Rugalmas tárcsacsatlakozó kialakítás: lemezcsomag geometria, elosztók és alkalmazási illeszkedés

Három tárcsacsomag hibásodott meg tizennégy hónap alatt ugyanazon a 250 kW-os kompresszoron, és a karbantartók minden alkalommal kicserélték a tengelykapcsolót. Az ok 0,9 mm-es axiális növekedés volt, amire senki sem számított. A beigazítás után a csomagnak kevesebb, mint 0,5 mm axiális kapacitása maradt, így minden forró indítás egy kicsit közelebb tolta a rozsdamentes laminálást a kifáradási határhoz.

Ez a történet magában hordozza a következtetést. A rugalmas tárcsás tengelykapcsoló kialakítása nem egy nyomatékkalkuláció, amely lábjegyzeteltérést mutat. A keskeny sáv keresése, ahol a tengelykapcsoló elég merev ahhoz, hogy feltekerés vagy holtjáték nélkül továbbítsa a nyomatékot, és elég rugalmas ahhoz, hogy az általa a csapágyakba, csavarokba és saját rétegeibe visszavezetett erők a fáradási határokon belül maradjanak. A tervezés és a kiválasztás ugyanaz a probléma, az idézet ellenkező oldaláról nézve.

Hogyan viseli a lemezcsomag nyomatékát

A tárcsacsomag vékony, jellemzően 0,2–0,5 mm vastag rozsdamentes acéllemezek halmaza, amely hat–tizenkét láncszemmel van kilyukasztva a csavarkör körül. Mindegyik lemez felváltva van rögzítve a két agyhoz illesztett csavarokkal, így a forgatónyomaték a tengelykapcsoló egyik oldalán feszítésként, a másik oldalon pedig összenyomódásként halad át a tengelykapcsolókon. Az eltolódást csak a lapok hajlítása nyeli el. Semmi sem csúszik, semmi nincs kenve, és semmi sincs gumiból.

Ez az egyetlen tény megmagyarázza a formatervezés egész karakterét: nulla holtjáték, nincsenek kopófelületek, nincs öregedő vagy megkeményedő elasztomer, és a hőmérsékleti mennyezetet az agyak határozzák meg, nem pedig a rugalmas elem. Ez magyarázza a gyengeséget is. A csúszó interfész és szinte csillapítás nélküli tengelykapcsolónak nagyon kicsi az energiaeloszlási képessége, így bármilyen feszültséget is látnak a láncszemek, azt minden fordulaton látják, a gép teljes élettartama alatt.

A linkprofil az első valódi tervezési döntés. Az egyenes oldalú láncszem a hajlítófeszültséget a csavarfuratok köré koncentrálja. A csipkézett vagy derékszögű láncszem szétteríti a görbületet a hosszában: nő a rugalmasság, csökken a lyukon a csúcsfeszültség, és vele együtt csökken az a reakcióerő, amelyet a csomag adott eltolódásnál visszanyom a csapágyakba. Az ár a nyomatéksűrűség, mert egy kivágott lap szélessége milliméterenként kisebb nyomatékot hordoz, mint az egyenes, és ezt a csomagnak több réteggel, több csavarral vagy nagyobb átmérővel kell visszanyernie. A lemezvastagság, a rétegek száma, a láncszem szélessége és a csavarok száma az a négy változó, amely meghatározza, hogy a kész tengelykapcsoló mire képes.

Egylemez vagy kettős lemez: Rossz beállítási döntés

A csomag meghatározása után az a kérdés, hogy hány csomagra van szüksége a csatolásnak. Az egylemezes egység egy csomagot két hub közé helyez. Kényelmesen kezeli a szög- és axiális elmozdulást, a párhuzamos eltolást pedig gyengén, ami megfelel a rövid, szorosan kapcsolt hajtásoknak: szervotengelyek, kis szivattyúk és tesztberendezések, ahol már mindkét tengely néhány századmilliméteren belül van.

A duplatárcsás csatlakozó egy távtartót helyez két csomag közé. A távtartó a párhuzamos eltolást szögeltolódássá alakítja minden egyes csomagnál, ami lehetővé teszi a motor és a hajtómű különálló alaplemezeken történő összekapcsolását anélkül, hogy harcolnának egymással. A távtartó hossza ekkor valódi tervezési változóvá válik: beállítja, hogy a tengelykapcsoló mekkora párhuzamos eltolást tud felvenni, mekkora súlya van, és saját tömege és hajlítási viselkedése mennyire befolyásolja a hajtásláncot.

A rövid távtartókkal és bilincs típusú agyakkal ellátott kompakt duplatárcsás kialakítások gyakoriak, ahol a burok szoros, de a párhuzamos eltolást még el kell nyelni, mint például a szerszámgépeknél és a CNC-hajtásoknál.

RSK-CPLF flexibilis alumíniumötvözet kettős membrános bilincscsatlakozó Kompakt duplamembrános bilincscsatlakozó CNC-, szervó- és léptető-hajtásokhoz, alumíniumötvözet agyakkal, 304-es rozsdamentes membránnal, nagy merevséggel, alacsony tehetetlenséggel és holtjáték-mentes erőátvitellel. Termék megtekintése →

Merevségi arányok, reakcióerők és a bearing Bill

A forgatónyomaték határozza meg, hogy a tengelykapcsoló fennmarad-e. A merevség dönti el, hogy körülötte minden fennmarad-e. Vegyük az axiális esetet, amelyet a leggyakrabban figyelmen kívül hagynak az ajánlattételi szakaszban. Tegyük fel, hogy a szükséges tengelykapcsoló körülbelül 250 N/mm axiális merevséggel rendelkezik, ami reális érték egy közepes méretű tárcsacsomag esetében, és a tengely 0,8 mm-rel nő a hidegindítás és a teljes terhelés között. A csomag nagyjából 200 N-t nyom vissza a csapágyba, folyamatosan, a normál csapágyterhelés mellett. Egy kis motornál ez elegendő ahhoz, hogy a csapágy élettartamát évekről hónapokra lerövidítse, és ezt semmilyen nyomatékszámítás nem fogja feltárni.

A torziós merevség az ellenkező irányban működik. Nm-ben van megadva radiánonként vagy fokonként, és minél magasabb, annál pontosabban követi a hajtott tengely a motort. A pozicionáló tengelyek esetében a nagy torziós merevség és a nulla holtjáték az oka annak, hogy egyáltalán tárcsás tengelykapcsolót választanak. Egy olyan hajtáslánc esetében, amelynek felfutás közben torziós rezonancián kell átmennie, ugyanez a merevség veszélyt jelent, és az alacsony csillapítás élesebbé teszi a csúcsot. Ha az alkalmazás nagy motorokat, dugattyús terheléseket vagy változó fordulatszámú működést foglal magában, akkor a tengelykapcsoló merevsége inkább a torziós modellbe tartozik, mint a lábjegyzetbe.

A gyakorlati szabály: ne csak a nyomatékot és a furatméretet, hanem a torziós, axiális és radiális merevségi értékeket is kérje a szállítótól az árajánlattal együtt. A csapágyterhelést vagy a rezonanciát nem lehet csak nyomatékkal ellenőrizni.

Csavarok, egyensúly és a sebességmennyezet

A csavarkötés az a része a tervezésnek, amelyet a helyszíni tapasztalat először büntet. A felszerelt csavarokat a dörzsáros furatokban szabályozott hézagig köszörülik, így a forgatónyomatékot a csavarszár nyírásban hordozza, nem pedig a rétegelt lemezek közötti súrlódás miatt. Ez azt jelenti, hogy az illeszkedési osztály számít, és a reteszelés módja is, mert egy meglazított csavar egyetlen indítással megváltoztatja a terhelés eloszlását a teljes csomagon.

A sebesség a másik mennyezet, és nem lineáris. A maradék kiegyensúlyozatlanság a forgási sebesség négyzetével növekszik: körülbelül 1 g-mm kiegyensúlyozatlanság durván 1,1 N forgóerőt hoz létre 10 000 ford./percnél, és nagyjából 4,4 N 20 000 ford./percnél. Az egyensúly minősége ugyanezt a logikát követi. Az általános ipari hajtások általában elfogadhatók a G6.3-nál, a nagy sebességű és a szerszámgépes hajtások általában G2.5-öt igényelnek, és a nagyon nagy sebességű vagy nagyon könnyű rotorokhoz G1-re lehet szükség. A tengelykapcsoló névleges fordulatszáma felett semmiféle kiegyensúlyozás nem segít, mert a határt magában a tárcsacsomagban lévő centrifugális feszültség adja. Ahol a munkapont a mennyezet közelében van, a célirányosan épített nagysebességű kialakítás az egyetlen ésszerű válasz.

Anyagok: rozsdamentes tokok, acél vagy alumínium agyak

A tárcsacsomag szinte mindig ausztenites rozsdamentes acélból készül, a 301 és 302 a gyakori választás a fáradási szilárdság és a korrózióállóság kombinációja miatt. A csapadékos keményedési fokozatok, például a 17-4 PH, ott jelennek meg, ahol nagyobb szilárdságra vagy magasabb hőmérsékleti képességre van szükség. A hub az, ahol az anyagválasztás követi az alkalmazást. A 6061-es vagy 7075-ös alumíniumötvözet agyak alacsonyan tartják a tehetetlenségi nyomatékot, ami számít a szervotengelyeken, ahol a forgó tömeg minden grammja növeli a motor méretét. Az 1045-ös vagy ötvözött minőségű acél agyak, gyakran fekete-oxidos kezeléssel, dominálnak a nehézipari és hosszú fesztávú hajtásoknál, és rozsdamentes agyakat használnak, ahol mosó- vagy tengeri légkör van jelen.

Az agy és a tengely közötti kapcsolat több figyelmet érdemel, mint általában. A kulcsos csatlakozás holtjátékot hoz létre, amelyet semmilyen nulla holtjátékú lemezcsomag nem tud kompenzálni, így a bilincs típusú agyak és a kulcs nélküli zárszerkezetek a szokásos specifikáció a pozicionálásnál és a nagy hátrameneti hajtásoknál. A felületkezelést nem a terhelés, hanem a környezet határozza meg: feketítés enyhén korrozív beltéri növényeknél, rozsdamentes vagy bevonatos vasalat kültéri és tengeri használatra.

RSK-CPNLT feketített lépcsős kettős membrános bilincscsatlakozó Korrózióálló feketített tengelykapcsoló szervo- és léptetőhajtásokhoz, kulcshornyal, 304-es rozsdamentes membránnal, 45#-os acél agyakkal, szorítócsavarokkal és nagy nyomatékmerevséggel. Termék megtekintése →

Helyszíntűrések: Ahol a jó tervezésből rossz telepítés lesz

A terepi kiegyenlítés gyakrabban változtatja a helyes tervezést helytelen telepítéssé, mint bármely más ok. A tárcsás tengelykapcsolók általános céljai a 0,5 fok alatti szöghiba és a 0,5-1,5 mm közötti tengelyirányú beállítás, de ezek a számok az adott mérethez és csomagoláshoz tartoznak, ezért inkább a szállító adatlapjából kell származniuk, mint a megszokásból. A beállítást hidegen kell ellenőrizni, és ahol a gép melegen működik, üzemi hőmérsékleten újra ellenőrizni, mert egy 100 mm-es fesztávon 2 mm-t megnövő tengely a padon tökéletesen beállított tengelykapcsoló teljes axiális ráhagyását felemészti.

Két szokás okoz aránytalan károkat. Az első a tengelykapcsoló csavarok segítségével két tengely összehúzása, ami tengelyirányban előfeszíti a csomagot, mielőtt a gép elindulna. A második csak a szöghibát méri, és figyelmen kívül hagyja a párhuzamos eltolást egy duplatárcsás egységen, ahol a távtartó mindkét csomagnál szögeltolódássá nagyítja azt. Kieső távtartó kiviteleknél a távtartót az összeszerelés során is alá kell támasztani, hogy súlya ne hajlítsa meg a csomagokat a csavarok meghúzása előtt.

Meghibásodási módok, amelyek ellen érdemes tervezni

A legtöbb üzem közbeni hiba kis számú felismerhető mintára vezethető vissza:

• Fáradási repedések, amelyek a tárcsalengőkarok csavarlyukaiból sugároznak, szinte mindig a névleges érték feletti tartós eltolódásnak, nem pedig a túlterhelésnek az eredménye.
• Bordás és lyuk megnyúlás, amelyet a mikromozgás okoz egy olyan ízületnél, amelynek előfeszítése elveszett.
• Meglazultak vagy hiányoznak a biztosítóanyák az átépítés után, ami újraelosztja a terhelést a többi csavar között.
• Az agy furatának megcsúszása a tengelyen a helytelen illeszkedés vagy a kellően szorosnak feltételezett kulcsos csatlakozás miatt.
• Korróziós korróziós vagy feszültségkorróziós repedések mosó-, part menti vagy vegyi atmoszférában.
• Torziós rezonancia, amelyet kétszeres vonalfrekvenciás nyomatékhullámozás, lapátátmeneti frekvenciák vagy fogaskerekek hálófrekvenciái gerjesztenek, ahol a tengelykapcsoló merevsége soha nem került be a hajtáslánc-modellbe.

Gyakorlati kiválasztási sorozat

Egy működőképes műveleti sorrend, akár tengelykapcsolót tervez, akár vásárol:

1. Számítsa ki a folyamatos nyomatékot a teljesítményből és a fordulatszámból: a nyomaték Nm-ben egyenlő a kW-ban megadott teljesítmény 9550-szerese osztva a fordulatszámmal (rpm).
2. Alkalmazzon olyan szerviztényezőt, amely tükrözi a hajtott gépet, jellemzően 1,5–2 sima terhelés esetén, és 2,5 vagy több a dugattyús vagy nagy ütésű üzemben.
3. Ellenőrizze az indítási, fékezési és leállási nyomatékokat a csúcsértékhez képest, ne a folyamatoshoz.
4. Rögzítse a működési sebességet, majd válassza ki azt a mérleg fokozatot, amelyet a sebesség ténylegesen megkövetel.
5. Állapítsa meg az igazi eltérést: szögletes, párhuzamos és axiális, hideg és meleg, beleértve a két gép közötti gyártási tűréseket.
6. A tengelykapcsoló merevsége segítségével alakítsa át az eltérést reakcióerővé, és adja hozzá a csapágyterheléshez.
7. Erősítse meg a furatot, a kerékagy típusát, a kulcshorony- vagy bilincscsatlakozást, a távtartó hosszát és a rendelkezésre álló borítékot.
8. Ellenőrizze a környezetet: hőmérséklet, nedvesség, vegyszerek és a mosás gyakorisága.

Mi tartozik a vizsgálathoz

Az a beszállító, aki csak furatot és nyomatékot kér, nem értette meg az Ön meghajtását, és a visszaérkező árajánlat inkább katalógusszám lesz, semmint megoldás. Küldje el a folyamatos és csúcsnyomatékot, a fordulatszámot és a munkaciklust, mindhárom beállítási eltérést, a környezeti és üzemi hőmérsékletet, a korróziónak való kitettséget, a rendelkezésre álló borítékot, a furatot és a csatlakozás típusát, valamint a mérleg fokozatát, ha a fordulatszám magas. Ez a nyolc elem jelenti a különbséget egy olyan tengelykapcsoló között, amely csendesen túléli a mellette lévő csapágyakat, és egy olyan tengelykapcsoló között, amely ütemezett fogyóeszközzé válik.

Ha ugyanazon az üzemen több tengelykapcsoló típus is működik, a szervo membrános egységektől a nehéz fogaskerekes tengelykapcsolókig, a DIN tengelykapcsoló típusokat és szabványokat lefedő általános kiválasztási hivatkozás hasznos kísérője egyetlen árajánlatnak, mert a jelölt tervek összehasonlítását szóbeli helyett konkrétabbá teszi.

DIN tengelykapcsoló típusok, szabványok és kiválasztási útmutató