Prinsipper for valg av tannhjul

1. Match de grunnleggende kjedeparametrene

• Chain Pitch (p): Tannhjulets stigning må være identisk med kjedens stigning. Hvis det for eksempel brukes et rullekjede med en stigning på 19,05 mm (ANSI #60 kjede), må kjedehjulet også designes med en stigning på 19,05 mm. Utilpassede stigninger vil føre til ujevne inngrepskrefter og akselerert slitasje.

• Kjedetype: Velg tilsvarende kjedehjulstype basert på kjedekategorien. For eksempel:

• Bruk kjedehjul med rullekjede til rullekjeder (den vanligste typen, med tenner som har et sirkulært buespor for å passe til kjedets ruller).

• Bruk stillegående kjedehjul (med rette tenner) for stillegående kjeder for å redusere inngrepsstøy.

• Bruk bladkjedekjedehjul (med tenner med flat topp) for bladkjeder (brukes vanligvis i scenarier med tunge løft).

• Antall strenger: For flertrådede kjeder (f.eks. dobbelttrådede, trippeltrådede kjeder for å øke belastningskapasiteten), må kjedehjulet være utformet med flere parallelle tannrekker (en rad per kjedestreng) for å sikre synkron inngrep av alle tråder.

2. Bestem det optimale antall tenner (Z)

• Minimum antall tenner (unngå for få tenner):

• For lavhastighetsdrev (hastighet < 100 r/min) er minimum antall tenner generelt ≥ 17; for middels til høy hastighet (hastighet > 300 r/min) er den ≥ 25.

• For få tenner (f.eks. < 12) vil føre til:

1. Alvorlig polygonal effekt: Kjedens lineære hastighet svinger drastisk (likner en polygons kantrotasjon), noe som fører til vibrasjoner, støy og støtbelastninger.

2. Konsentrert tannbelastning: Færre tenner bærer høyere belastning per tann, noe som øker tannslitasjen eller til og med tannbrudd.

• Maksimalt antall tenner (unngå for mange tenner):

• Maksimalt antall tenner er vanligvis ≤ 120 (for standard tannhjul). For mange tenner (f.eks. > 150) vil:

1. Øk kjedehjulsstørrelse og vekt, sløs installasjonsplass og øke drivtregheten.

2. Risiko for utkobling av kjedet: Når kjedet strekker seg elastisk (et vanlig fenomen under bruk), reduserer det store antallet tenner inngrepsdybden, noe som gjør det lettere for kjedet å hoppe av kjedehjulet.

• Koordinering av overføringsforhold: For et drivsystem med to tannhjul (drevet tannhjul Z₁, drevet tannhjul Z₂), gir utvekslingsforholdet i = Z₂/Z₁. For å balansere stabilitet og effektivitet, anbefales generelt at forholdet mellom Z₂ og Z₁ er ≤ 7 (for ikke-reversible stasjoner) eller ≤ 5 (for hyppige reverskjøringer).

3. Tilpass til arbeidsforhold (belastning, hastighet, miljø)

4. Optimaliser strukturelle parametere for pålitelighet

• Tannbredde (b):

• For enkelttrådede kjeder: Tannbredden bør være 0,1-0,2 mm mindre enn kjedens indre bredde (f.eks. for ANSI #60-kjede med innvendig bredde 15,75 mm, kjedehjulets tannbredde ≈ 15,6 mm) for å sikre jevn inngrep uten å sette seg fast.

• For flertrådet kjeder: Den totale bredden på kjedehjulets tannrader = (antall tråder - 1) × kjedetrådstigning + enkelttrådet tannbredde. For eksempel krever en dobbelttrådet #60-kjede (trådstigning 18,11 mm) en total tannbredde på ≈ 18,11 + 15,6 ≈ 33,7 mm.

• For tunge/hyppige reverskjøringer: Øk tannbredden med 5 %-10 % (f.eks. fra 15,6 mm til 16,4 mm) for å øke bæreevnen og forhindre bøyning av tannen.

• Navtykkelse (h):

• Navet er den delen som forbinder tannhjulet til akselen; tykkelsen avhenger av det overførte dreiemomentet og akseldiameteren. For standard kjedehjul, navtykkelse h ≈ (0,8-1,2) × akseldiameter d (f.eks. hvis akseldiameteren er 30 mm, h ≈ 24-36 mm).

• For hyppig start-stopp eller reversering: Øk navtykkelsen med 10%-15% (f.eks. fra 30 mm til 34,5 mm) og bruk interferenspasning (i stedet for klaringspasning) mellom navet og akselen for å unngå relativ glidning og navslitasje.

• Tannrotdesign:

• Øk tannrotfiletens radius (r ≥ 0,15 × pitch p) for å redusere spenningskonsentrasjonen (tannroten er den mest sårbare delen for tretthetssprekker). For slaglaster kan r økes til 0,2 × p.

5. Vurder muligheten for installasjon og vedlikehold

• Akseltilkobling: Velg passende navtype basert på akselens festemetode:

• Bruk kilespornav (de vanligste) for generell dreiemomentoverføring; sørg for at kilesporstørrelsen stemmer overens med skaftet (f.eks. ISO standard kilespor).

• Bruk settskruenav for lett belastede, lavhastighetsdrev (enkle å installere, men lav dreiemomentkapasitet).

• Bruk koniske nav for rask demontering (egnet for scenarier som krever hyppig utskifting av tannhjul, for eksempel landbruksmaskiner).

• Koaksialitet og innretting: Kjedehjulets endeflateutløp (≤ 0,1 mm) og radiell utløp (≤ 0,05 mm) må oppfylle standarder for å sikre at drevet og drevne tannhjul er i samme plan (feiljustering ≤ 0,5 mm/m). Dette unngår ujevn kjedeslitasje og tannhopping.

• Utskiftbarhet: Velg tannhjul som samsvarer med internasjonale standarder (f.eks. ANSI B29.1 for rullekjeder, ISO 606) for å sikre utskiftbarhet med kjeder fra forskjellige produsenter og redusere vedlikeholdskostnadene.

6. Bekreft styrke og levetid

• Kontroll av tannbøyestyrke: Beregn maksimal bøyespenning ved tannroten (σ_bend) og sørg for at den er mindre enn materialets tillatte bøyespenning (σ_allow_bend). For eksempel har 40Cr stål etter bråkjøling σ_allow_bend ≈ 800 MPa; hvis den beregnede σ_bend = 650 MPa, er styrken tilstrekkelig.

• Kontroll av tannoverflate slitasje: For scenarier dominert av glidende slitasje (f.eks. lavhastighets, støvete miljøer), beregn den spesifikke slitasjeraten (K_wear) og sørg for at tannhjulets levetid oppfyller designkravet (vanligvis ≥ 5000 timer for industrielle applikasjoner).

• Slagstyrkekontroll: For slagutsatte drivverk (f.eks. gruvemaskiner), kontroller kjedehjulets slagfasthet (α_k ≥ 15 J/cm² for karbonstål) for å forhindre tannbrudd under plutselige belastningsendringer.