English
русскийCând un arbore cardanic începe să vibreze sau temperatura rulmentului crește în mod neașteptat, prima zonă de examinat este alinierea. În multe rapoarte de service pe teren, cauza principală nu este o componentă defectă, ci o linie de transmisie care a fost instalată fără a corecta relația unghiulară dintre arborii de antrenare și axele antrenate. Obținerea corectă a alinierii nu este o rafinare opțională; este cel mai eficient mod de a menține articulațiile universale, rulmenții de susținere și echipamentele antrenate să funcționeze în limitele de încărcare proiectate.
Ce este alinierea arborelui cardan?
Un arbore cardanic, cunoscut și sub numele de arbore de antrenare universal sau ansamblu de arbore transversal, transmite cuplul între doi arbori ale căror axe nu sunt coliniare. Într-o configurație tipică, o îmbinare universală a arborelui transversal este montată la fiecare capăt al arborelui, permițând mașinilor conectate să se adapteze dezalinierii și mișcării relative. Alinierea arborelui cardanic este procesul de stabilire a relației unghiulare și poziționale dintre arborii de intrare și de ieșire, astfel încât articulațiile universale să funcționeze la unghiurile dorite, cu unghiuri egale la ambele capete și cu fazare adecvată.
Spre deosebire de un cuplaj rigid în care scopul este de a aduce două axe ale arborelui într-o coincidență perfectă, un arbore cardanic este proiectat să funcționeze cu unghiulare deliberată. Prin urmare, procedura de aliniere se referă la controlul cantității și distribuției acelei angularități, mai degrabă decât încercarea de a o elimina complet. Când unghiurile sunt inegale sau îmbinările sunt defazate, viteza de ieșire a arborelui antrenat fluctuează în cadrul fiecărei revoluții. Această fluctuație creează vibrații de torsiune, încărcare dinamică pe rulmenți și uzură accelerată a componentelor îmbinării.
De ce alinierea arborelui cardan diferă de alinierea arborelui convențional
În alinierea arborelui standard pentru o mașină cu cuplare directă sau cu distanțier, scopul este de a obține decalaj paralel zero și dezaliniere unghiulară zero la fețele de cuplare. Limitele de acceptare sunt de obicei exprimate în valori geometrice mici, iar verificarea se efectuează pe capetele arborelui în sine. Cu un arbore cardanic, strategia de măsurare se modifică deoarece cuplajul nu este o legătură mecanică fixă; este o legătură articulată care se bazează pe unghi pentru a funcționa.
Tabelul de mai jos rezumă diferențele cheie dintre alinierea convențională și alinierea arborelui cardanic, ajutându-vă să identificați de ce metodele și toleranțele nu pot fi schimbate între cele două.
| Aspect | Alinierea convențională a arborelui | Alinierea arborelui cardanic |
|---|---|---|
| Scopul principal | Decalaj zero și unghi zero la fețele de cuplare | Unghiuri egale de îmbinare și fazare corectă |
| Locația de măsurare | Fețe de cuplare sau capete de arbore | Pozițiile articulațiilor și liniile centrale ale arborelui |
| Eroare critică | Offset paralel | Unghiuri de îmbinare inegale |
| Efectul eșecului | Sarcinile lagărului și uzura etanșării | Vibrații de torsiune și uzură a articulațiilor |
| Unelte tipice | Comparatoare cu cadran, sisteme laser | Paranteze specializate, măsurarea unghiurilor |
Erori comune de aliniere a arborelui cardanic
Chiar și mecanicii experimentați pot rata condițiile subtile care provoacă defecțiunea prematură a arborelui cardan. Următoarele erori sunt cele mai frecvent observate pe liniile de transmisie industriale și fiecare are un impact distinct asupra duratei de viață.
Erori unghiulare și compuse
O singură articulație universală transmite viteză constantă numai atunci când unghiul articulației este zero. Când este prezent un unghi, viteza arborelui antrenat variază de două ori pe rotație, mărimea variației crescând pe măsură ce unghiul crește. Într-un arbore cardanic cu două articulații, această fluctuație a vitezei este anulată numai atunci când unghiurile articulației de intrare și de ieșire sunt egale și articulațiile sunt în fază. Dacă o îmbinare este setată la 3 grade și cealaltă la 5 grade, oscilația vitezei de ieșire nu se anulează. Vibrația de torsiune reziduală va fi apoi transmisă în cutia de viteze și în mașina condusă.
Decalaj paralel între arborii conectați
Decalajul paralel sau o distanță laterală între centrele arborelui de intrare și de ieșire forțează arborele cardanic să funcționeze cu o condiție suplimentară de îndoire. Acest lucru este deosebit de dăunător atunci când arborele trebuie să lucreze aproape de lungimea sa maximă sau când rulmenții de susținere nu sunt proiectați pentru sarcini laterale grele. În termeni practici, un mic decalaj paralel este adesea acceptabil atâta timp cât unghiurile de îmbinare rezultate rămân în limita de proiectare, dar efectul combinat poate împinge sistemul în rezonanță.
Probleme de etapă
Fazarea se referă la orientarea unghiulară a celor două articulații universale una față de cealaltă. Pentru ca un cardan cu două articulații să transmită o viteză constantă, jugurile de la capete trebuie să fie orientate cu știfturile lor transversale în planuri paralele. Dacă un echipaj de întreținere reasambla arborele fără a marca poziția inițială, o eroare de fază chiar și de câteva grade va produce o rugozitate vizibilă și va reduce semnificativ durata de viață a știfturilor transversale ale articulației universale.
Efecte de încărcare a rulmenților și a cutiei de viteze
Arborele cardanic nealiniat nu se deteriorează doar. Cuplul fluctuant și deformarea arborelui creează sarcini axiale și radiale care se propagă în rulmenții suport și în cutia de viteze conectată. În cazuri severe, rulmentul de intrare al unei cutii de viteze se poate defecta după câteva sute de ore de funcționare, chiar dacă cutia de viteze în sine a fost montată corect. Cauza principală se găsește de obicei în amonte în aliniamentul transmisiei.
Cum să aliniați un arbore cardanic pas cu pas
Procedura de mai jos este o metodă practică de teren care funcționează pentru majoritatea aplicațiilor industriale grele. Se presupune că arborele este instalat și că lagărele de sprijin sau pozițiile flanșei sunt reglabile.
- Blocați mașina într-o poziție cunoscută și asigurați-vă că arborii de intrare și de ieșire sunt în același plan vertical, acolo unde este posibil. Marcați poziția relativă a jugurilor înainte de a efectua orice lucru.
- Măsurați deplasarea arborilor de intrare și de ieșire la flanșele de montare folosind un comparator. Aceasta stabilește dacă există vreun decalaj paralel. Înregistrați valorile în pozițiile de sus, jos, stânga și dreapta.
- Măsurați unghiularitatea arborelui cardanic în sine comparând unghiurile celor două linii centrale ale arborelui. În multe cazuri, puteți utiliza un indicator de unghi pe flanșe sau pe corpul arborelui pentru a obține o citire fiabilă.
- Reglați picioarele de sprijin sau poziția motorului pentru a aduce cele două unghiuri de articulație cât mai aproape egale posibil. Dacă echipamentul are o distanță centrală fixă, utilizați lamele pe rulmentul suport pentru a obține egalizarea necesară.
- Verificați fazarea verificând orientarea jugului. Pinul transversal al jugului de intrare trebuie să fie paralel cu pinul transversal al jugului de ieșire. Dacă nu, rotiți un capăt al arborelui cardan împreună cu flanșa acestuia până când jugurile sunt aliniate.
- Porniți mașina la viteza normală și monitorizați nivelul vibrațiilor. Comparați semnătura de vibrație cu linia de bază. Continuați reglarea fină până când amplitudinea vibrației se stabilizează în intervalul acceptat.
Deoarece arborii cardanici sunt adesea folosiți în spații restrânse, o verificare completă a alinierii poate fi dificilă fără dezasamblarea arborelui. În unele cazuri, este necesară o îndepărtare parțială a arborelui pentru a accesa flanșele, dar cheia este să măsurați cu precizie unghiurile și apoi să transmiteți datele către procesul de instalare.
Selectarea arborelui cardanic drept pentru antrenările aliniate
Geometria, lungimea și tipul de îmbinare ale arborelui cardan au o influență directă asupra cât de multă dezaliniere poate fi tolerată și cât de ușor poate fi realizată alinierea. Pentru aplicațiile industriale în care unghiularea și cuplul sunt ambele semnificative, seria standard SWC de cuplaje universale cu arbore transversal oferă un echilibru practic între capacitatea de încărcare, compensarea lungimii și ușurința de aliniere.
Articulație universală cu flanșă telescopică la scară largă Proiectat pentru instalații la scară mare, cu distanțe fixe de conectare, această îmbinare de tip flanșă oferă mișcare axială telescopică pentru a ușura alinierea și a reduce nevoile de poziționare precisă. Vizualizare produs → Această îmbinare universală telescopică de tip flanșă este proiectată pentru instalații la scară largă în care punctele de conectare sunt distanțate la o distanță fixă, dar necesită totuși o anumită reglare unghiulară. Caracteristica telescopică permite mișcarea axială, ceea ce simplifică procedura de instalare și reduce necesitatea unei poziționări axiale exacte în timpul alinierii.
Ax universal de precizie de tip dublu pentru unghiuri mari Oferă o precizie ridicată a transmisiei pentru aplicații cu unghiuri mari de lucru, cu rulmenți de precizie pentru o viteză unghiulară constantă în timpul serviciului prelungit. Vizualizare produs → Pentru aplicațiile în care un unghi de lucru mai mare este inevitabil, arborele universal de precizie de tip dublu oferă o precizie mai mare de transmisie și este adesea folosit pe bancuri de testare și echipamente specializate unde viteza unghiulară constantă este critică. Alegerea unui arbore cu o calitate a rulmentului de precizie ajută la menținerea geometriei dorite pe o perioadă mai lungă de funcționare.
Cuplaj universal cu extensie standard cu flanșă sudata Această îmbinare de extensie de tip sudat oferă o bază rigidă pentru transportul greu și mașinile de construcții, tolerând dezalinierea unghiulară și sarcinile laterale în timpul cuplului maxim. Vizualizare produs → Designul extensiei de tip sudare din seria SWC-BH este obișnuit în mașinile grele de transport și construcții, unde se așteaptă ca arborele cardanic să tolereze atât dezalinierea unghiulară, cât și un anumit grad de sarcină laterală. În timpul alinierii, construcția flanșei lipite oferă o bază rigidă care își menține geometria chiar și după ce sarcinile cuplului ating apogeul.
La selectarea unui arbore cardanic, bugetul de aliniere ar trebui să fie unul dintre parametrii de selecție. Dacă echipamentul conectat este de așteptat să se așeze sau să se miște în timp, un arbore cu capacitate mai mare de unghi și compensare integrală a lungimii va reduce frecvența realinierii. Acest lucru este valabil mai ales pentru echipamentele mobile, unde îndoirea cadrului poate modifica condiția de aliniere în timpul funcționării.
Considerații practice și sfaturi finale
Cea mai fiabilă modalitate de a proteja o linie de transmisie a arborelui cardan este de a trata alinierea ca pe o intervenție care trebuie verificată după instalare, după orice întreținere care mișcă utilajul conectat și după o perioadă de ciclu termic. Intervalul recomandat pentru verificarea alinierii la o moară industrială grea este de obicei de șase până la douăsprezece luni, în funcție de ciclul de funcționare al echipamentului.
Dacă mașina prezintă semne de zgomot, vibrații sau creștere neuniformă a temperaturii, o verificare rapidă a unghiului arborelui cardan și a fazării ar trebui să fie primul pas de diagnosticare. O inspecție de rutină care verifică doar strângerea șuruburilor nu este suficientă, deoarece unghiurile efective de funcționare încărcate pot fi diferite de pozițiile statice instalate.
Pentru informații suplimentare despre modul în care designul cuplajului afectează fiabilitatea sistemului de antrenare, luați în considerare articolul nostru tehnic despre sistemele de antrenare pentru sarcini grele, care explică principiile de lucru ale conexiunilor alternative ale arborelui. Acest fundal este util atunci când decideți dacă un arbore cardanic sau un alt tip de cuplare este soluția cea mai potrivită pentru aplicația dumneavoastră.
