Hydraulische und mechanische Spannhülsen: Was ist das Beste für Ihre Bedürfnisse?

Herkömmliche Nabenverbindungen beruhen in der Regel auf Passfedern zur Verbindung von Nabe und Welle, wobei in beide Komponenten Passfedernuten eingearbeitet sind.

Leider schwächt diese Praxis die Festigkeit der Welle, erhöht die Herstellungskosten und kann sogar die Bearbeitung erschweren.

Um den Einbau zu vereinfachen, bevorzugen einige Ingenieure schlüssellose Verbindungen, bei denen Nabe und Welle durch Presspassung verbunden werden. Bei der Montage dehnt sich die Montagebohrung der Nabe durch Erwärmung aus bzw. schrumpft die Montagewelle durch Abkühlung, so dass der erforderliche Spalt für den Zusammenbau der Komponenten entsteht.

Diese Methode bringt jedoch Probleme bei der späteren Demontage der Bauteile mit sich.

Mit der Entwicklung der Technologie haben sich schlüssellose Verbindungen zwischen Naben herausgebildet, die sich auf einen konischen Presssitz stützen, um die Montage und die Drehmomentübertragung zu erreichen.

Mechanisch dehnbare Hülsen werden zwischen Welle und Nabe eingesetzt, und mit Hilfe von Spannschrauben werden die beiden konischen Gegenflächen relativ zueinander bewegt, so dass eine Presspassung zwischen den Gegenflächen der beiden Komponenten entsteht.

Dies erzeugt eine starke Spannen Kraft zwischen Nabe und Welle, was eine schlüssellose Verbindung ermöglicht.

Bei Belastung überträgt die dehnbare Hülse in Verbindung mit dem Klemmdruck und der Reibungskraft zwischen Nabe und Welle ein Drehmoment, eine Axialkraft oder kombinierte Lasten.

Herkömmliche mechanisch dehnbare Hülsen haben jedoch folgende Probleme bei der Verwendung:

1. Mechanische Spreizhülsen bestehen aus mindestens zwei, teilweise sogar aus bis zu fünf Komponenten, was ihren Herstellungsprozess sehr komplex macht.
2. Mechanisch dehnbare Hülsen müssen bei der Montage symmetrisch angezogen werden. Dazu werden die Schrauben mit einem Drehmomentschlüssel schrittweise mit 1/4T, 1/2T, 3/4T und 1T des Nenndrehmoments angezogen. Dieser Vorgang ist zeit- und arbeitsintensiv.
3. Mit zunehmendem Alter der mechanischen Spreizhülsen rosten die konischen Flächen zwischen ihnen leichter, was die Demontage erschwert.
4. Aufgrund des relativen Gleitens zwischen den konischen Oberflächen ist die herkömmliche mechanische Verbindungsmethode für dehnbare Hülsen verschleißanfällig, insbesondere wenn sie häufig montiert und demontiert werden. Darüber hinaus erfordert ihre Montageumgebung ein hohes Maß an Sauberkeit, da selbst kleine Staubpartikel zu Oberflächenverschleiß führen können.
5. Die Wandstärke von mechanisch dehnbaren Hülsen ist ungleichmäßig, und nach dem Anziehen der Schrauben kommt es an den dünnen Enden zu Spannungskonzentrationen, die zu Rissen oder sogar zum Bruch der Welle führen.

Glücklicherweise hat sich in den letzten Jahren eine hydraulisch aufweitbare Hülse als hervorragende Lösung für die Einschränkungen mechanisch aufweitbarer Hülsen herausgestellt.

Wie mechanische Spreizmuffen sind auch hydraulische Spreizmuffen schlüssellose Verbindungselemente. Ihr Aufbau ist jedoch völlig anders und besteht in erster Linie aus dem Gehäuse der Spreizmuffe, der Regulierschraube, dem Kolben, der Dichtungskugel, der Dichtungsschraube und dem Hydrauliköl.

Der Aufbau des Spreizmuffenkörpers ist kompliziert und besteht aus einem Flanschende und einem inneren und äußeren Zylinder, die eine Hydraulikkammer zur Speicherung von Hydraulikmedien umgeben, die mit der Kolbenkammer im Inneren des Flanschendes in Verbindung steht.

Die spezifische Struktur ist in der nachstehenden Abbildung dargestellt.

1-Hydraulisches Medium
2-O-Ring
3-Kolben unter Druck
4-Druckregulierungsschraube
5-Dichtungsschraube
6-Dichtungskugel
7-Dehnungshülse Hauptteil

Funktionsprinzip der hydraulisch aufweitbaren Hülsen:

Spritzen Sie das Hydraulikmedium in die abgedichtete Hydraulikkammer und ziehen Sie die Regulierschraube an, um das Volumen des Hydraulikmediums zu komprimieren und einen gleichmäßigen hydrostatischen Druck zu erzeugen.

Dieser Druck bewirkt, dass sich der innere und der äußere Zylinder elastisch verformen, wodurch der innere Zylinder schrumpft und der äußere Zylinder sich ausdehnt.

Da der innere und der äußere Zylinder fest mit der Welle und der Nabe verbunden sind, wird die dehnbare Hülse weiter zusammengedrückt, bis sie die Nabe und die Welle berührt, um einen positiven Kontaktdruck zu erzeugen.

Die Last wird dann über die an der Kontaktfläche erzeugte Reibungskraft übertragen. Wenn die Stellschraube gelöst wird, sinkt der Druck in der Hydraulikkammer allmählich auf Null, und der Innen- und der Außenzylinder kehren schnell elastisch in ihren Ausgangszustand zurück, wobei die Spreizhülse von der Welle und der Nabe getrennt wird.

Auf diese Weise kann eine schnelle Demontage der Welle und der Nabenbohrung erreicht werden.

Der Betriebszustand ist in der nachstehenden Abbildung dargestellt.

Merkmale der hydraulischen Dehnungsmuffe

Neben den Vorteilen herkömmlicher mechanischer Spreizhülsen haben hydraulische Spreizhülsen auch ihre eigenen einzigartigen Eigenschaften:

Schnellere Montage und Demontage.

Durch die Komprimierung der Flüssigkeit zur Erzeugung eines hohen hydrostatischen Drucks berührt die hydraulisch aufweitbare Hülse die Nabe und die Welle, um die Last durch Anpressdruck zu übertragen.

Der hydraulische Druck kann mit nur einer Schraube erzeugt werden, wodurch die Effizienz beim Ein- und Ausbau mindestens sechsmal höher ist als bei Kegelrollenlagern, wie in Abbildung (a) dargestellt.

Hohe Positionierungsgenauigkeit.

Herkömmliche mechanische Spreizhülsen erzeugen beim Vorspannen eine axiale Kraft, die die axiale Positioniergenauigkeit beeinträchtigt.

Im Gegensatz dazu stützen sich hydraulisch aufweitbare Hülsen auf den von den Kontaktflächen erzeugten Kontaktdruck, um das Reibungsdrehmoment und die axialen Lasten zu übertragen. Dies verbessert nicht nur die axiale Positioniergenauigkeit, sondern bietet auch unübertroffene Vorteile in Situationen mit hohen Anforderungen an die axiale Positioniergenauigkeit, wie in Abbildung (b) dargestellt.

Platzsparend in axialer Richtung.

Durch die Konstruktion eines Flansches, der Stellschrauben und Kolben aufnehmen kann, durchbrechen hydraulische Spreizhülsen die Beschränkungen der herkömmlichen Spreizhülsenstruktur und ermöglichen den radialen Ein- und Ausbau, ohne dass ein axialer Arbeitsraum für die Spreizhülse erforderlich ist, wie in Abbildung (c) dargestellt.

Kleine Radialpulsation.

Herkömmliche mechanische Spreizhülsen bestehen aus einer inneren und einer äußeren Hülse mit einem Konus, während die hydraulische Spreizhülse eine vollständig integrierte Struktur ist, die die radiale Pulsation der Nabe während des Betriebs erheblich reduziert, wie in Abbildung (d) gezeigt.

Anhand der oben genannten Vorteile und Arbeitsprinzipien können wir erkennen, dass hydraulische Spreizmuffen einzigartige Vorteile in Bezug auf Konstruktion, Verwendung und Demontage haben, die sie durch herkömmliche Spreizmuffen unersetzlich machen.