TOLERANTIEHULZEN Brochure 260341
Inhoudsopgave Hoofdstuk Omschrijving Blz. 1.0 Inleiding 3 2.0 Uitvoeringsvormen 4 3.0 Materiaalsoorten 5 4.0 Inbouw 6 5.0 Berekening 9 6.0 Montage 11 7.0 Passingtabel 13 8.0 Toepassingsvoorbeelden 14 9.0 Brammer aanduiding 15 10.0 Maattabellen 16 2
1.0 Inleiding Na inbouw van een tolerantiehuls op een as of in een huis ontstaat er een krachtgesloten verbinding tussen twee constructiedelen. De tolerantiehuls is een verend element en wordt ingebouwd in een kamer in as of huis. Na montage van het andere constructiedeel zal de tolerantiehuls ingedrukt worden en een kracht uitoefenen die een draaiend moment kan overbrengen. Voordelen Voordelen bij het toepassen van tolerantiehulzen zijn: - kostenbesparingen door een eenvoudige montage. - de te verbinden constructiedelen kunnen met ruimere toleranties geproduceerd worden. - relatief hoge overdraagbare momenten. - verschil in uitzetting bij het toepassen van verschillende materialen voor as en naaf worden in hoge mate door de tolerantiehuls op gevangen. - opname vermogen van uitlijnfouten. - dempend vermogen bij trillingen. - bestand tegen de meeste chemicaliën. Toepassen van tolerantiehulzen Tolerantiehulzen kunnen toegepast worden in allerlei constructies. Er zijn drie toepassingsgebieden te onderscheiden. Montage van wentellagers en glijlagers Tolerantiehulzen worden bij de montage van wentel- en glijlagers toegepast vanwege de ruimere toelaatbare productietoleranties, het vermogen om verschillen in uitzetting van as en naaf op te nemen en het dempend vermogen bij een trilapplicatie. Verbindingen van delen zonder krachtoverdracht Hierbij valt te denken aan constructiedelen waarbij geen noemenswaardige axiale of radiale krachten optreden. Voorbeelden hiervan zijn handgrepen, afdichtingen en eenvoudige onderdelen als kunststof koelwaaiers. Verbindingen die een kracht moeten overbrengen De over te brengen krachten kunnen zowel axiale of radiale componenten zijn. Draaimomenten kunnen ook overgebracht worden, waarbij de klemkracht van de tolerantiehuls tevens als draaimoment begrenzer kan functioneren. Het in deze brochure vermelde draaimoment is echter een minimale waarde. Het overdraagbaar moment is sterk afhankelijk van de as- en huistoleranties. Het exacte maximale draaimoment zal daarom proefondervindelijk moeten worden vastgesteld. 3
2.0 Uitvoeringsvormen Er zijn drie verschillende uitvoeringen tolerantiehulzen: BN, AN en AL. De verschillen tussen de drie uitvoeringen worden in de volgende paragrafen uitgelegd. Uitvoering BN De tolerantiehuls uitvoering BN is geschikt voor toepassing op een as. In de as moet een kamer worden gedraaid die voldoet aan de eisen zoals beschreven op pagina 12. De tolerantiehuls wordt geleverd met de uiteinden over elkaar liggend (overlappend). Als de tolerantiehuls in de kamer wordt gemonteerd, dan zullen de uiteinden niet meer over elkaar liggen maar iets uit elkaar liggen. Na montage van het lager of de naaf zullen de uiteinden aansluiten op elkaar. Uitvoering AN De tolerantiehuls uitvoering AN is geschikt voor toepassing in een huis. In het huis moet een kamer worden gedraaid die voldoet aan de eisen zoals beschreven op pagina 12. De tolerantiehuls wordt geleverd met de uiteinden uit elkaar liggend. Na montage van het lager of de naaf zullen de uiteinden aansluiten op elkaar. Uitvoering AL De tolerantiehuls uitvoering AL is geschikt voor toepassing in een huis. De uitvoering AL is een lichtere versie van de uitvoering AN. In het huis moet een kamer worden gedraaid die voldoet aan de eisen zoals beschreven op pagina 12. De tolerantiehuls wordt geleverd met de uiteinden uit elkaar liggend. Na montage van het lager of de naaf zullen de uiteinden aansluiten op elkaar. 4
3.0 Materiaalsoorten Tolerantiehulzen zijn beschikbaar in twee verschillende materiaalsoorten. Standaard worden tolerantiehulzen van roestvaststaal vervaardigd. Roestvaststalen tolerantiehulzen zijn beter bestand tegen hogere temperaturen en hebben een betere chemische resistentie. Roestvaststalen tolerantiehulzen zijn uitgevoerd in gehard koudgewalst roestvast verenstaal. De kleinere diameters worden hoofdzakelijk uit koudgewalst gehard en getemperd verenstaal vervaardigd. Het maximaal overdraagbare draaimoment en de toelaatbare radiale belasting is bij tolerantiehulzen van koolstofstaal is hoger dan bij roestvaststalen tolerantiehulzen. Bij tolerantiehulzen type BN is tot diameter 12 mm koolstofstaal standaard, vanaf 12 mm is roestvaststaal standaard. Bij tolerantiehulzen type AN is tot diameter 16 mm koolstofstaal standaard, vanaf 16 mm is roestvaststaal standaard. Bij tolerantiehulzen AL is roestvaststaal standaard, koolstofstaal behoort wel tot de mogelijkheden. Tolerantiehulzen van roestvaststaal behouden hun verende eigenschappen tot een gebruikstemperatuur van 250ºC. Kortstondige temperaturen tot 300 ºC hebben geen invloed op de verende eigenschappen. Tolerantiehulzen van koolstofstaal behouden hun verende eigenschappen tot een gebruikstemperatuur van 120ºC. Kortstondige temperaturen tot 170 ºC hebben geen invloed op de verende eigenschappen. Het voordeel van het toepassen van een tolerantiehuls bij een temperatuurtoename is de resterende klemkracht, zoals aangegeven in de onderstaande grafiek. 5
4.0 Inbouw van tolerantiehulzen De kracht die de tolerantiehuls verbinding levert wordt bepaald door de keuze van de as- en huispassingen. De aanbevolen as- en huispassingen zijn terug te vinden in de tabel op pagina 13. Aspassing Voor de aspassing geldt in het algemeen h9, in specifieke gevallen kan voor een aspassing h11 gekozen worden. Huispassing Voor de huispassing geldt in het algemeen H9, in specifieke gevallen kan voor een huispassing H11 gekozen worden. De aanbevolen passingmaten voor de inbouw van wentellagers en het maximale overdraagbare moment gelden voor staal op staal verbindingen tot een maximale bedrijfstemperatuur van 100ºC. Bij het toepassen van materialen die een sterk afwijkende uitzettingscoëfficient ten opzichte van staal hebben moet een zwaardere of lichtere passing gekozen worden. Dit geldt ook voor dunwandige as- of huistoepassingen. De Technische Afdeling is u graag van dienst bij het selecteren van de juiste passingen. Inbouwprincipes Vrije inbouw De vrije inbouw is eenvoudig zonder hoge bewerkingskosten te realiseren. Een getrokken as zonder extra bewerkingen kan eenvoudig volgens de onderstaande schets met een naaf met een pasboring verbonden worden. Gecentreerde inbouw Gecentreerde inbouw wordt toegepast als een nauwkeurige positie vereist is of als er hoge axiale piekbelastingen op kunnen treden die de toelaatbare opgegeven radiale belasting overschrijden. Met de keuze van de juiste as- en huispassingen kan elke gewenste rondloopnauwkeurigheid bereikt worden. Door de naaf breder te maken dan de lengte van de tolerantiehuls wordt voorkomen dat de huls vervormd wordt als gevolg van doorbuiging (zie schetsen op pagina 8). Afgesteunde inbouw Afgesteunde inbouw wordt toegepast om de montage te vereenvoudigen en verschuiving bij een gecombineerde belasting niet toelaatbaar is. 6
Meervoudige opstelling Om een hoger moment over te dragen bij een gelijkblijvende asdiameter kan er voor gekozen worden om meerdere tolerantiehulzen naast elkaar te plaatsen. Het totaal overdraagbaar moment zal gelijk zijn aan de som van de momenten van de afzonderlijke tolerantiehulzen. Voorbeeld: het overdraagbaar moment van een huls BN 40-530 is 180 Nm, twee hulzen naast elkaar kunnen dus 360 Nm overbrengen. Tussen de twee hulzen dient in de constructie wel een brug voorzien te worden, om het over elkaar schuiven van de hulzen tijdens montage te voorkomen. Richtlijnen voor tolerantiehulzen in lagerconstructies Voor montage van wentellagers worden de tolerantiehulzen type BN,AN en AL veelvuldig toegepast. Bij toepassing van tolerantiehulzen kunnen ruimere tolerantie van de constructiedelen worden gehanteerd, hetgeen resulteert in een bewerkingskosten besparing. De bewerkingstoleranties van as en huis zijn te vinden in de tabel op pagina 12. In de meeste gevallen wordt vanwege een mogelijke excentrische as of huisboring, gecentreerde of afgesteunde inbouw toegepast. (zie schetsen op pagina 8). Als het toerental laag is en de onbalanskrachten gering zijn is het dan ook aan te bevelen om de niet draaiende binnen- of buitenring ook met een tolerantiehuls te bevestigen. 7
Inbouwprincipes tolerantiehulzen Vrije inbouw type BN Vrije inbouw type AN Gecentreerde inbouw type BN Gecentreerde inbouw type AN Afgesteunde inbouw type BN Afgesteunde inbouw type AN Meervoudige opstelling type BN Meervoudige opstelling type AN 8
5.0 Berekening tolerantiehuls Berekening overdraagbaar moment Het maximaal overdraagbare moment staat in de tabellen vermeld. Voor de waarde van dit overdraagbare moment moet wel aan de voorwaarden zoals vermeld in hoofdstuk 6 voldaan worden. Het overdraagbare moment kan berekend volgens de formule: M= (9550.P/n).fz Hierin is: M= over te dragen moment in Nm P= motorvermogen in kw n= toerental in omw/min fz= veiligheidsfactor Voor de veiligheidsfactor kunnen de onderstaande waarden gebruikt worden: fz= 2,5-3 voor riemaandrijvingen (v-snaren en tandriemen) fz= 6 voor omkeerbare aandrijvingen (voor- en achterwaartse bewegingen) fz= 7-10 voor tandwiel aandrijvingen In het onderstaande voorbeeld is een controleberekening uitgevoerd. Voorbeeld Gegeven: Vermogen P= 4 kw Toerental n = 900 omw/min Soort aandrijving: v-snaar aandrijving Gevraagd: een tolerantiehuls voor een boring van 40 tot 50 mm Oplossing: M= (9550.4/900).3 M= 133 Nm Tolerantiehuls type BN 45-520 is geschikt voor een boring van 45 mm en kan een moment van 145 Nm overdragen. Benodigde montagekracht Een richtwaarde voor de benodigde montagekracht om de naaf of het lager over de tolerantiehuls te monteren kan berekend worden. Voor het berekenen van de richtwaarde moet de constructie wel aan alle eisen zoals gesteld in hoofdstuk 6 voldoen. 9
De formule voor het berekenen van de montagekracht bij een naafconstructie is: Fm = 7000.M/D De formule voor het berekenen van de montagekracht bij een lagerconstructie is: Fm = 2000.M/D Hierin is: Fm = montagekracht in N M = overdraagbaar moment volgens de tabellen D = nominale diameter van de toegepaste tolerantiehuls Voorbeeld Als we tolerantiehuls uit het vorige voorbeeld nemen dan zal de montagekracht in het geval van een lagerconstructie zijn: Fm = 2000.145/45 Fm = 6.444 N Maximale axiale belasting De maximale toelaatbare radiale belasting is in de tabellen gegeven. In sommige gevallen kan het ook van belang zijn om de maximale toelaatbare axiale belasting te weten. De formule voor het berekenen van een richtwaarde van de maximale axiale belasting bij een naafconstructie is: Fa = 2000.M/D De formule voor het berekenen van een richtwaarde van de maximale axiale belasting bij een lagerconstructie is: Fa = 1000.M/D Ook voor het berekenen van deze richtwaarde moet de constructie wel aan alle eisen zoals gesteld in hoofdstuk 5 voldoen. Voorbeeld Nemen we weer de tolerantiehuls uit de vorige voorbeelden, dan zal de maximale axiale belasting in het geval van een lagerconstructie zijn: Fa = 1000.145/45 Fa = 3.222 N De Technische Afdeling is u graag van dienst bij het selecteren van de juiste tolerantiehuls voor uw specifieke toepassing. 10
6.0 Montage van tolerantiehulzen Uitvoering as en huis Voor de aspassing geldt in het algemeen h9, in specifieke gevallen kan voor een aspassing h11 gekozen worden. Om beschadiging tijdens de montage te voorkomen dienen de as en het huis te voldoen aan de eisen volgens de schetsen op de volgende pagina. Bij het type BN moet er in het huis een radius rb voorzien worden met een grootte als vermeld in de tabel. Bij het type AN en AL moet er aan het aseinde een radius rw voorzien worden met een grootte als vermeld in de tabel. Als er wordt gekozen voor een gecentreerde inbouw is het aan te bevelen kleine afrondingsradii re te voorzien. Deze afrondingsradii zorgen ervoor dat de zijvlakken van de tolerantiehuls goed in de kamer aanliggen. De kamerbreedte b en b dienen binnen het tolerantieveld C13 te liggen (zie tabel op pagina 13). Montageaanwijzingen Bij gecentreerde inbouw van het type BN wordt de tolerantiehuls in de kamer gemonteerd en hierna wordt het geheel in de naaf geperst. Bij vrije inbouw van het type BN wordt de tolerantiehuls op de as gemonteerd. De tolerantiehuls moet tegen het montagehulpstuk liggen, waarna het geheel in de naaf geperst kan worden. Het montagehulpstuk is benodigd om te voorkomen dat de tolerantiehuls verschuift tijdens het inpersen. Bij gecentreerde inbouw van het type AN wordt de tolerantiehuls in de kamer gemonteerd en hierna wordt de as in de naaf geperst. Bij vrije inbouw van het type AN wordt de tolerantiehuls in het huis gemonteerd. De tolerantiehuls moet tegen het montagehulpstuk liggen, waarna de as in de naaf geperst kan worden. Het montagehulpstuk is benodigd om te voorkomen dat de tolerantiehuls uit het huis schuift tijdens het inpersen. Zie ook de schetsen op de volgende pagina. 11
Montageprincipes tolerantiehulzen Vrije inbouw type BN Vrije inbouw type AN Gecentreerde inbouw type BN Gecentreerde inbouw type AN Constructie eisen Constructie eisen Asdiameter / ra en rb re Huisdiameter tot 20 1,0 0,2 20 tot 50 1,25 0,25 50 tot 80 1,75 0,35 > 80 4,0 0,8 12
7.0 Passingtabel Nominale Maat C Groter dan Tot en met 8 9 10 11 12 13-3 3 6 6 10 10 18 18 30 30 40 40 50 50 65 65 80 80 100 100 120 120 140 140 160 160 180 180 200 200 225 225 250 250 280 280 315 315 355 355 400 400 450 450 500 + 74 + 60 + 88 + 70 + 102 + 80 + 122 + 95 + 143 + 110 + 159 + 120 + 169 + 130 + 186 + 140 + 196 + 150 + 224 + 170 + 234 + 180 + 263 + 200 + 273 + 210 + 293 + 230 + 312 + 240 + 332 + 260 + 352 + 280 + 381 + 300 + 411 + 330 + 449 + 360 + 489 + 400 + 537 + 440 + 577 + 480 + 85 + 60 + 100 + 70 + 116 + 80 + 138 + 95 + 162 + 110 + 182 + 120 + 192 + 130 + 214 + 140 + 224 + 150 + 257 + 170 + 267 + 180 + 300 + 200 + 310 + 210 + 330 + 230 + 355 + 240 + 375 + 260 + 395 + 280 + 430 + 300 + 460 + 330 + 500 + 360 + 540 + 400 + 595 + 440 + 635 + 480 + 100 + 60 + 118 + 70 + 138 + 80 + 165 + 95 + 194 + 110 + 220 + 120 + 230 + 130 + 260 + 140 + 270 + 150 + 310 + 170 + 320 + 180 + 360 + 200 + 370 + 210 + 390 + 230 + 425 + 240 + 445 + 260 + 465 + 280 + 510 + 300 + 540 + 330 + 590 + 360 + 630 + 400 + 690 + 440 + 730 + 480 + 120 + 60 + 145 + 70 + 170 + 80 + 205 + 95 + 240 + 110 + 280 + 120 + 290 + 130 + 330 + 140 + 340 + 150 + 390 + 170 + 400 + 180 + 450 + 200 + 460 + 210 + 480 + 230 + 530 + 240 + 550 + 260 + 570 + 280 + 620 + 300 + 650 + 330 + 720 + 360 + 760 + 400 + 840 + 440 + 880 + 480 + 160 + 60 + 190 + 70 + 230 + 80 + 275 + 95 + 320 + 110 + 370 + 120 + 380 + 130 + 440 + 140 + 450 + 150 + 520 + 170 + 530 + 180 + 600 + 200 + 610 + 210 + 630 + 230 + 700 + 240 + 720 + 260 + 740 + 280 + 820 + 300 + 850 + 330 + 930 + 360 + 970 + 400 +1070 + 440 +1110 + 480 + 200 + 60 + 250 + 70 + 300 + 80 + 365 + 95 + 440 + 110 + 510 + 120 + 520 + 130 + 600 + 140 + 610 + 150 + 710 + 170 + 720 + 180 + 830 + 200 + 840 + 210 + 860 + 230 + 960 + 240 + 980 + 260 +1000 + 280 +1110 + 300 +1140 + 330 +1250 + 360 +1290 + 400 +1410 + 440 +1450 + 480 13
8.0 Toepassingsvoorbeelden Turbo koppeling met aluminium behuizing en keramische lagering. Bedrijfstemperatuur 170 C. De tolerantiehulzen zijn toegepast om het verschil in uitzetting op te kunnen vangen. Aandrijving maaimachine, twee tolerantiehulzen achter elkaar om het overdraagbaar moment te verhogen. Draaicondensator, lagering door middel van een keramische bus gemonteerd met tolerantiehulzen. Montage pompwaaier in een waterpomp. Verpakkingsmachine, montage op de buitenring van de lagers. Montage kunststof waaier elektromotor. Tevens axiale opsluiting voor het lager. 14
9.0 De Brammer aanduiding De Brammer aanduiding voor tolerantiehulzen is als volgt samengesteld: 1 2 3 4 5 6 7 TOL 6000 AN 26 5 08 SS TOL 6310 BN 50 0 16 -- = Tolerantiehulzen 1. voorvoegsel voor alle tolerantiehulzen 2. lagertype 3. AN voor buitenring BN voor binnenring AL lichte serie 4. buitendiameter van het lager (AN) of binnendiameter van het lager (BN) in mm 5. 5 is roestvaststaal 0 is koolstofstaal 6. breedte van de huls in mm 7. SS bij roestvaststaal -- bij koolstofstaal 15
10.0 Maattabellen Lager afmeting Tolerantiehuls voor boring Asmaat d 1 Breedte kamer b C13 Tolerantiehuls voor huis Huisdiameter D 1 d D B Brammer codering Brammer codering 10 26 8 TOL 6000 BN 10-505 SS 8,51... 8,57 5 TOL 6000 AN 26-508 SS 27,89... 27,98 8 10 30 9 TOL 6200 BN 10-505 SS 8,51... 8,57 5 TOL 6200 AN 30-508 SS 31,89... 31,98 8 10 35 11 TOL 6300 BN 10-505 SS 8,51... 8,57 5 TOL 6300 AN 35-510 SS 36,89... 36,98 10 12 28 8 TOL 6001 BN 12-506 SS 10,52... 10,59 6 TOL 6001 AN 28-508 SS 29,89... 29,98 8 12 32 10 TOL 6201 BN 12-506 SS 10,52... 10,59 6 TOL 6201 AN 32-510 SS 33,89... 33,98 10 15 32 8 TOL 6002 BN 15-506 SS 13,52... 13,59 6 TOL 6002 AN 32-508 SS 33,89... 33,98 8 15 35 11 TOL 6202 BN 15-506 SS 13,52... 13,59 6 TOL 6202 AN 35-510 SS 36,89... 36,98 10 15 42 13 TOL 6302 BN 15-506 SS 13,52... 13,59 6 TOL 6302 AN 42-512 SS 43,89... 43,98 12 Breedte kamer b 1 C13 16
Lager afmeting Tolerantiehuls voor boring Asmaat d 1 Breedte kamer b C13 Tolerantiehuls voor huis Huisdiameter D 1 d D B Brammer codering Brammer codering 17 35 10 TOL 6003 BN 17-506 SS 15,52... 15,59 6 TOL 6003 AN 35-510 SS 36,89 36,98 10 17 40 12 TOL 6203 BN 17-506 SS 15,52... 15,59 6 TOL 6203 AN 40-512 SS 41,89 41,98 12 17 47 14 TOL 6303 BN 17-508 SS 15,52... 15,59 8 TOL 6303 AN 47-514 SS 48,89 48,98 14 20 42 12 TOL 6004 BN 20-506 SS 18,02... 18,11 6 TOL 6004 AN 42-512 SS 43,89 43,98 12 20 47 14 TOL 6204 BN 20-508 SS 18,02... 18,11 8 TOL 6204 AN 47-514 SS 48,89 48,98 14 20 52 15 TOL 6304 BN 20-508 SS 18,02... 18,11 8 TOL 6304 AN 52-515 SS 54,35 54,47 15 25 47 12 TOL 6005 BN 25-508 SS 23,02... 23,11 8 TOL 6005 AN 47-508 SS 48,89 48,98 8 25 52 15 TOL 6205 BN 25-510 SS 23,02... 23,11 10 TOL 6205 AN 52-515 SS 54,35 54,47 15 Breedte kamer b 1 C13 17
Lager afmeting Tolerantiehuls voor boring Asmaat d 1 Breedte kamer b C13 Tolerantiehuls voor huis Huisdiameter D 1 d D B Brammer codering Brammer codering 25 62 17 TOL 6305 BN 25-512 SS 23,02... 23,11 12 TOL 6305 AN 62-515 SS 64,35 64,47 15 30 55 13 TOL 6006 BN 30-508 SS 28,02... 28,11 8 TOL 6006 AN 55-512 SS 57,35 57,47 12 30 62 16 TOL 6206 BN 30-510 SS 28,02... 28,11 10 TOL 6206 AN 62-515 SS 64,35 64,47 15 30 72 19 TOL 6306 BN 30-512 SS 28,02... 28,11 12 TOL 6306 AN 72-519 SS 74,35 74,47 19 35 62 14 TOL 6007 BN 35-508 SS 33,03... 33,13 8 TOL 6007 AN 62-510 SS 64,35 64,47 10 35 72 17 TOL 6207 BN 35-510 SS 33,03... 33,13 10 TOL 6207 AN 72-517 SS 74,35 74,47 17 35 80 21 TOL 6307 BN 35-512 SS 33,03... 33,13 12 TOL 6307 AN 80-521 SS 82,35 82,47 21 40 68 15 TOL 6008 BN 40-510 SS 38,01... 38,13 10 TOL 6008 AN 68-515 SS 70,35 70,47 15 Breedte kamer b 1 C13 18
Lager afmeting Tolerantiehuls voor boring Asmaat d 1 Breedte kamer b C13 Tolerantiehuls voor huis Huisdiameter D 1 d D B Brammer codering Brammer codering 40 80 18 TOL 6208 BN 40-512 SS 38,01... 38,13 12 TOL 6208 AN 80-018 82,35 82,47 18 40 90 23 TOL 6308 BN 40-515 SS 38,01... 38,13 15 TOL 6308 AN 90-023 92,82 92,96 23 45 75 16 TOL 6009 BN 45-510 SS 43,03... 43,13 10 TOL 6009 AN 75-516 SS 77,35 77,47 16 45 85 19 TOL 6209 BN 45-510 SS 43,03... 43,13 10 TOL 6209 AN 85-019 87,82 87,96 19 45 100 25 TOL 6309 BN 45-515 SS 43,03... 43,13 15 TOL 6309 AN 100-025 102,82 102,96 25 50 80 16 TOL 6010 BN 50-512 SS 48,03... 48,13 12 TOL 6010 AN 80-016 82,35 82,47 16 50 90 20 TOL 6210 BN 50-512 SS 48,03... 48,13 12 TOL 6210 AN 90-020 92,82 92,96 20 50 110 27 TOL 6310 BN 50-516 SS 48,03... 48,13 16 TOL 6310 AN 110-027 112,82 112,96 27 Breedte kamer b 1 C13 19