Dimensionarea cuplajelor arborelui pentru echipamente grele: cuplu, aliniere greșită și selecție

Un transportor de 132 kW pe un șantier minier a trecut prin trei cuplari într-un sezon de funcționare. Fiecare înlocuire a avut aceeași dimensiune de catalog și fiecare a eșuat la dinții butucului. Vina nu a fost calitatea materialului; era o metodă de dimensionare care privea doar diametrul arborelui și puterea motorului. Ciclul de funcționare a inclus porniri frecvente sub o centură încărcată și nimeni nu măsurase alinierea unghiulară creată de fundația de decantare. Această lecție se aplică în industria grea: dimensionarea cuplajelor de arbore pentru echipamente grele este un calcul ingineresc, nu o căutare în catalog.

Logica de dimensionare care previne eșecurile câmpului

Lucrați în ordinea corectă și majoritatea defecțiunilor de cuplare dispar. Calculați cuplul de aplicare, aplicați un factor de service care reflectă mașina condusă și funcționarea acesteia, identificați condițiile de vârf și șoc, măsurați dezalinierea pe care o produce efectiv echipamentul și abia apoi selectați o dimensiune de cuplare care satisface fiecare constrângere în același timp. Un cuplaj care este perfect evaluat pentru cuplul nominal poate eșua rapid în continuare atunci când funcționează cu dezaliniere unghiulară continuă sau când cuplul de pornire atinge de trei ori cuplul de rulare.

Cuplul de proiectare este ancora întregului calcul: Td = Tn x SF. Tn este cuplul nominal transmis în condiții de funcționare constantă, iar SF este factorul de serviciu. Pentru echipamentele grele, SF rareori se situează sub 1,5 și ajunge adesea la 2,5 până la 3,0 pentru concasoare și mori inversoare. Două unități cu același cuplu motor pot necesita dimensiuni diferite de cuplare. O pompă centrifugă care funcționează constant la 1480 rpm utilizează de obicei un factor de serviciu de 1,25, în timp ce un concasor cu același motor are nevoie de 2,5 sau mai mult din cauza încărcării cu șoc. Tabelul de mai jos enumeră factorii de service utilizați în mod obișnuit pentru acționările cu motoare electrice.

Cele trei numere care decid dimensiunea cuplului

Fiecare selecție de cuplare a arborelui se reduce la trei numere: cuplu, alezaj și dezaliniere. Viteza și mediul contează și ele, dar acestea trei decid dimensiunea cadrului.

Cuplul nominal

Pentru o acționare rotativă, cuplul nominal este T = 9550 x P / n, unde P este în kilowați, n este în rotații pe minut și T iese în newtoni metri. Un motor de 132 kW la 1480 rpm transmite prin urmare aproximativ 852 Nm sub sarcină constantă.

Cuplul maxim

Motoarele electrice produc de obicei 150 până la 200% din cuplul nominal în timpul pornirii. Motoarele diesel și motoarele hidraulice pot produce vârfuri și mai mari. Cuplajul trebuie să supraviețuiască vârfului, nu doar mediei, deoarece cuplul maxim solicită dinții, butucul și elementele de fixare. Dacă unitatea pornește în mod regulat sub sarcină sau inversează direcția, tratați cuplul de vârf ca o condiție de proiectare continuă, mai degrabă decât un eveniment ocazional.

Capacitatea alezajului

Un cuplaj poate atinge ținta de cuplu, dar totuși eșuează atunci când alezajul este prea mic pentru arbore și canal. Verificați alezajul maxim al cadrului selectat și confirmați că canalul de cheie poate transmite cuplul de proiectare fără a-i strivi marginile. Când sarcinile axiale sunt mari, luați în considerare un ansamblu de blocare în loc de o cheie; forța de strângere ține butucul în siguranță și elimină oboseala cailor de cheie.

Alinierea greșită

Nealinierea radială, unghiulară și axială scurtează durata de viață a cuplajului atunci când depășesc valorile nominale. Cuplajele cu angrenaje gestionează dezechilibrele unghiulare de până la aproximativ 1,5 grade per plasă, în timp ce cuplajele cu diafragmă tolerează mai puțin, dar oferă o rigiditate la torsiune mai mare. Arborii universali acceptă cele mai mari deplasări unghiulare și axiale, ceea ce îi face standardul pentru transmisii pe distanțe lungi sau în mișcare. Viteza amplifică efectul: la turații mari, chiar și erorile unghiulare mici generează vibrații și sarcini dinamice pe care cuplajul nu a fost niciodată proiectat să le suporte.

Familii de cuplare pentru echipamente grele

Fiecare familie de cuplaje rezolvă o combinație diferită de cuplu, dezaliniere și viteză. Cunoașterea limitelor fiecărei familii este jumătate din munca de dimensionare.

Cuplaje angrenajului tamburului

Cuplajele cu angrenaje pentru tambur sunt calitățile de lucru ale industriei grele. Forma dintelui încoronat reduce presiunea pe margine și permite nealinierea unghiulară fără a renunța la capacitatea de cuplu. Când unitatea trebuie să transmită sute de kilonewtoni metri într-un plic compact, un cuplaj cu roți dintate de tambur de tip larg este de obicei prima alegere. The cuplaj cu angrenaj tambur de tip larg cu capacitate mare de încărcare acoperă intervalul de alezaj și cuplu tipic pentru morii, transportoare și macarale, iar seturile de angrenaje înlocuibile simplifică întreținerea. Pentru o vedere mai amplă a modului în care aceste cuplaje se comportă în serviciu, articolul despre cuplaje cu angrenaje tambur pentru sisteme de antrenare industriale grele explică geometria dintelui, lubrifierea și modurile de defecțiune.

RSK-GICL Cuplaj cu angrenaje pentru tambur Tip larg Capacitate mare de sarcină și transmisie a cuplului Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology Co., Ltd este RSK-GICL cuplare a angrenajului tamburului tip larg Capacitate mare de sarcină și transmisie de cuplu Sup... Vizualizare produs →

Cuplaje de arbore universale

Când mașina condusă se mișcă în raport cu motorul sau linia de antrenare are un decalaj unghiular semnificativ, un arbore cardanic este răspunsul corect. The arbore universal de precizie de tip dublu menține o precizie ridicată a transmisiei la unghiuri mari de lucru și este disponibil cu secțiuni telescopice unde distanța dintre capetele arborelui se modifică în timpul funcționării. Aplicațiile includ laminoare, acționări ale mixerului și orice echipament în care motorul și mașina de lucru stau pe fundații separate care se mișcă independent.

RSK-WS Precision Arbore universal Tip dublu Transmisie cu unghi mare Sup Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology Co., Ltd este un ax universal de precizie RSK-WS de tip dublu cu unghi mare de transmisie de cuplu... Vizualizare produs →

Cuplaje cu diafragmă

Pentru rigiditate la torsiune și joc zero, cuplajele cu diafragmă depășesc majoritatea alternativelor. Turbomașinile, bancurile de testare și acționările pompelor de mare viteză le folosesc deoarece transmit cuplul prin discuri metalice subțiri care se flexează elastic. La unitățile care rulează până la 10.000 rpm, a cuplaj personalizat cu diafragmă de mare viteză, cu o viteză de până la 10.000 rpm evită lubrifierea și uzura, iar construcția integrală din metal se potrivește la temperaturi ambientale ridicate, unde părțile elastomerice s-ar degrada rapid.

Cuplaj cu diafragmă de mare viteză personalizat RSK până la 10000 rpm Furnizori, Companie - Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology Co., Ltd este RSK personalizat cuplaj cu diafragmă de mare viteză până la 10000rpm Furnizori și comerț cu ridicata... Vizualizare produs →

Cuplaje elastomerice

Cuplajele anvelopelor și cuplajele cu știft și bucșă adaugă moliciune la torsiune și vibrații umede. Sunt alegeri economice pentru transmisii cu viteză redusă, cu cuplu moderat, dar densitatea cuplului lor este mult sub cea a modelelor de angrenaje sau diafragme. În echipamentele grele, acestea apar în principal pe antrenările auxiliare și pe transportoarele mici, unde absorbția șocurilor contează mai mult decât compactitatea.

O procedură de dimensionare pas cu pas

Procedura de mai jos funcționează pentru majoritatea unităților de echipamente grele, indiferent dacă înlocuiți un cuplaj defect sau proiectați o nouă transmisie.

1. Determinați cuplul nominal din puterea motorului și viteza de funcționare.
2. Selectați factorul de serviciu din tipul mașinii, frecvența de pornire și nivelul șocului.
3. Calculați cuplul de proiectare înmulțind cuplul nominal cu factorul de serviciu.
4. Verificați cuplul maxim în condiții de pornire, inversare sau blocare.
5. Măsurați alinierea radială, unghiulară și axială pe care o produce de fapt instalația.
6. Alegeți un cadru de cuplare cu un cuplu nominal peste cuplul proiectat și o capacitate de dezaliniere peste valorile măsurate.
7. Confirmați dimensiunile alezajului și canalului de cheie față de capetele arborelui reale.
8. Verificați viteza maximă și, pentru acționările de mare viteză sau cu viteză variabilă, efectuați o analiză a vibrațiilor de torsiune.
9. Examinați mediul înconjurător: intervalul de temperatură, praful, umiditatea și accesul la lubrifiere.

Greșeli frecvente de dimensionare și cum să le evitați

Majoritatea erorilor de câmp se datorează uneia dintre următoarele greșeli:

• Folosind cuplul de pe plăcuța de identificare a motorului în loc de cuplul de rupere sau blocare.
• Alegerea unui factor de serviciu prea mic pentru sarcini grele intermitente.
• Măsurarea nealinierii numai la instalare și ignorarea creșterii termice și a asezării fundației.
• Selectarea cuplajului numai după dimensiunea alezajului, fără a verifica cuplul nominal.
• Supradimensionare atât de mult încât cuplarea nu mai protejează sistemul de suprasarcină.
• Uitând de retenția axială atunci când unitatea are o forță axială mare.

Atunci când echipamentul trebuie să respecte practica europeană, ghidul pentru Tipuri de cuplare DIN și selecție clarifică modul în care seria DIN se compară în ceea ce privește rigiditatea la torsiune, capacitatea de aliniere și cerințele de întreținere.

Un exemplu practic de dimensionare

Luați un transportor cu bandă antrenat de un motor electric de 132 kW la 1480 rpm, cu un arbore de motor de 80 mm și un arbore de intrare cutie de viteze de același diametru.

1. Cuplu nominal: Tn = 9550 x 132 / 1480 = 852 Nm.
2. Factorul de service pentru un transportor cu șocuri moderate și porniri frecvente: 1,75.
3. Cuplu proiectat: Td = 852 x 1,75 = 1491 Nm.
4. Cuplul de pornire maxim la 200% cuplu motor: aproximativ 1704 Nm.
5. Selectați un cadru de cuplare cu o putere mai mare de 1491 Nm, cu un orificiu maxim de cel puțin 80 mm și o canelură care se potrivește cu arborele.

Un cuplaj cu angrenaj tambur cu un cuplu nominal de 2000 Nm, un alezaj maxim de 85 mm și o capacitate de dezaliniere unghiulară de aproximativ 1,5 grade ar îndeplini cerințele cu o marjă de siguranță rezonabilă. Următorul cadru mai mic, evaluat la 1200 Nm, ar eșua la verificarea cuplului de proiectare, chiar dacă alezajul său se potrivește cu arborele. Acesta este motivul pentru care calculul cuplului trebuie să vină înaintea oricărei comparații ale alezajului.

Verificări finale înainte de a plasa comanda

Înainte de a confirma dimensiunea cuplajului, examinați aceste puncte:

• Confirmați că orificiul cuplajului se potrivește atât cu arborele motorului, cât și cu arborele antrenat al mașinii.
• Verificați dimensiunile canalului de cheie în raport cu standardul aplicabil.
• Decideți dacă este necesară o versiune de roată de frână sau disc de frână pentru aplicație.
• Observați intervalul de lubrifiere și dacă instalația permite accesul ușor pentru întreținere.
• Pentru sarcini de mare viteză sau inversare, solicitați o analiză de torsiune de la producător înainte de a finaliza dimensiunea.

Dimensionarea cuplajelor de arbore pentru echipamente grele funcționează cel mai bine ca proces structurat. Începeți cu cuplul, aplicați un factor de service onest, respectați condițiile de vârf și măsurați nealinierea pe care o creează de fapt instalația. Când aceste numere sunt corecte, dimensiunea cuplajului urmează în mod natural, iar piesa pe care o instalați are șanse realiste să reziste atâta timp cât mașina pe care o servește.