ulkohalkaisija A = 117 1860 mm Momentti T KN = 0,85 5040 knm Pyörimisnopeus n = 5300 220 min-1
Metallilamellikytkin sallivat akselipoikkeamia vääntöjäykkiä välyksettömiä eivät vaadi voitelua
Metallilamellikytkin
Nivelakselit sallii suuret akselipoikkeamat liitettävät akselit aksiaalisuunnassa kaukana liitettävät akselit liikkuvat voi toimia värähtelyn herättäjänä kardaaninivelet tai vakionopeusnivelet
Kardaaninivelen aiheuttama kulmaero 15 10 = 45 2, 2 5 30 1, 1 0 15-5 -10 2 1 arctan tan 1 cos 1-15 0 30 60 90 120 150 180 1
Kardaaninivelen kiertymiskulmien välinen yhteys tan 2 tan cos 1 Derivoimalla yhtälö saadaan käytettävän akselin kulmanopeudeksi ( on vakio) 1 cos 1 sin cos 2 2 2 1 1 on käyttävän akselin kulmanopeus Kulmanopeuden ääriarvot ovat 2 max 1 cos cos 2min 1
= 45
Z-rakenne W-rakenne
Kaksoiskardaaninivelet GWB Walterscheid
Kuorma-auton etuakseli
2- kertainen hinta 3- kertainen hinta
Rzeppa-nivel suurin kulma n. 45 liukumishäviöiden takia pyörimisnopeuden tulee olla alhainen suurilla kulmilla käytetään autoissa sekä muussa koneenrakennuksessa
Rzeppa-nivel v R R 1 1 1 R 2 1 R 2 R 2 2 R 2 1
Ristiuranivel suurin kulma n. 25 sallii aksiaaliliikkeen käytetään autoissa sekä muussa koneenrakennuksessa
Kierteenvalssauskone Löbrovakionopeusakselit
Audin voimansiirto
Tripodi
TGV-juna
Joustavat sakarakytkimet jousto-osa kumia Kumera Rotex Tschan N-Eupex (Flender)
Kumera Rotex
Rotex koko Max.pyörimisnopeus (1/min) v = Vääntömomentti (Nm) Nimell. Max Vaihto Vaim. teho (W) Vääntöjäykkyys C Tdyn (Nm/rad) 30 m/s 40 m/s T KN T Kmax T KW P KW 1,0T KN 0,75T KN 0,50T KN 0,25T KN Joustoelementti polyuretaania (92 Shore A), väri keltainen 14 19000-7,5 15 2-0,38 103 0,31 103 0,24 103 0,14 103 19 14000 19000 10 20 2,6 4,8 1,28 103 1,05 103 0,80 103 0,47 103 24 10600 14000 35 70 9,1 6,6 4,86 103 3,98 103 3,01 103 1,79 103 28 8500 11800 95 190 25 8,4 10,90 103 8,94 103 6,76 103 4,01 103 38 7100 9500 190 380 49 10,2 21,05 103 17,26 103 13,05 103 7,74 103 42 6000 8000 265 530 69 12,0 23,74 103 19,47 103 14,72 103 8,73 103 48 5600 7100 310 620 81 13,8 36,70 103 30,09 103 22,75 103 13,49 103 55 4750 6300 410 820 107 15,6 50,72 103 41,59 103 31,45 103 18,64 103 65 4250 5600 625 1250 163 18,0 97,13 103 79,65 103 60,22 103 35,70 103 75 3550 4750 1280 2560 333 21,6 113,32 103 92,92 103 70,26 103 41,65 103 90 2800 3750 2400 4800 624 30,0 190,09 103 155,87 103 117,86 103 69,86 103 100 2500 3350 3300 6600 858 36,0 253,08 103 207,53 103 156,91 103 93,01 103 110 2240 3000 4800 9600 1248 42,0 311,61 103 255,52 103 193,20 103 114,52 103 125 2000 2650 6650 13300 1729 48,0 474,86 103 389,39 103 294,41 103 174,51 103 140 1800 2360 8550 17100 2223 54,6 660,49 103 541,60 103 409,50 103 242,73 103 160 1500 2000 12800 25600 3328 75,0 890,36 103 730,10 103 552,03 103 327,21 103
Joustavia kytkimiä Joustava tappikytkin (SFS 3532) Kegelflex-kytkin Periflex-kytkin
Fenaflex-pumppukytkin Välikappale voidaan poistaa koneita irrottamatta J K1 J K2 kumiosa J K2 J K2 kumiosa
Fenaflex-kytkin Ominaisuus F70 F80 F90 F100 F110 F120 F140 F160 F180 Pyörimisnop. n max (r/min) 3600 3100 3000 2600 2300 2050 1800 1600 1500 Vääntömomentti T KN (Nm) 250 375 500 675 875 1330 2325 3770 6270 T Kmax 487 759 1096 1517 2137 3547 5647 9339 16455 T KW 81 127 183 252 356 591 940 1556 2742 Vääntöjäykkyys (Nm/ ) 41 63 91 126 178 296 470 778 1371 Suurennuskerroin V R 7 7 7 7 7 7 7 7 7 Suht.vaimennus 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Maks. säteitt.poikkama (mm) 1,9 2,1 2,4 2,6 2,9 3,2 3,7 4,2 4,8 Maks. aks.siirtymä (mm ) 2,3 2,6 3,0 3,3 3,7 4,0 4,6 5,3 6,0 Hitausmomentti J k * 0,0485 0,067 0,092 0,185 0,25 0,46 0,7 1,15 2,30 J k1 0,0395 0,049 0,06 0,13 0,17 0,323 0,445 0,77 1,45 J k2 0,009 0,018 0,032 0,055 0,08 0,137 0,255 0,38 0,85 * J k ja J k1 riippuvat väliakselin koosta, J k2 on puolet symmetrisestä peruskytkimestä. Kokoja F70 F180 toimitetaan myös jousto-osalla, jonka vääntöjäykkyys on puolet taulukon arvosta. Joustomateriaali on luonnonkumia.
Metallijousikytkimiä Malmedie-Bibby-kytkin normaali kuormitus ylikuormitus isku Baumann-Flex-kytkin
Kytkinten hintoja 48 Rotex Fenaflex Hammask. Koko (d/mm) 100 180 0 5 10 15 20 25 30 35 Suht. hinta
Kytkimen kuormitukset 1. Vakio T T N 2. Harmoninen T T N T Wi t 3. Jaksollinen T T N 2T Wi t 4. Jaksoton, resonanssin ohitus T T N T S t T t 5. Jaksoton, momenttisysäys T S T N2 T N1 t
Vääntömomenttisysäykset Kytkimen max.momentti T K max T S S z S t T Käyttävän puolen sysäys (käynnistys) 1 TS TAS SA TL m 1 m J1 J2 N S t T T N T AS S A 1,8 Käytettävän puolen sysäys (esim. jarrutus) T T m S m 1 T S LS L L S L 1,8 n 0 n
Taulukko 1. Lämpötilakerroin S t. t ( C) -20<t<+30 +30<t<+40 +40<t<+60 +60<t<+80 S t Luonnonkumi (NR) 1,0 1,1 1,4 1,6 Polyuretaanielastomeeri (PUR) 1,0 1,2 1,4 1,8 Butadieeniakryylinitriilikumi (NBR) (Perbunan N) 1,0 1,0 1,0 1,2 Taulukko 2. Käynnistystaajuuskerroin S z. Z on käynnistysten lukumäärä tunnissa. Z 120 120 < Z 240 > 240 S z 1,0 1,3 Taulukko 3. Taajuuskerroin S f. Taajuus f (Hz) Sf 1 10 > 10 f 10 Kysyttävä valmistajalta
Resonanssin ohitus Kytkimen max.momentti T K max T S S z S t T Käyttävän puolen heräte N 1 T T V T m 1 S Ai R L S t missä T Ai on käyttävällä puolella esiintyvän herätemomentin amplitudi V R on resonanssikohdan suurennuskerroin (V R 2 / ) on kytkimen suhteellinen vaimennus T T N T S t Käytettävän puolen heräte T T m V m 1 T S Li R L Laskettaessa täydellä resonanssisuurennuksella voidaan kiihdytysmomentti jättää pois.
Jatkuva vaihtomomentti TKW TWiStSf Käyttävän puolen heräte 1 TWi TAi V m 1 missä T Ai on käyttävällä puolella esiintyvän herätemomentin amplitudi V on suurennuskerroin on kytkimen suhteellinen vaimennus Käytettävän puolen heräte T Wi T Li m V m 1
Suurennuskerroin V 20 10 1 0,1 0,01 V i 1 e 1 2 2 2 2 2 2 0 0,5 1 2 2 3 4 5 10 i e
Dieselmoottori/generaattori Rotex joustava kytkin T A 1 T L J 1 J 2red
Dieselmoottori/generaattori Kytkimen arvot Vääntömomentti T KN (Nm) 520 T Kmax 1820 T KW 220 Vääntöjäykkyys (Nm/rad) 6210 Suurennuskerroin V R 12,6 Suht.vaimennus 0,5 J k1 (kgm 2 ) 0,029 J k2 (kgm 2 ) 0,0078 P = 32 kw, n = 1500 r/min, J m = 2,36 kgm 2, i = 2 T A2 = 592 Nm (resonanssissa), T A2 = 250 Nm (n = 1500 r/min)
PLN = 27,2 kw, JL = 0,56 kgm2