Jak wybrać odpowiednie sprzęgło elastyczne do kompensacji niewspółosiowości?

Dwa podobne zestawy pomp mogą mieć bardzo różną historię konserwacji: jeden utrzymuje łożyska przez lata, drugi nagrzewa się i hałasuje w ciągu kilku miesięcy. Różnica rzadko jest widoczna na arkuszu zestawienia uruchomienia. Pojawia się w wyborze sprzęgła, w szczególności w tym, czy f elastyczne sprzęgło może absorbować niewspółosiowość, która pojawia się, gdy zespół wałów jest ciepły i obciążony, bez wywierania nadmiernych sił reakcji na łożyska. To jest prawdziwy test przy wyborze sprzęgieł elastycznych do kompensacji niewspółosiowości.

Wybór nie polega na przyjęciu w katalogu wysokiego momentu obrotowego. Chodzi o dopasowanie sztywności, zakresu kompensacji i potrzeb konserwacyjnych do jednego zestawu wałów: najpierw określ ilościowo wzór niewspółosiowości, a następnie sprawdź moment obrotowy, prędkość, przestrzeń i dostęp serwisowy w tej kolejności.

Niewspółosiowość nie jest pojedynczą liczbą

Większość niewspółosiowości jest kombinacją trzech elementów: przesunięcia równoległego, niewspółosiowości kątowej i przemieszczenia osiowego. Raporty o wyrównaniu lasera rejestrują zimny, statyczny stan. Gdy silnik i napędzana maszyna osiągną temperaturę roboczą, wzrost temperatury, naprężenia rur i osiadanie płyty podstawowej zmieniają względne położenie wałów.

Każdy element należy określić ilościowo w warunkach zimnych i gorących, ponieważ sprzęgło ma wartość eksploatacyjną, a nie wartość instalacyjną. Praktyczną zasadą jest utrzymywanie oczekiwanej niewspółosiowości w stanie ustalonym poniżej połowy znamionowej dopuszczalnej wartości, jeśli to możliwe.

Jak element elastyczny określa zachowanie kompensacyjne

Sprzęgła elastyczne kompensują niewspółosiowość na trzy zasadniczo różne sposoby: elementy metalowe wyginają się, elementy elastomerowe ścinają i ściskają, a złącza mechaniczne ślizgają się lub toczą. Różnica określa sztywność, żywotność, częstotliwość konserwacji i tryb awarii.

Metalowe elementy elastyczne: sztywność, która pozostaje przewidywalna

Do tej grupy zaliczają się sprzęgła membranowe i sprężynowo-sprężynowe. Metalowe elementy elastyczne odkształcają się w przewidywalny sposób, więc ich sztywność zmienia się nieznacznie w zależności od temperatury i prędkości, a wewnątrz funkcji kompensacji nie ma styku ślizgowego, który mógłby się zużywać. To sprawia, że ​​są one normalnym wyborem w przypadku ciągłych linii technologicznych i wałów o wyższych prędkościach. Koperta kompensacyjna jest mniejsza niż w przypadku elastomeru, a podczas instalacji nadal wymagane jest dobre końcowe wyrównanie. Nagrodą jest długa żywotność przy bardzo niewielkiej rutynowej konserwacji.

Elastyczne sprzęgło membranowe DMA jednego typu Precyzyjne metalowe sprzęgło elastyczne zapewniające wysoką sztywność skrętną i zerowy luz do pracy z dużymi prędkościami, odpowiednie do ciągłych linii technologicznych, gdzie oczekuje się minimalnej konserwacji i długiej żywotności. Zobacz produkt →

Niemetalowe elementy elastyczne: ograniczenia tłumienia i elastomeru

Sprzęgła oponowe, śliwkowe, gwiazdowe i z elastycznym sworzniem wykorzystują elementy gumowe lub poliuretanowe. Ich główną zaletą jest tłumienie: redukują szczyty uderzeń powodowane przez kruszarki, maszyny tłokowe i częste rozruchy, a także zapewniają izolację elektryczną pomiędzy sterownikiem a napędzanym sprzętem. Ograniczeniem jest oczekiwana długość życia. Ciągła praca w temperaturze powyżej około 80 do 100°C przyspiesza starzenie, a olej, ozon i chemikalia skracają żywotność elastomeru szybciej niż moment obrotowy. Element należy traktować jako materiał eksploatacyjny, a nie część stałą.

Sprzęgło oponowe typu LCA Wysoce elastyczne, amortyzujące sprzęgło z bezramowym, promieniowo naciętym korpusem opony, zapewniające silną kompensację niewspółosiowości i pracę bez smarowania, idealne do ciężkich maszyn pracujących w trudnych warunkach. Zobacz produkt →

Kompensacja mechaniczna: pojemność bez elementów elastycznych

Sprzęgła z przekładnią bębnową, wały uniwersalne i sprzęgła suwakowe opierają się na obrabianych powierzchniach i luzach mechanicznych, a nie na odkształceniach sprężystych. Ta grupa obsługuje bardzo wysoki moment obrotowy w kompaktowej obudowie i często jest jedyną odpowiedzią dla walcarek, napędów pieców i transportu dźwigów. Kompensacja kątowa może być duża, ale nie zapewnia tłumienia wstrząsów. Kontrole smarowania i zużycia stanowią część harmonogramu usług, natomiast sztywność pozostaje wysoka przez cały okres eksploatacji złącza.

Sprzęgło przekładni bębna GA Solidne sprzęgło zębate o wysokim momencie obrotowym z zębami w kształcie bębna do kompleksowej kompensacji niewspółosiowości wałów, przeznaczone do ciężkich napędów przemysłowych, które wymagają bezluzowego przenoszenia mocy. Zobacz produkt →

Obliczanie momentu obrotowego, które jest najważniejsze

Moment obrotowy silnika podany na tabliczce znamionowej jest jedynie punktem wyjścia. Projektowy moment obrotowy to wartość z tabliczki znamionowej pomnożona przez współczynnik eksploatacyjny aplikacji obejmujący częstotliwość rozruchu, obciążenia udarowe, pracę nawrotną i napędzaną bezwładność. Jeśli silnik może wytworzyć moment obrotowy przy zablokowanym wirniku, sprzęgło musi również przetrwać ten stan przejściowy.

Na przykład silnik o mocy 150 kW przy 1480 obr./min ma znamionowy moment obrotowy około 968 N·m (9549 × 150 / 1480). Przy współczynniku serwisowym 1,75 dla umiarkowanego obciążenia udarowego, wybrany moment obrotowy wynosi około 1700 N·m. Jeśli moment rozruchowy osiągnie dwukrotnie wartość znamionową, szczyt zbliża się do 3400 Nm. Sprawdź wydajność szczytową, a nie tylko średnią, i oczekuj, że dobry dostawca zapyta o napędzane obciążenie, a nie tylko moc silnika.

Sztywność: wybór, o którym ludzie zapominają, dopóki łożysko się nie przegrzeje

Sztywność skrętna decyduje o tym, jak duże ugięcie kątowe wykazuje sprzęgło pod obciążeniem. Rolki drukarskie, osie serwo i wrzeciona szlifierskie wymagają dużej sztywności, aby utrzymać synchronizację. Napędy, kruszarki i wentylatory z silnikiem wysokoprężnym często korzystają z niższej sztywności, która przenosi wstrząsy z dala od skrzyni biegów.

Mniej oczywistym parametrem jest sztywność osiowa i zginania. Sprzęgło membranowe może wywierać zauważalną siłę osiową, jeśli wały zbliżają się lub oddalają od siebie, a siła ta musi być przenoszona przez łożysko silnika lub skrzyni biegów. Sprzęgło elastomerowe jest bardziej miękkie osiowo, ale jego sztywność szybko rośnie pod wpływem momentu obrotowego, ponieważ guma zachowuje się nieliniowo. Sprawdź sztywność skrętną, siły tłumienia i reakcji w stosunku do dopuszczalnych obciążeń łożysk podłączonych maszyn.

Sekwencja selekcji, która działa w środowisku roślinnym

Poniższa kolejność utrzymuje dane w kolejności, w jakiej faktycznie występuje sprzężenie.

1. Zmierz dostępną przestrzeń: średnicę wału, odległość między końcami wału, długość piasty oraz wszelkie koła hamulcowe lub tarcze hamulcowe, które muszą mieć wspólną obwiednię osiową.
2. Zdefiniuj cykl momentu obrotowego: moment znamionowy, moment szczytowy, częstotliwość rozruchu i współczynnik pracy nawrotnej.
3. Ocenić ilościowo trzy elementy niewspółosiowości w zimnych i gorących warunkach i potwierdzić tolerancję instalacji, jaką instalacja może realistycznie utrzymać.
4. Sprawdź prędkość i bezwładność. Stopień wyważenia i moment bezwładności mogą decydować o wyborze w przypadku wałów szybkoobrotowych.
5. Wybierz zasadę kompensacji: tłumienie, sztywność synchroniczna lub duża nośność kątowa.
6. Sprawdź siły reakcji i dostęp do konserwacji, aby nie przeciążyć łożysk i zapewnić dostęp do części zużywających się.

Kroki te zostały również omówione w naszej notatce inżynierskiej dotyczącej wyboru odpowiedniego złącza, która zawiera bardziej szczegółowy opis tego samego procesu.

Błędy, które pojawiają się później w raportach z konserwacji

W raportach konserwacji powtarza się kilka błędów w wyborze.

• Wybór wyłącznie momentu znamionowego. Wartość z tabliczki znamionowej ukrywa szczyty rozruchowe, które powodują pękanie piast lub topi elastomery.
• Traktowanie kompensacji szczytowej jako ciągłego punktu pracy. Praca przy pełnym niewspółosiowości skraca żywotność sprzęgła i zwiększa stałe obciążenie łożysk.
• Ignorowanie pułapu temperatury elastomeru. Sprzęgło, które działa w warsztacie, może zawieść w pobliżu pieca.
• Zapominając o dostępie konserwacyjnym. Jeśli załoga nie będzie w stanie dotrzeć do elementu lub punktu smarowania, nie będzie go konserwować.
• Usztywnienie sprzęgła, aby „rozwiązać” wibracje. Sztywniejsze sprzęgło może przenieść rezonans skrętny do bardziej niebezpiecznego zakresu częstotliwości.

Warunki branżowe warte potwierdzenia

W zakładach metalurgicznych ciepło wydzielane z pieców ogranicza zastosowanie elastomerów. Dominują sprzęgła bębnowe i wały uniwersalne, a harmonogram ich smarowania musi mieścić się w wąskim oknie przestoju.

W górnictwie głównymi problemami są obciążenia udarowe i pył. Powszechnie stosowane są złącza oponowe i z elastycznymi sworzniami, ponieważ element można szybko wymienić, pod warunkiem, że uszczelnienie chroni powierzchnie robocze przed kurzem i wilgocią.

Wyposażenie dźwigu i portu zwykle obejmuje koło hamulcowe lub tarczę hamulcową, która ustala przestrzeń osiową. Standardowe sprzęgło katalogowe często wymaga regulacji piasty lub kołnierza, aby dopasować je do geometrii wciągnika.

W napędach maszyn papierniczych i pomp wodnych często stosuje się sprzęgła dystansowe z wałem pośrednim. Dłuższy wał zwiększa wrażliwość na ustawienie kątowe każdej połówki sprzęgła, dlatego należy raczej sprawdzić prędkość krytyczną zespołu, niż ją zakładać.

Wybór sprzęgła elastycznego do kompensacji niewspółosiowości rozpoczyna się od jednego praktycznego pytania: w jaki sposób oba wały będą się poruszać względem siebie, gdy maszyna będzie obciążona i ciepła? Określ ilościowo ten ruch, zdefiniuj cykl momentu obrotowego, a właściwa rodzina sprzęgieł stanie się jasna. Zakończ kontrolą działania: czas przeglądu, częstotliwość wymiany elementów i rodzaj awarii, który instalacja zauważy jako pierwsza.

Możemy regulować długość piasty, geometrię kołnierza i długość wału pośredniego bez konieczności przesuwania silnika lub napędzanego sprzętu. Zapytaj nas o siły reakcji, gatunek wyważenia i dopuszczalne temperatury elastomeru na piśmie. Jeśli seria standardowa nie pasuje do rozstawu wałów lub interfejsu hamulca, właśnie z tego powodu istnieje nasza niestandardowa trasa projektowa. Dostawca posiadający prawdziwe możliwości inżynieryjne i produkcyjne staje się cenny na długo przed złożeniem zamówienia.