Spelingsarme tandwielkasten, tandheugels en rondsels

Tandheugel en rondsel berekenen, hoe doe je dat?


Een tandheugelaandrijving berekenen, hoe doe je dat?
Als je jezelf hierin verdiept wordt je met termen en formules om je oren geslagen welke de uitwerking erg complex (lijken te) maken. Daarom proberen we in dit artikel uit te leggen hoe je de berekening het makkelijkste kunt doen.

Een belangrijk uitgangspunt is dat je je realiseert, dat de berekening en selectie (Tandheugel, rondsel, tandwielkast en motor) gebeurt op basis van trial-and-error: je hebt een gerede kans dat je de berekeningen opnieuw moet doen met andere parameters, zoals bv het diameter van het rondsel of de kwaliteit (lees in dit geval : hardheid) van de tandheugel.

Tandheugel en rondsel berekenen: belangrijke begrippen

Voor alle duidelijkheid, een aantal belangrijke begrippen:

  • Tangentiële kracht of voedkracht.
    Dit is de kracht [in N] die nodig is om het lineaire bewegingsprofiel te kunnen leveren.
  • Koppel.
    Dit is wat het rondsel ziet en is simpelweg tangentiële kracht * arm (radius rondsel) [in Nm].
    In dit geval F2T = 2 * T2B / d.
  • Veiligheidsfactor.
    Apex adviseert een veiligheidsfactor van minimaal 2 voor horizontale en 3 voor verticale aandrijvingen.
  • Wrijvingscoëfficiënt.
    Hoe zwaar – of licht- loopt het systeem? Een veel toegepaste waarde is 0,1 of 0,15.
  • Externe krachten.
    Wordt het systeem gebruikt om bijvoorbeeld producten aan te duwen? Dan dient deze kracht bij de Tangentiële kracht toegevoegd te worden.

Aandachtspunten voor de selectie tandheugel

Soms verwarren we zaken of hebben we uitgangspunten die niet helemaal correct zijn. Daarmee maken we het tandheugel en rondsel berekenen alleen maar moeilijker. Houd daarom het volgende in gedachte:

  • Een rondsel van ca 20 tanden is mathematisch gezien het optimum qua tangentiële kracht en systeemspeling. Een groter rondsel zorgt voor meer speling, een kleiner rondsel voor lagere koppels en meer slijtage.
  • Een grotere module hoeft NIET te betekenen dat de tangentiële kracht groter is! Een tandheugel module 2 in kwaliteit 5 kan een hogere tangentiele kracht overbrengen dan module 3 in kwaliteit 8. (!)
  • De kwaliteit van een tandheugel is niet alleen de afwijking per meter, maar ook de (na)behandeling en hardheid. Zo heeft bijvoorbeeld kwaliteit 8 een betere prijs dan kwaliteit 10!
  • Speling ontstaat door het samenspel van ALLE componenten. Het heeft geen zin een supernauwkeurige tandwielkast te nemen met bv een groter rondsel of een lagere kwaliteit tandheugel.
  • De toleranties van de tandheugels en rondsels zijn NIET genormaliseerd, we zien hier in de praktijk vaak afwijkingen. (bijvoorbeeld door de totale afwijking per 300 mm te geven ipv per 1000 mm) daarom gaan de eerste 12 pagina’s van onze catalogus over de toleranties van ONZE producten, hoe we deze gedefinieerd hebben en wat de waarde is. Van lineaire afwijking tot hardheid en rechtheid, ALLE toleranties zijn te vinden.
  • Voor een stille en spelingsarme aandrijving met lange levensduur is het aan te bevelen om rondsel en tandheugel van 1 leverancier te betrekken. Vooral met schuine vertanding luisteren de toleranties erg nauw!

Tandheugel en rondsel berekenen: rekenhulp

Met onderstaande tabel kun je de berekeningen uitvoeren:

Applicatie Horizontale beweging Verticale beweging
Unit Applicatie instellingen
Gewicht totale last m kg kg
Snelheid v m/s m/s
Tijd versnelling ta s s
Zwaartekracht g /s2 /s2
Wrijvingscoëfficient µ
Steekcirkel rondsel  d mm mm
Andere krachten F N N
 Veiligheidsfactor SB
Formules
 ∝ = V / t∝ (m/s2)  ∝ = V / t∝  (m/s2)
Tangentiale kracht FN  FN = M * g * µ + M * a + F (N)  FN = M * g * µ + M * a + F  (N)
Koppel TN  TN = (FN * d) / 2000 (Nm)  TN = (FN * d) / 2000  (Nm)
Ontwerpkoppel TNV  TNV = TN * SB (Nm)  TNV = TN * SB  (Nm)
Max. snelheid rondsel NV  NV = (V * 19100) / d (rpm)  NV = (V * 19100) / d  (rpm)

De tabellen zijn te vinden in onze catalogus en staan na de rondsels, hier worden de F2T en T2B gegeven voor de verschillende rondsels en tandheugels. Op basis hiervan en de motorgegevens kun je de tandwielkast uitrekenen.

Omdat het tandheugel en rondsel berekenen veelal neerkomt op trial-and-error nemen we deze berekeningen graag uit handen. Als we de correcte applicatie gegevens aangeleverd krijgen, sturen wij onze klanten – vaak al binnen en dag – een calculatiesheet, offerte en STP-tekeningen van alle artikelen: tandheugel, rondsel en tandwielkast.

Dit sheet is de basis voor de keuze en kan een onderdeel zijn van het technische constructie file. Tevens kunnen we een indicatie afgeven voor de speling van het systeem, zodat hier eventueel nog geoptimaliseerd kan worden.

Dus heeft u een behoefte aan tandheugelaandrijving of wilt u de toepassing nog eens doorgerekend hebben, neem dan contact met ons op voor het beste advies, scherpe offerte en prima levertijden!

Apex Dynamics levert tandheugels in klasse 4 t/m 10, module 1 t/m 12 en van 500 tot 2000 mm lang. Rondsels zijn standaard in kwaliteit 4 of 5 en allemaal gehard en nageslepen. En met 49 series tandwielkasten kunnen we ook altijd een passende tandwielkast in de goede ratio meeleveren.