Auslegung der Baureihen RG und ARG / KI und AKI
Inhalt:
1. Verwendete Formelzeichen und Einheiten
2. Vorauswahl
3. Schubkraft
4. Wellendrehzahl
5. Wellenantrieb
6. Anwendung in der Wickeltechnik
7. Berechnung der Betriebsstunden von Uhing Rollringen
1. Verwendete Formelzeichen und Einheiten
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| a(m/s2) | = | Beschleunigung im Umschaltpunkt |
| d(mm) | = | Wellendurchmesser |
| F(N) | = | Erforderliche Schubkraft |
| FRG(N) | = | Schubkraft des Rollringgetriebes |
| FR(N) | = | Reibungskraft (FN · µ) nur erforderlich, wenn Nutzlast auf eigener Führung bewegt wird. |
| FN(N) | = | Normalkraft der Masse von Nutzlast und Schlitten |
| µ | = | Reibungskoeffizient |
| FZ(N) | = | Zusatzkraft (z. B. Schnittkraft bei Trenneinrichtungen) |
| f(mm) | = | Wellendurchbiegung aus Diagramm 1 |
| g(m/s2) | = | Erdbeschleunigung (9,81m/s2) bei horizontalem Einsatz wird m · g = 0 |
| h(mm) | = | Getriebesteigung (Vorschub pro Wellendrehung) |
| hmax(mm) | = | Maximale Steigung aus Diagramm 3 |
| l(mm) | = | Wellenlange zwischen den Mitten der (inneren) Lagerböcke |
| m(kg) | = | Gesamte zu bewegende Masse incl. Rollringgetriebe, Verbindungsteile etc. |
| Md(Ncm) | = | Antriebsdrehmoment |
| Mo(Ncm) | = | Leerlaufdrehmoment |
| n(min-1) | = | Wellendrehzahl |
| ncrit(min-1) | = | Kritische Wellendrehzahl |
| P(kW) | = | Erforderliche Antriebsleistung |
| s(mm) | = | Länge der Verzögerungsstrecken |
| t(s) | = | Umschaltzeit aus Diagramm 2 |
| v(m/s) | = | Erforderliche max. Hubgeschwindigkeit. Soll immer mit der größten Getriebesteigung (Skalenwert 10 aus Diagramm 3) erreicht werden. |
| C(N) | = | Dynamische Tragzahl der Rollringe |
| PR(N) | = | Radiale Belastung der Rollringe |
Vorauswahl des Getriebetyps durch Abschätzen der benötigten Schubkraft F und/oder über die für den Anwendungsfall sinnvolle Wellendurchbiegung f aus Diagramm 1.
Diagramm: 1
2.1. Rollringgetriebe mit Momentumschaltung (Ausstattung M)
Nur geeignet für Hubgeschwindigkeiten bis ca. 0,25 m/s (Kinemax bis ca. 0,4 m/s; RG 3/4-40-2 bis ca. 0,6 m/s).
Die Umschaltzeit t der Momentumschaltung ist abhängig von Getriebegröße und eingestelltem Skalenwert (Steigungswinkel). Die Umschaltung erfolgt schlagartig.
* siehe Pkt 6 Anwendung in der Wickeltechnik
Diagramm: 2
Ermittlung der Umschaltzeit t:
Im Diagramm 2 den Skalenwert 10 an der entsprechenden Getriebekurve spiegeln und die Umschaltzeit t entnehmen.
Hinweis:
Die errechnete Schubkraft F muß kleiner als die des ausgewählten Rollringgetriebes sein.
F < FRG
Falls erforderlich, andere Getriebegröße wählen und Vorgang wiederholen.
Bei Anwendung in der Wickeltechnik siehe auch Abschnitt 6.
2.2. Rollringgetriebe mit verzögerter Umschaltung (Ausstattung V)
Geeignet für Geschwindigkeiten bis ca. 4,2 m/s.
Durch die verzögerte Umschaltung werden die Massenkräfte im Umschaltpunkt verringert.
F = 1,25 · m · a + FR + FZ + 1,25 · m · g
Ist eine max. Beschleunigung a vorgegeben, errechnet sich die erforderliche Länge s der Verzögerungsstrecke aus
Bei vorgegebener Länge s der Verzögerungsstrecken erhält man die Beschleunigung a aus
3. Schubkraft
Die errechnete Schubkraft F muß kleiner sein als die des ausgewählten Rollringgetriebes.
F < FRG
Ist dessen Schubkraft zu gering, muß entweder ein größeres Getriebe oder eine längere Verzögerungsstrecke s gewählt werden.
Die Schubkraftwerte sind oberhalb 300 min-1 nahezu konstant, unterhalb steigen sie bis zum Wellenstillstand geringfügig über den Katalogwert an.
Zur Steigerung der Lebensdauer sollte nur die Schubkraft eingestellt werden, die sich aus 2.1. bzw. 2.2. ergibt.
Schubkraftänderung in Abhängigkeit von der Wellendrehzahl
4.1. Berechnung
Die so ermittelte Drehzahl darf nicht überschritten werden.
Empfohlener Drehzahlbereich:
| nmin | = |
10 min-1 |
| nmax | = | 3000 min-1 |
Der Steigungswert h wird durch Spiegeln des Skalenwertes 10 an der entsprechenden Getriebekurve ermittelt (Diagramm 3).
Mindestumschaltweg:
Ausstattung M~ 1 x d
Ausstattung E + N= 0
Diagramm: 3
4.2. Kritische Wellendrehzahl
Hinweis
Ein Ausschwingen der Welle kann abhängig von deren geometrischer Qualität bereits bei einem um 25 % niedrigeren Wert beginnen!
Muß zum Erreichen der Betriebsdrehzahl ein kritischer Bereich durchfahren werden, kann es kurzfristig zu Wellenschwingungen kommen. Diese sind für die Getriebefunktion ohne Bedeutung.
Befindet sich die Betriebsdrehzahl im kritischen Drehzahlbereich, kann dieser durch folgende Maßnahmen angehoben werden:
1. Einseitig doppelte Wellenlagerung, Anhebungsfaktor ca. 1,5.
2. Beidseitig doppelte Wellenlagerung, Anhebungsfaktor ca. 2,2.
Der Abstand zwischen den Lagerböcken sollte mindestens 2,5 x Wellendurchmesser betragen.
5.1. Antriebsdrehmoment
Werte für Mo aus den technischen Daten entnehmen.
5.2. Antriebsleistung
6. Anwendung in der Wickeltechnik
6.1. Verwendete Formelzeichen und Einheiten
B(mm) = Bereich der Wickelgut-Ablenkung
C(mm) = Hublänge des Getriebes
D(mm) = Kerndurchmesser der Spule
dmax(mm)= Maximaler Wickelgutdurchmesser bzw. Verlegeschritt
FZug (N) = Zugkraft im Wickelgut
FK (N)= Gegen die Getriebebewegung wirkende Zugkraftkomponente
Hmax (mm) = Max. Steigung des gewählten Getriebes aus den technischen Daten
vw(m/s)= Wickelgutgeschwindigkeit
6.2. Zugkraftkomponente
In der Wickeltechnik ist häufig die auf das Getriebe wirkende Komponente FK der Zugkraft im Wickelgut FZug für die Auslegung eines Rollringgetriebes bestimmend.
Da für Wickelaufgaben überwiegend Getriebe mit Momentumschaltung verwendet werden, muß der gefundene Wert für FK zu der erforderlichen Schubkraft aus 2.1. addiert werden.
6.3. Ermittlung der Hubgeschwindigkeit
6.4. Optimales Übersetzungsverhältnis zwischen Wickelspule und Welle
iopt > 1 = Welle langsamer drehend
iopt < 1 = Welle schneller drehend
6.5. Besondere Hinweise
Steigungseinstellung auf Skalenwerte unter "1" vermeiden. Durch Veränderung der Übersetzung zwischen
Spule und Welle ist Abhilfe möglich (Welle langsamer drehen lassen).
7. Berechnung der Betriebsstunden von Uhing-Rollringen
1. C ermitteln
| Type RG | C1(N) | C2(N) |
| 15/KI | 6050 | 2800 |
| 20/22 | 11200 | 5600 |
| 30 | 16800 | 9300 |
| 40 | 21600 | 13200 |
| 50 | 29600 | 18300 |
| 60 | 37700 | 24500 |
| 80 | 58800 | 39000 |
C1 = Getriebe ohne Stillstand auf rotierender Welle
C2 = Getriebe mit Stillstand auf rotierender Welle
2. PR berechnen
Kl und alle RG 3-Vers.: PR = 5 · FRG*
alle RG 4-Vers. : PR = 2,5 · FRG*
*F = errechneter Schubkraftwert nach 2.1. bzw. 2.2. nur, wenn zur Lebensdauererhöhung der Rollringe erforderlich. Bei Bestellung bitte unbedingt angeben.
3. C durch PR dividieren
4. Berechnung der gewünschten Wellendrehzahl
5. Ermittlung der Betriebsstunden aus dem Nomogramm
Beispiel 1
ARG3-30-2VCRF
Geschwindigkeit 0,9 m/s
Schubkraft F = 260 N
C1 = 16 800
PR = 5 · 260 N = 1300 N
L10h = 16500 Betriebsstunden
Nomogramm
Wünschen Sie für Ihren Anwendungsfall die Auslegung durch die Joachim Uhing KG GmbH & Co., füllen Sie bitte unseren Fragebogen aus.
Joachim Uhing KG GmbH & Co.
Kieler Str. 23, D-24247 Mielkendorf
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