Tribolex Expertise, ervaring en creativiteit
Tandwielsmering
Tandwielen zijn er in vele soorten en maten. Heel klein, zoals in een uurwerk, heel groot zoals bij sommige industriële overbrengingen en allerlei vormen daar tussen. Omdat de beweging van tanden van in elkaar grijpende tandwielen ten opzichte van elkaar altijd een combinatie is van zowel glijden als rollen via een lijncontact, treden er grote krachten op die het gebruikte smeermiddel zowel afschuiven als op druk belasten. Het is dan ook niet mogelijk om onder alle omstandigheden een voldoende smeerfilm op te bouwen, er zal vaak sprake zijn van gemengde smering. Alleen in de gunstigste omstandigheden kan een min of meer permanente vorm van elasto-hydrodynamische vollefilm smering worden verwacht. Tandwielolie is dan ook meestal rijkelijk voorzien van anti-slijtage toevoegingen.
Uitvoeringen
Tandwieloverbrengingen zijn er in allerlei uitvoeringen. Ze verschillen zowel in tandvorm, aard van de overbrenging als in de manier waarop de hartlijnen van de tandwielen ten opzichte van elkaar staan. Ook binnen een bepaald type is er een groot verschil in uitvoering. Naast tandwielen in gesloten omkasting zijn er tandwielen in een niet oliedichte omkasting of zefls geheel open. In de afbeelding zijn een aantal voorbeelden te zien.
Oliekeuze
In zijn algemeenheid geldt: hoe hoger de omtrekssnelheid, hoe lager de viscositeit kan worden gekozen, hoe hoger de belasting hoe visceuzer het smeermiddel. Bij langzaam draaiende open tandwielen worden dan ook of zeer dikke vloeibare smeermiddelen of goed hechtende pasta-achtige stoffen gebruikt.
Wanneer het smeermiddel (door additivering) goede anti-slijtage eigenschappen heeft, kan een iets lagere viscositeit worden gekozen. De meest gebruikte viscositeiten voor industriële overbrengingen zijn producten tussen ISO VG 100 - 460, voor open tandwielen tot nog aanzienlijk "dikker". Voor overbrengingen bij transporttoepassingen zijn viscositeiten tussen SAE 75W tot SAE 140 het meest voorkomend. Bij fijnmechanische producten en modelbouw worden wel ISO VG 10 - 22 toegepast.
Levensduur van overbrengingen
Er is een groot verschil in de ontwerplevensduur van tandwieloverbrengingen. De ontwerplevensduur hangt nauw samen met de belasting: wanneer de belasting hoger is, wordt de levensduur korter en vice versa. Voor toepassingen waar de levensduur bij het ontwerpen op een eindige waarde wordt gesteld, kan binnen zekere grenzen een hogere belasting worden toegelaten. In het duits spreekt men dan wel over "Zeitgetriebe". Overbrengingen met een beperkte (geplande) levensduur zijn vooral aan te treffen bij voertuigen en andere "wegwerpapparatuur" zoals huishoudelijke apparaten, printers, hobbygereedschap etc. Voor een auto kan dat betekenen dat de versnellingsbak 300.000 km storingvrij moet kunnen functioneren - en dat om dat te bereiken de levensduur van de achteruitversnelling slechts 30 minuten behoeft te zijn onder volle belasting. Als die berekening perfect wordt uitgevoerd gaat alles tegelijk kapot - na ca 300.000 km of een daarmee overeenkomend aantal jaren.
Voor industriële toepassingen is de ontwerpfilosofie anders. Er is lang niet altijd precies bekend hoe lang een overbrenging mee zal moeten gaan en het aantal uren dat een overbrenging per jaar wordt ingezet kan reiken van enkele tientallen uren tot volcontinu bedrijf. Men kiest dan ook voor een aanzienlijk lagere belasting om voortijdige uitval te voorkomen. Dat vertaald zich naar de afmetingen: een industriële overbrenging is aanzienlijk zwaarder en groter uitgevoerd dan de versnellingsbak van een bedrijfswagen, wanneer ze beide hetzelfde vernogen doorleiden - zie bovenstaande afbeelding.
Niet alleen de afmetingen zijn anders, ook de samenstelling van de te gebruiken olie en de aan te houden belastingsgrenzen veranderen bij een andere ontwerpfilosofie.
Slijtagevormen
De te verwachten slijtagevorm hangt samen met de koppel/omtrekssnelheid-combinatie. In de afbeelding zijn de diverse vormen in beeld gebracht. Bij een relatief laag koppel is een nagenoeg slijtagevrij bedrijf mogelijk bij alle omtrekssnelheden - de belasting is laag. Bij lage omtrekssnelheid < 0,5 m/s) leidt een verhoging van het koppel tot boven een bepaalde waarde tot sterk toenemende slijtage.
Tussen een omtrekssnelheid van ca 0,5 tot 10 m/s leidt het verhogen van het koppel tot "pitting" - in essentie een vermoeiingsverschijnsel. Boven 10 m/s zal bij een te hoog koppel "vreten" optreden, plotselinge snelle slijtage omdat er geen smeerfilm meer kan worden gehandhaafd vanwege de toenemende snelheid.Door de diverse rode lijnen worden de grenzen bij benadering aangegeven.
De overbrenging kan ook kapot gaan door grove overbelasting. Dat leidt dan meestal tot het afbreken van tanden. Bij welke combinaties dat kan optreden wordt aangegeven door de blauwe lijn. Normaal komt bij een correct ontwerp een dergelijke vorm van slijtage niet voor. Tenslotte is er nog een in rood aangegeven gebied aangeduid met "micropitting". Dat is een typerende vorm van slijtage bij hoogbelaste industriële overbrengingen. Deze vorm van slijtage komt bij automobieloverbrengingen niet voor omdat die in een heel ander belastingsgebied draaien: combinaties in het normale slijtage- en bij falen van de smeerfilm in het vreetgebied zijn daar het meest frequent. Standaard industriële overbrengingen draaien normaal in het probleemloze belastingsgebied. De introductie van zwaarder belaste overbrengingen voor toepassing in bijvoorbeeld windturbines voor electriciteitsopwekking heeft problemen met "micropitting" geintroduceerd.
Meer informatie