Compenseren van hoekverschillen tussen roterende assen

De toepassing van cardanassen, kruis- en kogelcardankoppelingen in de machinebouw, industrie en automotive

In de wereld van de machinebouw, industrie en automotive spelen cardanassen een essentiële rol bij het overbrengen van vermogen en het compenseren van hoekverschillen tussen roterende assen. Cardanassen zijn robuuste componenten die de mogelijkheid bieden om rotatiekrachten over te brengen tussen niet-uitgelijnde assen. Het bestaat uit een reeks verbonden koppelingen die hoekveranderingen kunnen accommoderen terwijl ze een constante rotatie overbrengen. Twee andere cruciale componenten zijn de kogelcardan koppeling en kruis cardankoppeling. Deze onderdelen spelen een essentiële rol bij het overbrengen van rotatiekrachten en het compenseren van uitlijning van twee assen.

ELBE is een gerenommeerde fabrikant die bekend staat om zijn hoogwaardige cardanassen en vele toebehorende delen zoals de vele variaties in flensen. Ze hebben een solide reputatie opgebouwd dankzij hun focus op kwaliteit, innovatie en betrouwbaarheid. De cardanassen worden vervaardigd met behulp van geavanceerde productietechnieken en strenge kwaliteitscontroles om te voldoen aan de vereisten van de meest veeleisende industriële toepassingen.

De volgende uitvoeringen zijn daarin leverbaar, de starre uitvoering, de uitschuifbare cardanas, de cardanas met vergrote buigingshoek en de heavy-duty uitvoering. Ook een enkel scharnierende- of dubbel scharnierende cardankoppeling, reservedelen, tegenflenzen en bevestigingssets zitten in het leverprogramma. Groneman B.V. is in zowel Nederland als in België al jarenlang leverancier van ELBE cardanassen en ELSO kogel- en kruiskoppelingen.

Toepassing van cardanassen in de industrie

• Machinebouw: in verpakkingsmachines, afvulmachines en speciaalmachinebouw
• Voertuigindustrie: Cardanassen worden veel gebruikt in de voertuigindustrie, met name in vier wiel aangedreven voertuigen, landbouwvoertuigen en zware vrachtwagens. Ze stellen de motor in staat om vermogen over te brengen naar de aandrijfwielen, zelfs als ze niet perfect uitgelijnd zijn. Cardanassen worden ook gebruikt in landbouwvoertuigen en bouwmachines waar flexibiliteit en krachtoverdracht onder verschillende hoeken essentieel zijn.
• Energieopwekking: In de energieopwekkingsindustrie, zoals windturbines, spelen cardanassen een belangrijke rol bij het overbrengen van vermogen van de windturbine naar de generator. Door hun vermogen om niet-uitgelijnde assen te verbinden, kunnen cardanassen de torsiekrachten opvangen die optreden als gevolg van veranderingen in de windrichting.
• Papier- en staalindustrie: In de papier- en staalindustrie worden cardanassen gebruikt in verschillende machines, zoals walsen, persen en snijmachines. Ze zorgen voor een soepele rotatie en overdracht van vermogen, zelfs in toepassingen waar aandrijfassen niet perfect uitgelijnd zijn.
• Industriële pompen en compressoren: Cardanassen worden gebruikt in pompen en compressoren om de roterende beweging van de aandrijfmotor over te brengen naar de pomp- of compressorrotor. Ze compenseren uitlijnfouten tussen de motoras en de rotoras, waardoor trillingen en slijtage worden verminderd.

Voordelen van cardanassen

• Flexibiliteit: Cardanassen kunnen kleine hoekverschillen tussen assen compenseren, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen waar uitlijning niet altijd mogelijk is.
• Vermogensoverdracht op lange afstand: Cardanassen kunnen overbruggingsafstanden tussen assen overbruggen, waardoor ze geschikt zijn voor het overbrengen van vermogen over grote afstanden.
• Torsiebestendigheid: Cardanassen kunnen hoge torsiebelastingen opvangen, waardoor ze betrouwbaar zijn in toepassingen met zware belastingen.
• Onderhoudsarm: Cardanassen vereisen over het algemeen weinig onderhoud vanwege hun robuuste constructie en eenvoudige werking.
• Kostenbesparing: Door het vermogen om uitlijnfouten te compenseren, kunnen cardanassen de behoefte aan dure uitlijnprocedures verminderen, wat resulteert in kostenbesparingen.

Cardanassen zijn geschikt voor de voertuigen of voor zwaardere aandrijvingen in de Industrie, kogelkoppelingen en kruiskoppelingen zijn dus daarin tegen essentiële componenten vooral in de lichtere industrie en machinebouw. Beide uitvoeringen bieden de mogelijkheid om rotatiekrachten soepel over te brengen en compenseren assen die niet perfect zijn uitgelijnd of juist onder een hoek moeten worden aangedreven. Dus of het nu gaat om voertuigen, landbouwmachines, industriële apparatuur of andere toepassingen, deze cardanassen spelen een belangrijke rol bij het waarborgen van efficiëntie, betrouwbaarheid en duurzaamheid. Dit geldt ook voor de kogelkoppelingen en kruiskoppelingen deze kunnen ook machines en systemen soepel functioneren, zelfs onder uitdagende omstandigheden.

Naaldgelagerde precisie cardankoppelingen onderscheiden zich t.o.v. de kruiskoppelingen door hun hoog rendement bij gegeven buighoek. Hierdoor zijn deze koppelingen bijzonder geschikt voor de hogere toerentallen (max. toerental 5000 min-1). De geslepen toppen van het kruisstuk scharnieren in naaldlager met rubber afdichting. Deze naaldlagers in de kruizen van de cardanas zijn voorzien van een hoogwaardig vet waardoor de koppeling onderhoudsvrij is. Ook bij deze cardanassen ontstaat in de enkele uitvoering een sinusvormig snelheidsverschil afhankelijk van de buighoek.

Kruiskoppelingen met glijlagering worden ook wel cardanassen genoemd. De cardanas bestaat uit een scharnierdeel en twee naaf delen die met behulp van gaffels met elkaar verbonden zijn. De cardanas is genoemd naar de Italiaan Girolamo Cardano. Ze kunnen worden gebruikt in de aandrijving van twee assen die niet in elkaars verlengde liggen. De kruiskoppelingen kunnen onder een hoek krachten overbrengen en zijn axial belastbaar. Toepassing in landbouwvoertuigen, kranen utiliteitsvoertuigen en machinebouw.

De kogelscharnierende cardanas die ook uitgevoerd is met glijlagers, kan wanneer een hoger koppel wordt gevraagd en het toerental wat ondergeschikt is, ingezet worden. Deze is niet axiaal belastbaar en dient regelmatig gesmeerd te worden.

Wanneer een cardanas inzetten?

Cardanassen zet je in wanneer kruiskoppelingen onvoldoende koppel kunnen overbrengen. De cardanas volgt dus de kruiskoppeling op wanneer het gaat om het overbrengen van grotere krachten. De kleinere cardanassen zijn uitgevoerd met glijlagers en de grotere cardanassen met rollagers.

Wanneer een enkel of dubbel scharnierende cardan?

De enkel scharnierende uitvoering kan worden gebruikt bij toepassingen tot 45 graden. Door de bouwvorm van de koppeling krijg je te maken met snelheidsschommelingen. Als de eerste as gelijkmatig ronddraait (eenparige beweging), dan zal de tweede as twee keer per omwenteling een beetje versnellen en vertragen.

Bij een dubbel scharnierende koppeling zal de in- en uitgaande as draaien weer gelijkmatig draaien. Maar het tussenstuk zal nog steeds onregelmatig blijven bewegen, wat bij hoge snelheden trillingen veroorzaakt. Dubbele kruiskoppelingen kunnen worden toegepast bij hoeken tot 90 graden. 

Hoe de juiste koppeling te kiezen?

Om de juiste aandrijfas koppeling te selecteren is het van belang om te weten wat het over te dragen koppel is. Het Koppel is een maat voor het rotatie-effect van een kracht. Eenheid voor koppel is de newtonmeter (Nm). Hoe hoger het koppel des te meer kracht er op de as koppeling wordt uitgeoefend.

Het nominale koppel* wordt berekend aan de hand van onderstaande formule. 
* Nominaal koppel Tn [Nm] = Het koppel dat overgebracht wordt bij een constante belasting op de aandrijfas.

Het kan voorkomen dat onderdelen soms harder moeten werken, omdat een lading zwaarder is dan verwacht of omdat de productie opgevoerd moet worden. Misschien is zelfs de aandrijving onderhevig aan trillingen of stotende belastingen? Het is dan noodzakelijk om rekening te houden met een servicefactor**.  Het kan zijn dat je hierdoor de cardanas een maatje groter kiest. Vraag bij twijfel altijd om ons advies.

OVERZICHTSTABEL

DIN 808

Toepassing

• Continubedrijf
• Hoge brekingshoek (tot 45°)
• Toerental (5.000 rm)
• Laag koppel (250 Nm)

Kenmerken

• Naaldlager
• Onderhoudsvrij
• Trek- en drukbelasting
  Temperatuur +120° of +200° C
• Materiaal niet roestvrij (*)
  Levensduurberekening mogelijk
• Onderdelen in roestvrij staal mogelijk

Toepassing

• Geen continubedrijf
• Hoge brekingshoek (tot 45°)
• Toerental (1.000 rpm)
• Hoger koppel (450 Nm)

Kenmerken

• Glijlager
• Smering noodzakelijk
• axiaal belastbaar
• Temperatuur +120°
• Roestvrijstaal optioneel
• Geen levensduurberekening
• Balg optioneel

Toepassing

• Geen continubedrijf
• Brekingshoek (tot 35°)
• Toerental (500 rpm)
• Hoog koppel (1.250 Nm)

Kenmerken

• Glijlager
• Smering noodzakelijk
• Geen axiale belasting
• Temperatuur +120°
• Roestvrijstaal optioneel
• Geen levensduurberekening
• Balg optioneel
• Zeer korte constructie

Toepassing

• Continubedrijf
• Brekingshoek (tot 45°)
• Zeer hoog koppel (tot 225.000 Nm)

Kenmerken

• Naald en rollagering
• Smering noodzakelijk
• Temperatuur +250°
• Roestvrijstaal optioneel
• Levensduurberekening mogelijk

Nieuw van ELBE is de sensorische cardanas EST.

“live meetgegevens” – rechtstreeks van de cardanas zonder aanpassingen in het ontwerp.
Informatie over werkende koppels direct van de cardanas, live en zonder aanpassingen aan het ontwerp. Deze wens van veel fabrikanten van machines en voertuigen wordt werkelijkheid met deze innovatieve sensorische cardanas.

De sensorische golven zijn volledig gebaseerd op de geïntegreerde slimme sensoren en de kern van de sensorische meetketen, zodat een groot aantal extra meetvariabelen beschikbaar zijn met perfect op elkaar afgestemde componenten van de meetketen.

KLIK HIER voor meer info

Toepassing en voordeel:

• Procesbewaking en -optimalisatie
• Voorspellend onderhoud
• Procesbesturing door koppelregeling
• Bepaling van belastingcollectieven

Belangrijkste kenmerken:

• Een grote verscheidenheid aan meetgegevens in één sensor
• Robuuste sensortechnologie beschermd in het binnenste gedeelte van de aandrijfas
• Uitlezen en loggen van sensorgegevens tot 500 Hz
• Geoptimaliseerd voor draadloos gebruik
• Met geïntegreerde snelheids- en versnellingssensor
• Verschillende draadloze energieopties (batterij, inductie)
• Compatibel met Gateway coreGATE voor eenvoudige verbinding met besturings- of meetcomputer
• Geïntegreerde intelligentie aan boord: door gebeurtenissen te detecteren en op te slaan zijn tal van toepassingen mogelijk

Sensor meettechnologie:

• Koppel: standaard meetbereik 25 Nm – 6.000 Nm*.
• Askracht: standaard meetbereik 50 N – 125.000 N*
• Laterale kracht: laterale krachten tot 100 kN*.
• Versnelling: Versnellingsmeter met 3 assen tot 30 g
• Rotatiesnelheid: sensor tot 2.500 rpm
• Temperatuur: geïntegreerde temperatuurbewaking
• Bewaking: opslag van signaalsequenties
• Interpretatie: Real-time analyse van de sensorgegevens
  * ander meetbereik dan aangegeven: is op aanvraag

Uw leverancier in Nederland en België:

Groneman BV
Amarilstraat 11
7554 TV Hengelo (Ov) NL
Telefoon: +31 (0)74 – 255 11 55
Email: info@groneman.nl
Website: www. groneman.nl