Berechnung - NEFF Gewindetriebe

1 neff Gewindetriebe GmbH 02/16 . Tel: 071 57/5 38 90-076 BerechnungSpindelhubgetriebeBei der Auslegung von Spindelhubgetrieben wird im allgemeinen wie folgt verfahren:1. Festlegung der Geschwindigkeit, der ben tigten Kraft und der m g-lichen Einbaulagen der Auswahl der Antriebselemente (Kupplungen, Wellen, Kegelradge-triebe, Motoren) zum synchronen Antrieb der einzelnen Spindelhub-getriebe. Hierbei sind folgende Kriterien ausschlaggebend: Geringstm gliche Belastung der einzelnen bertragungsglieder. Insbesondere ist die Einspeisung des gesamten Antriebsdrehmo-ments ber die Verzahnung eines Kegelradgetriebes zu vermeiden. Geringstm gliche Anzahl von bertagungsgliedern und kurze Ver-bindungswellen. Vorrichtung zum Schutz der Anlage durch drehmomentbegrenzende eines Spindelhubgetriebes und des dazugeh rigen AntriebsAxiale Belastung F=kNkritische Knickkraft? Siehe Seite 78-80 Geschwindigkeit v = m/min (Nur Ausf hrung R)kritische Drehzahl?

2 Siehe Seite 78-80 Einschaltdauer? ED = % in 1hSiehe Seite 62-64; 70-72 Getriebegr e w hlenErforderliches Antriebsdrehmoment berechnen oder nachschlagenSiehe Seite 81 Zul ssiges Antriebsdrehmoment pr fen berpr fen von Seitenkr ften auf die Spindel, sowie Axial- und Radialkr fte auf Antriebswellen(Seitenkr fte auf Spindel vermeiden=F hrung)Notwendige Antriebsleistung in kW berechnen (Losbrechmoment beachten)Siehe Seite 77 neff Gewindetriebe GmbH 02/16 . Tel: 071 57/5 38 90-077 BerechnungSpindelhubgetriebeFeff = MT - M0 . P iFeff = Axialkraft auf die HubspindelFS = Resultierende aller Seitenkr fte auf die HubspindelM = Moment der Hubspindel oder Mutter (entf llt bei Ausf hrung V)VH = HubgeschwindigkeitFax = Axialkraft auf die AntriebswelleFr = Radialkraft auf die AntriebswelleMT = AntriebsmomentnT = AntriebsdrehzahlP = Steigung der Spindeli = bersetzungh = WirkungsgradM0 = Leerlaufdrehmoment (S.)

3 28 (Nm))Kr fte und Momente am SpindelhubgetriebeHinweis: Kr fte und Momente lassen sich nur unter vereinfachenden Annahmen absch tzen; Reibungsbeiwerte von Gleitpaarungen und damit ihre Erw rmung und Lebensdauer sind Funktion von Last, Geschwindigkeit, Temperatur und Schmierbedingungen; kritische Drehzahlen und Knickl ngen sind abh ngig von der Steifigkeit und Mas-se der Einspannung und der Maschinengestelle Erforderliches Antriebsmoment [Nm]n Spindeldrehzahl [1/min]Pa Erforderliche Antriebsleistung [kW]Antriebsleistung Md . n Pa = 9550 neff Gewindetriebe GmbH 02/16 . Tel: 071 57/5 38 90-078 BerechnungSpindelhubgetriebeTheoretisch kritische Knickkraft Spindelhubgetriebe M/J, Schnellhubgetriebe G1-G3 mit KugelgewindespindelTheoretisch kritische Drehzahl Spindelhubgetriebe M/J, Schnellhubgetriebe G1-G3 mit KugelgewindespindelKGS 40 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 5000 6000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 2000 3000 Ungest tzte L nge Lkr in [mm] Theoretisch kritische Drehzahl Fkr in [1/min] Kritische Drehzahl Fkr [1/min]100 200 300 400 500 600 800 1000 2000 3000 4000 6000 1 2 3 4 5 6 8 10 20 30 40 50 60 80 100 200 300 400 500 600 800 1000 2000 3000 Kritische Knickkraft Fk in [kN] Ungest tzte L nge lk in [mm] Kritische Knickkraft in Fk [kn] neff Gewindetriebe GmbH 02/16.

4 Tel: 071 57/5 38 90-079 BerechnungSpindelhubgetriebe100 200 300 400 500 600 800 1000 2000 3000 4000 6000 1 2 3 4 5 6 8 10 20 30 40 50 60 80 100 200 300 400 500 600 800 1000 2000 3000 Kritische Knickkraft Fk in [kN] Ungest tzte L nge lk in [mm] Tr 26 Tr 36 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 5000 6000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 2000 3000 Ungest tzte L nge Lkr in [mm] Theoretisch kritische Drehzahl Fkr in [1/min] Theoretisch kritische Knickkraft Fk [kn]Theoretisch kritische Drehzahl Fkr [1/min]Theoretisch kritische Knickkraft Spindelhubgetriebe M/J, Schnellhubgetriebe G1-G3 mit TrapezgewindespindelTheoretisch kritische Drehzahl Spindelhubgetriebe M/J, Schnellhubgetriebe G1-G3 mit Trapezgewindespindel Lk Lkr Lk Lkr Lkr Lk Lk Lkr neff Gewindetriebe GmbH 02/16 . Tel: 071 57/5 38 90-080 BerechnungSpindelhubgetriebeLagerungsart enTypische Werte des Korrekturfaktors fk entsprechend den klassischen Einbauf llen f r IFestlager-Loses Ende, Korrekturfaktor fk=0,25 / fkr=0,43 neff -Lagerfall IILoslager-Loslager, Korrekturfaktor fk=1 / fkr=1,21 neff -Lagerfall IIIF estlager-Loslager, Korrekturfaktor fk=2,05 / fkr=1,89 neff -Lagerfall IVFestlager-Festlager, Korrekturfaktor fk=4 / fkr=2,74 Kritische Knickkraft Spindelhubgetriebe M/J, Schnellhubgetriebe G1-G3 mit Kugelge-windespindel/Trapezgewindespinde lMaximal zul ssige Axialkraft in:Fzul = Fk.

5 Fk . 1Sf Fzul Maximal zul ssige Axialkraft [kN]Fk Theoretische kritische Knickkraft [kN]fk Korrekturfaktor, der die Art der Spindellagerung be r cksichtigtd2 Kerndurchmesser der Spindel [mm]Lk Ungest tzte L nge an der die Kraft auf die Spindel wirkt [mm]Sf Sicherheitsfaktor (vom Anwender festgelegt)Achtung!Die Betriebskraft darf h chstens 80 % der maximalen zu l ssigen Axial-kraft betragenKritische Knickkraft Spindelhubgetriebe M/J, Schnellhubgetriebe G1-G3 mit Kugelge-windespindelTheoretisch kritische Knickkraft in [kN]: Fk = (d24. 105):1000 Lk2 Theoretisch kritische Drehzahl in [1/min] Fkr = (d2 . 108) Lkr2nzul Maximal zul ssige Spindeldrehzahl [1/min]nkr Theoretische kritische Spindeldrehzahl [1/min], die zu Resonanzschwingungen f hrtfkr Korrekturfaktor, der die Art der Spindellagerung be r ck sichtigtd2 Kerndurchmesser der Spindel [mm]Lkr ungest tzte Spindell nge [mm]Achtung!Die Betriebsdrehzahl darf h chstens 80 % der maximalen Dreh zahl betragen!

6 Maximal zul ssige Drehzahl in [1/min] fkr = Fkr . fk . 0,8 Kritische KnickkraftBei schlanken Hubspindeln besteht die Gefahr des seitlichen Auskni-cken unter der Festlegung der zul ssigen Druckkraft auf die Spindel sind die der Anlage entsprechenden Sicherheitsfaktoren zu Gewindetriebe GmbH 02/16 . Tel: 071 57/5 38 90-081 Antriebs-dimensionierungErforderliche Antriebsdrehmomente Feff p MT = _____ __ + M0 2 p h iErforderliches Antriebsdrehmoment eines Spindelhub getriebesDas erforderliche Antriebsdreh moment eines Spindelhubge triebes er-gibt sich aus der Axial last auf die Hubspindel, der ber setzung und dem Wir kungs grad. Zu beachten ist, dass das Losbrechmoment er heblich h her sein kann als das im kontinuierlichen Betrieb er forder liche Dreh-moment. Dies gilt insbe sondere f r Spindel hubgetriebe mit niedrigem Wirkungsgrad nach l ngerem Stillstand. Bei gro en Spindelsteigungen und sehr kurzen Anlaufzeiten ist eventuell das Beschleunigungsmoment zu berpr fen.

7 1 MAntriebsmotor = MT SHG1 ___ hV1 + MT SHG2 1 1 + MT SHG3 ___ ___ hV2 hK Erforderliches Antriebsdrehmoment einer Spindelhub anlageDas erforderliche Antriebsdreh moment einer Spindelhuban lage ergibt sich aus den An triebsdrehmomenten der ein zelnen Spindelhubgetriebe unter Ber cksichtigung der statischen und dynamischen Reibungsver-luste in den bertragungselementen (Kupp lungen, Verbindungswellen, Stehlager, Winkelgetriebe, etc.). Hierbei ist es n tzlich, den Kraft fluss anhand einer Skizze zu ist das erforderliche An triebsmoment des Spin delhubge triebes an der Schneckenwelle [Nm].Feff ist die tats chlich wirkende Axialkraft auf die Hub spin del [kN].h ist der Wirkungsgrad des Spindelhubgetriebes in Dezimal-schreibweise, z. B. 0,32 anstelle von 32 %.

8 H ist ein aus Messun gen ermittelter Durch schnitts wert. p ist die bersetzung des Spindelhubgetriebes in mm Hub pro Umdrehung der ist das Leerlaufmoment des Spindelhubgetriebes [Nm]. Mo wurde durch Messungen nach kurzer Einlaufzeit mit Flie -fettschmierung bei Raumtemperatur ermittelt. Es handelt sich hierbei um einen Mittelwert, der je nach Einlaufzustand, Schmiermit tel und Temperatur mehr oder weniger gro en Schwankungen unterworfen SHG1 ist das erforderliche Antriebsdrehmoment des Spindelhubge-triebes SHG 1. Zu beachten ist, dass das Anlaufdrehmo ment (Losbrechmo ment und eventuell Beschleu nigungsmo ment) erheb lich h her sein kann als das f r den kontinuierli chen Betrieb erforderli che Antriebs drehmo ment. Dies gilt insbe son-dere f r Spindelhubge triebe mit niedrigem Wirkungsgrad nach l ngerem (V1) beinhaltet die stati schen und dynamischen Reibungsver-luste in den Stehlagern und Kupplun ist der Wirkungsgrad der Verbindungswelle = 0, ,95 je nach L nge der Welle und Anzahl der ist der Wirkungsgrad des Kegelradgetriebes (nur bei Kraftfluss ber die Verzah nung, hier also zwischen Verbindungswelle V2 und Antriebsmotor).

9 HK = 0,90__iDiese Werte stellen kein Aus wahlkriterium f r den Antriebs motor dar, dieser ist vielmehr entsprechend Drehmoment, Drehzahl und Betriebsbe-dingungen auszuw 0M 1M 2M 3M 4M 5J 1J 2J 3J 4J 5 bers. H (Trapez)0,180,30,551,182,34,76,58,410,91 4,719 bers. L (Trapez)0,120,190,350,751,434,25,47,39,3 12 Kugelgewinde0,180,30,560,951,7/3,25,9 13,9 Maximale Antriebssleistung in kW:Hinweis:Das erforderliche Antriebsmoment stellt kein Kriterium zur Auswahl des Motors dar. Der Anwender mu hier entscheiden, welche Leistung er f r erforderlich h lt! neff Gewindetriebe GmbH 02/16 . Tel: 071 57/5 38 90-082 Antriebs- dimensionierung Erforderliche AntriebsdrehmomenteMaximales Antriebs drehmomentSollte das Spindelhubgetriebe durch Anlaufen der Spindel gegen ein Hin-der nis blockieren, k nnen von der Verzahnung noch die folgenden maxi-malen Drehmomente MT an der An triebs welle aufgenommen hintereinander geschalteten Spindelhubgetrieben kann das dem Antrieb n chstliegende Spindelhubgetriebe die ses Mo ment auf seiner Antriebs welle des AntriebsmotorsDie Kenntnis des erforderlichen Antriebsdrehmomentes und der Antriebsdrehzahl erm g lichen die Auswahl eines geeig neten An-triebsmotors.

10 Es ist grunds tz lich zu ber pr fen, ob keines der ver-wendeten Spindelhub getriebe bzw. ber tragungs glieder vom Antriebs-motor berlastet werden kann. Diese Gefahr be steht insbeson dere bei Anlagen mit mehreren Spindelhubge trieben im Falle ungleichm iger Be lastung. In der Regel muss die Anlage durch Endschal ter bzw. dreh-momentbe gren zende Kupplun gen gegen An fahren auf die End position oder auf Hinder nisse gesch tzt fte und Momente an der MotorwelleZahnriemen- oder Kettenan triebe k nnen bei sehr kleinem Ritzel er-hebliche Radial kr fte auf die Motorwelle aus ben. Im Zweifelsfall wird empfohlen, mit dem Motorenhersteller R cksprache zu eines KegelradgetriebesDie Auswahl eines Kegelradgetrie bes wird von folgenden Gr en bestimmt:n Antriebsmomentn Antriebsdrehzahl (siehe Ma tabellen)n Einschaltdauer und Antriebs leistungn Kr fte und Momente auf die Wellenenden (im Zweifelsfall bitte R ck-sprache nehmen).