Spie¶
Samenvatting¶
Een spie is een metalen verbindingsstuk dat wordt gebruikt om een as en een naaf met elkaar te verbinden. De spie voorkomt dat de naaf ten opzichte van de as verdraait, waardoor het draaimoment (koppel) veilig kan worden overgebracht. Zonder spie zou een impeller, tandwiel of koppeling kunnen slippen op de as.
Spieverbindingen behoren tot de meest gebruikte as-naafverbindingen in de machinebouw. Ze zijn relatief eenvoudig te produceren, betrouwbaar en gemakkelijk te demonteren wanneer onderhoud nodig is.
Binnen Jongia worden spieën onder andere toegepast bij impellers, koppelingen en andere draaiende onderdelen van menginstallaties.
Theorie¶
Wat is een spie?¶
Een spie is een rechthoekig metalen stripje dat in een uitsparing van de as en de naaf wordt geplaatst.
Deze uitsparingen worden de spiebanen genoemd.
Samen vormen zij een verbinding die het draaimoment overdraagt.
Waarom wordt een spie gebruikt?¶
Wanneer een as draait, moet de naaf meedraaien.
De spie zorgt ervoor dat:
- het koppel wordt overgebracht;
- de naaf niet kan verdraaien;
- onderdelen stevig op de as blijven zitten;
- demontage mogelijk blijft.
Hierdoor ontstaat een betrouwbare mechanische verbinding.
Opbouw van een spieverbinding¶
Een spieverbinding bestaat uit:
- de as;
- de spiebaan in de as;
- de spiebaan in de naaf;
- de spie zelf.
Alle onderdelen moeten nauwkeurig op elkaar aansluiten.
Werking¶
Wanneer de as draait, oefent de zijkant van de spie kracht uit op de spiebaan in de naaf.
Hierdoor wordt het draaimoment overgebracht.
De spie voorkomt dus het verdraaien van de naaf ten opzichte van de as.
In de meeste constructies is de spie niet bedoeld om de naaf axiaal op zijn plaats te houden; daarvoor worden vaak borgmoeren, stelringen of andere bevestigingsmiddelen gebruikt.
Soorten spieën¶
Er bestaan verschillende uitvoeringen.
Veel voorkomende typen zijn:
- parallelspie;
- verzonken spie;
- Woodruff-spie (halvemaanvormig);
- conische spie.
In de machinebouw wordt de parallelspie het meest toegepast.
Materialen¶
Spieën worden meestal gemaakt van:
- gehard staal;
- ongelegeerd staal;
- gelegeerd staal;
- roestvast staal (speciale toepassingen).
Het materiaal moet sterk genoeg zijn om de optredende krachten op te nemen.
Voordelen¶
Een spieverbinding biedt verschillende voordelen.
Onder andere:
- eenvoudige constructie;
- betrouwbare koppeloverdracht;
- relatief lage kosten;
- eenvoudige montage;
- goed demonteerbaar.
Daarom wordt deze verbinding veel toegepast.
Nadelen¶
Een spieverbinding kent ook enkele nadelen.
Bijvoorbeeld:
- verzwakking van de as door de spiebaan;
- spanningsconcentraties;
- kans op slijtage bij speling;
- minder geschikt voor zeer hoge wisselende belastingen.
Bij zware toepassingen worden daarom soms alternatieve verbindingen gebruikt.
Alternatieven¶
Afhankelijk van de toepassing kan gekozen worden voor:
- klembussen;
- krimpverbindingen;
- perspassingen;
- splineverbindingen;
- conische verbindingen.
Deze kunnen voordelen bieden bij hoge koppels of een betere centrering.
Werkplaatsjargon¶
In de werkplaats wordt vaak gesproken over:
- "de spie";
- "de spiebaan";
- "de sleutel".
Met "sleutel" wordt soms hetzelfde onderdeel bedoeld als een spie, hoewel deze benaming minder gebruikelijk is in Nederland.
Praktijk bij Jongia¶
Binnen Jongia worden spieën gebruikt om impellers, koppelingen en andere draaiende onderdelen stevig met de mengas te verbinden. Tijdens de engineering worden de afmetingen van de spie afgestemd op de asdiameter, het over te brengen koppel en de belastingen tijdens bedrijf.
Bij de montage wordt gecontroleerd of de spie goed in beide spiebanen past en of de naaf zonder overmatige speling op de as kan worden gemonteerd. Tijdens onderhoud wordt gelet op slijtage van zowel de spie als de spiebanen. Een versleten spie kan leiden tot speling, trillingen en beschadiging van de as of naaf.
Veelgemaakte fouten¶
- Denken dat de spie de naaf volledig op zijn plaats houdt. De spie draagt voornamelijk het draaimoment over; voor axiale borging zijn meestal andere onderdelen nodig.
- Een versleten spie hergebruiken. Slijtage kan leiden tot speling, trillingen en beschadiging van de spiebanen.
- De passing onderschatten. Een te losse of te strakke spie kan montageproblemen of voortijdige slijtage veroorzaken.
- De spiebaan beschadigen tijdens montage of demontage. Beschadigingen verminderen de sterkte van de verbinding en kunnen de levensduur verkorten.
- Een spie verwarren met een klembus of splineverbinding. Hoewel alle drie worden gebruikt om een naaf met een as te verbinden, verschillen zij sterk in constructie, werking en toepassingsgebied.