Explicarea cuplajelor cu diafragmă: proiectare, limite de aliniere greșită și aplicații

Un tren cu pompe de circulație petrochimice a pierdut un cuplaj cu roți dințate la fiecare nouă luni. Cauza principală a fost o flanșă de ieșire a motorului așezată la 1,2 mm deasupra admisiei pompei, un număr cu mult în limitele toleranțelor de aliniere la rece, dar distructiv pentru dinții angrenajului lubrifiați la 3.600 rpm. Echipa de întreținere a trecut la un cuplaj cu diafragmă dublă cu distanțier, iar intervalul de înlocuire s-a întins de patru ani. Acest rezultat este tipic: cuplajele cu diafragmă eșuează mai rar, deoarece nu au dinți de purtat, nici grăsime de pierdut și nici elastomer care să îmbătrânească.

Cum funcționează un cuplaj cu diafragmă

Un cuplaj cu diafragmă transmite cuplul printr-un disc subțire de metal sau un teanc de discuri subțiri, fixate alternativ la flanșele de antrenare și de antrenare. Când începe rotația, traseul cuplului trece prin diafragmă în forfecare și tensiune în jurul cercului șurubului. Discul se deformează elastic pentru a absorbi mișcarea unghiulară și axială, ceea ce face ca cuplajul să fie flexibil.

Un ansamblu complet conține de obicei un butuc stâng, un pachet de diafragme, un arbore distanțier, un al doilea pachet de diafragme și un butuc drept. Arborele distanțier permite cuplajului să creeze un spațiu între doi arbori ai mașinii și este, de asemenea, elementul care face posibile modelele cu dublă flexie.

Două reguli guvernează aproape fiecare decizie de cuplare a diafragmei. În primul rând, un singur set de diafragmă tratează numai dezechilibrele unghiulare. Dacă mașina are o decalare a arborelui paralel, aveți nevoie de două seturi de diafragme distanțate, deoarece acea combinație creează o secțiune centrală plutitoare care traduce decalajul în deformare unghiulară. În al doilea rând, deoarece cuplul curge prin îmbinările șuruburilor preîncărcate, cuplajele cu diafragmă sunt în mod inerent fără joc.

Modele cu diafragmă simplă versus dublă

Distincția contează mai mult decât admit majoritatea comparațiilor de fișe de date. Un cuplaj cu o singură diafragmă este rigid în toate direcțiile, cu excepția axială și unghiulară. Se potrivește motoarelor cu cuplare strânsă, codificatoarelor și senzorilor de cuplu, unde arborii sunt aliniați în fracțiuni de milimetru. O unitate cu diafragmă dublă este alegerea potrivită atunci când trebuie să acceptați un decalaj măsurat și să transmiteți totuși cuplul fără probleme.

Pachetele cu o singură diafragmă din aliaj de aluminiu de înaltă rezistență mențin inerția scăzută, ceea ce este valoros pentru axele servo și mesele de poziționare. Această configurație este disponibilă cu butuci de clemă într-o gamă de orificii compacte.

Cuplaj cu diafragmă simplă din aluminiu RSK-CPSM cu butuci de clemă Acest cuplaj folosește un manșon din aliaj de aluminiu de înaltă rezistență și o diafragmă din oțel inoxidabil 304. Inerția sa scăzută și rigiditatea cuplului mare se potrivesc axelor servo și meselor de poziționare care necesită un control precis al rotației. Vizualizare produs →

Atunci când trenul de transmisie are un decalaj paralel care nu poate fi eliminat, un cuplaj din aluminiu cu diafragmă dublă este un răspuns practic pentru axele compacte CNC și axele mașinii.

Cuplaj cu diafragmă dublă din aluminiu RSK-CPLF pentru arbori CNC Dispunând de un design de clemă scurtă, cu un manșon din aliaj de aluminiu și diafragme din oțel inoxidabil, acest cuplaj se adresează decalajului paralel în axele compacte CNC și axele mașinii, oferind un control precis pentru servomotoarele și motoarele pas cu pas. Vizualizare produs →

Unde cuplajele cu diafragmă își câștigă păstrarea

Cuplajele cu diafragmă sunt standard în echipamentele rotative unde timpul de oprire este scump și vitezele sunt mari. Cea mai comună sarcină este turbomașinile: turbine cu abur și gaz, compresoare centrifuge și pompe mari de proces. Aceste mașini rulează cu mii de rotații pe minut, cresc câțiva milimetri pe măsură ce se încălzesc și nu pot tolera un cuplaj care necesită atenție între revizii. Un cuplaj cu diafragmă din oțel cu două pachete flexibile și un distanțier acoperă toate aceste condiții fără lubrifiere.

Cu toate acestea, domeniul de aplicare este mai larg decât turbinele. Bancurile de testare de mare viteză rulează cuplaje cu diafragmă între motorul de antrenare și flanșa de cuplu, unde jocul zero și un grad de echilibru stabil contează mai mult decât capacitatea brută de cuplu. Acționările auxiliare marine le folosesc acolo unde atmosfera apei de mare ar ataca cuplajele lubrifiate. În ceea ce privește precizia, cutiile de viteze servo, șuruburile cu bile și arborele CNC folosesc cuplaje mici cu diafragmă din aluminiu, deoarece nu introduc joc și mențin inerția scăzută.

Pentru funcționarea celulei de testare la viteze de până la 10.000 rpm, un cuplaj personalizat cu diafragmă de mare viteză echilibrează mai multe pachete de diafragme cu toleranțe strânse de fabricație și un grad de echilibru documentat pentru o funcționare susținută la viteză mare.

Criterii de selecție și greșeli frecvente de specificare

Alegeți un cuplaj cu diafragmă definind șase parametri înainte de a consulta un catalog:

1. Cuplu: utilizați cuplul de vârf sau de suprasarcină, nu numai cuplul nominal al motorului și aplicați un factor de siguranță de 1,5 până la 2 pentru sarcini ciclice.
2. Nealiniere: măsoară valorile unghiulare și offset la temperatura de funcționare și includ creșterea termică a carcasei mașinii.
3. Viteza: confirmați turația maximă de cuplare și gradul de echilibru față de cea mai rapidă viteză continuă pe care o va vedea trenul.
4. Curs axial: luați în considerare expansiunea arborelui și alegeți un design dublu-flex cu distanțier dacă cursa depășește câteva zecimi de milimetru.
5. Alezaj și montare: decideți între butuci de clemă și butuci cu cheie; butucii de clemă simplifică instalarea și elimină jocul cheii.
6. Mediu: temperatura, umiditatea și substanțele chimice de spălare decid familia de materiale, de obicei aluminiu sau oțel inoxidabil.

Două greșeli de specificație apar. Primul este subdimensionarea pentru cuplul de vârf: un cuplaj care menține 1.000 N·m static poate să nu supraviețuiască la 500 N·m de cuplu ciclic la 6.000 rpm pe termen nelimitat, deoarece diafragma se defectează la oboseală, nu la suprasarcină statică. Al doilea este ignorarea rigidității axiale. Într-o mașină cu cuplare strânsă, un cuplaj rigid axial poate împinge o forță semnificativă în rulmenții echipamentului atunci când arborii cresc termic, astfel încât cursa axială specificată trebuie să fie potrivită cu creșterea termică reală.

Cum se compară cuplajele cu diafragmă cu angrenajele și modelele elastomerice

Cuplajele cu diafragmă ajung de obicei să concureze cu cuplajele cu angrenaje și cuplajele elastomerice.

Cuplajele angrenate oferă un cuplu mai mare pe dimensiune și acceptă mai multă dezaliniere, dar au nevoie de grăsime, jocul lor crește permanent pe măsură ce dinții se uzează și necesită întreținere disciplinată. Cuplajele elastomerice sunt ieftine și îngăduitoare, dar înmoaie trenul de transmisie, scad frecvențele naturale și se uzează mai repede la un cuplu continuu. Un cuplaj cu diafragmă se află între cele două: lubrifiere zero, joc zero, rigiditate mare la torsiune și capacitate moderată de dezaliniere cu o durată de viață previzibilă la oboseală. Inginerii care doresc să revizuiască logica de performanță mai largă din spatele acestui compromis pot citi rezumatul avantaje de cuplare pe site-ul companiei.

Întreținere și durata de viață estimată

Cuplajele cu diafragmă sunt adesea etichetate fără întreținere deoarece nu există piese lubrifiate. În practică, aceasta înseamnă că întreținerea este mai degrabă periodică și vizuală decât constantă.

• Inspectați pachetele de diafragme pentru fisuri, fretari sau coroziune, în special în jurul orificiilor pentru șuruburi.
• Verificați cuplurile șuruburilor după primele săptămâni de funcționare și după orice revizie a cuplajului.
• Verificați alinierea, reperele de echilibru și starea elementelor de fixare atunci când mașina este deschisă pentru întreținere.

Durata de viață este limitată de oboseala metalului, nu de uzura de alunecare. Cuplajele industriale mari cu diafragmă în serviciu curat depășesc de obicei zece ani înainte ca un pachet de diafragme să fie înlocuit. Când apar fisuri de oboseală, pachetul de diafragme este înlocuit ca modul, iar butucii și distanțierul pot continua în funcțiune, ceea ce menține costul ciclului de viață scăzut.

Modul sigur de a specifica un cuplaj cu diafragmă este să nu îl alegeți numai după dimensiunea alezajului. Definiți anvelopa cuplului, alinierea reală între flanșe la temperatura de funcționare, clasa de viteză și echilibru și cursa axială pe care o va genera echipamentul. Odată ce aceste numere sunt notate, alegerea designului devine simplă. Jiangsu Rokang produce cuplaje cu diafragmă simplă și dublă din aluminiu și oțel plus unități de mare viteză pentru echipamente de testare rotative, iar gama completă este organizată în funcție de serviciu. site-ul corporativ .