Tengelykapcsoló kiválasztásának számítása: A hajtótengely-tengelykapcsolók megfelelő méretezése

Egy 55 kW-os szállítószalag motor egy héten belül háromszor lekapcsolja a túlterhelési relét, és a karbantartó csapat a második ellenőrzéskor repedt tengelykapcsoló-agyat talál. A szokásos válasz az, hogy újra megrendelik ugyanazt a tengelykapcsolót, de a kiváltó ok gyakran olyan választás, amelyet soha nem ellenőriztek a tényleges feladathoz képest. Ennek a helyzetnek a megelőzésére létezik tengelykapcsoló-kiválasztási számítás: a motor teljesítményét, fordulatszámát, tengely geometriáját és terhelési karakterét alakítja át tervezési nyomatékértékké, és ez az érték jelzi, hogy a tengelykapcsoló alkalmas-e az adott alkalmazásra.

Miért az első lépés a tengelykapcsoló kiválasztásának kiszámítása?

A hibás számítás két irányban meghiúsul. Az alulméretezett tengelykapcsoló végül megreped, elhasználódik vagy elveszíti rugalmas elemeit, mert hosszabb ideig a névleges nyomatékkapacitása felett működik. A túlméretezett tengelykapcsoló biztonságosnak tűnik, de különböző büntetésekkel jár: nagyobb forgási tehetetlenség, nagyobb burkolat, amely bonyolítja a telepítést, magasabb költségek és néha további kiegyensúlyozatlanság nagy sebességnél. A cél nem az, hogy a katalógusban a legnagyobb modellt válasszuk, hanem a legkisebbet, amely elfogadható biztonsági ráhagyással megfelel minden nyomaték-, furat-, fordulatszám- és elmozdulási határértéknek.

A kalkuláció a beszerzési fegyelmet is védi. Amikor a csatolás a katalógusból kizárólag a tengelyméret alapján van kiválasztva, a tervezési nyomatékot soha nem erősítik meg. Ha szerviztényezővel, de eltolódási ellenőrzés nélkül választják, akkor is előfordul idő előtti kopás. A számok következetes sorrendben való futtatása – nyomaték, szerviztényező, geometria, sebesség, eltolódás, környezet – a különbség az egyszer beszerelt tengelykapcsoló és a többszörösen cserélt tengelykapcsoló között a berendezés élettartama során.

1. lépés: Számítsa ki a névleges nyomatékot

A tengelykapcsoló-kiválasztás számításának kiindulópontja az üzemi fordulatszámon átvitt állandósult nyomaték. Metrikus egységekben:

Ta = 9550 × P / n

ahol Ta a névleges nyomaték N·m-ben, P az átvitt teljesítmény kilowattban, n pedig a tengely fordulatszáma percenkénti fordulatszámban. Az angolszász mértékegységben az egyenérték T = 5252 × LE / RPM, a nyomaték lb·ft-ban. Egy 55 kW-os, 1475 ford./perc sebességgel működő motornál Ta = 9550 × 55 / 1475 ≈ 356 N·m. Ez az alapérték, amelyet minden következő lépés módosít.

2. lépés: Alkalmazzon szerviztényezőt a tervezési nyomaték eléréséhez

A valódi meghajtók nem működnek tökéletesen állandó terhelés mellett. Az indítási nyomaték, a terhelési tüskék, a gyakori megfordítások és a folyamat egyenetlenségei mind az állandósult érték feletti nyomatékcsúcsokat hoznak létre. A csúcsok rögzítésének szabványos módja a K szerviztényező. A tervezési nyomaték a következő lesz:

Td = Ta × K

Az alábbi táblázat összefoglalja a jellemző szerviztényezőket a gyakori hajtott géposztályokhoz.

Két gyakorlati szempont. Először is, a szerviztényező megszorozza a névleges nyomatékot; nem helyettesíti a csúcsnyomaték közvetlen ellenőrzését, ha az alkalmazás ismert maximális értéket ad meg. Másodszor, ha a vezető belső égésű motor, nem pedig villanymotor, a legtöbb tengelykapcsoló-gyártó azt javasolja, hogy a K értéket 0,25-0,5-re emelje, mivel a motor nyomatékátadása szabálytalanabb.

Erős ütési igénybevételeknél, ahol a tervezett nyomaték eléri a nagy értékeket, a tengelykapcsoló családnak bizonyított nyomatékkapacitást és szerkezeti tartalékot kell biztosítania. A dobos fogaskerekes tengelykapcsolók általános megoldást jelentenek a kohászati ​​és bányászati ​​hajtásokban.

GB dobfogaskerekes tengelykapcsoló nagy teherbírású lökésszerű terhelésekhez Ez az MCC Heavy Industry dobfogaskerekes tengelykapcsolója robusztus nyomatékkapacitást és ütésállóságot biztosít, így megbízható választás a kohászati és bányászati hajtásokhoz, ahol a tervezett nyomaték eléri a magas értékeket. Termék megtekintése →

3. lépés: Ellenőrizze a tengely átmérőjét, furatát és reteszhornyának határait

A nyomaték határozza meg a terhelést, de a tengely határozza meg a geometriát. Minden tengelykapcsoló modellnek van egy szabványos furattartománya, és mindkét tengelyátmérőnek ezen belül kell lennie. Ha a tengely közel van egy modell furattartományának felső széléhez, akkor általában akkor is szükség van a következő méretre, ha a nyomatékszámítás lehetővé tenné egy kisebb modell használatát. Ez az egyik leggyakoribb geometria-vezérelt frissítés a csatoláskiválasztás számításában.

A kulcsos csatlakozások is figyelmet érdemelnek. Irányváltós vagy nagy nyomatékú alkalmazásoknál általában elegendőek a szabványos kulcsméretek, de a reteszhorony nyírófeszültségét ellenőrizni kell, amikor a tengelykapcsoló a katalógus határértékéhez közeli nyomatékot továbbítja. Függőleges vagy erős vibrációjú telepítés esetén olvassa el a gyártó útmutatásait az agy befogásáról és az axiális rögzítésről.

4. lépés: Értékelje az eltolódást, a sebességet és a környezetet

A megmunkált tengelyek soha nincsenek tökéletesen egy vonalban, és a tengelykapcsoló az az alkatrész, amely elnyeli a maradék elmozdulást. Három értéket kell számszerűsíteni: a szögeltérést fokban, a párhuzamos eltolást milliméterben és a tengelyirányú elmozdulást milliméterben. Minden tengelykapcsoló-család eltérően kezeli ezt a három alkatrészt, így az eltérési követelmények gyakran meghatározzák a tengelykapcsoló típusát a végső méret kiválasztása előtt.

A membráncsatlakozások például mérsékelt szög- és párhuzamos eltolódást tesznek lehetővé, miközben nagy torziós merevséget biztosítanak, és nincsenek kopó alkatrészek. Nagy sebességű és precíziós hajtásokhoz alkalmasak, ahol a kenés korlátozott. Az egytárcsás rugalmas membrános tengelykapcsoló lefedi a legtöbb szabványos motor-gép csatlakozást, míg a duplatárcsás vagy köztes tengelyes változatok hosszabb fesztávokat és nagyobb eltolásokat kezelnek.

DMA egytípusú elasztikus membrános csatolás precíziós meghajtókhoz Ez a membrános tengelykapcsoló nagy csavarási merevséget, nulla holtjátékot és kenésmentes működést kínál, és olyan nagy sebességű precíziós rendszerekhez illeszkedik, ahol mérsékelt beállítási eltérés-kompenzáció és minimális karbantartás szükséges. Termék megtekintése →

A sebesség a következő korlát. A legnagyobb megengedett sebesség a tengelykapcsoló külső átmérőjétől és a kiegyensúlyozás minőségétől függ. Egy nagy elasztomer tengelykapcsoló lehet elegendő nyomatékú, de sebességkorlátozott, mert rugalmas eleme centrifugális erő hatására deformálódik. A hajtómű- és membrántengelykapcsolókat is ellenőrizni kell a katalógusban megadott sebességkorlátozások alapján, beleértve a sebességtúllépés beállítását is, ahol alkalmazható.

A környezeti feltételek befolyásolják az anyagválasztást. Az elasztomer elemek a polimertől függően jellemzően 80-120 °C-os felső hőmérsékleti határértékkel rendelkeznek, míg a fémből készült tengelykapcsolók jóval magasabb hőmérsékletet tolerálnak. Poros, párás vagy vegyileg agresszív légkörben a kenési intervallum és a karbantartáshoz való hozzáférés nem utólagos döntés, hanem kiválasztási kritérium.

5. lépés: Hasonlítsa össze a csatolási típusokat, és erősítse meg a végső választást

Miután rögzítették a tervezési nyomatékot, a furatméretet, a fordulatszámot, az eltolódást és a környezeti határértékeket, a tengelykapcsoló-család bekerülhet a listára. Az alábbi táblázat összefoglalja az ipari hajtásokban használt főbb kategóriákat.

Az elektromos motorral hajtott általános gépeknél az elasztomer tengelykapcsolók jó csillapítást, egyszerű telepítést és minimális karbantartást biztosítanak. A szilva alakú elasztikus tengelykapcsoló például elnyeli a vibrációt és tolerálja a kis eltolódásokat, ami praktikus alapértelmezéssé teszi a ventilátorok, szivattyúk és könnyű szállító rendszerek számára.

MC szilva alakú rugalmas tengelykapcsoló általános gépekhez Sokoldalú elasztomer tengelykapcsoló rezgéscsillapítóval és egyszerű telepítéssel, ideális ventilátorokhoz, szivattyúkhoz és fényszállító rendszerekhez. Széles nyomaték- és fordulatszám-tartománya különféle motoros alkalmazásokhoz alkalmas. Termék megtekintése →

A tengelykapcsoló család kiválasztása után erősítse meg a modellt a tervezett nyomaték és a tényleges furatméretek beírásával a gyártó katalógusába. A modell névleges nyomatékának egyenlőnek vagy nagyobbnak kell lennie Td-vel, és a furattartománynak mindkét tengelyátmérőt el kell fogadnia. Emelési és darus alkalmazásoknál ellenőrizze azt is, hogy a féktárcsát vagy a féktárcsát be kell-e építeni a tengelykapcsolóba.

Gyakori hibák a tengelykapcsoló-kiválasztás számításánál

• Névleges nyomaték használata szerviztényező nélkül. Ez a vezető oka az ütésekkel terhelt berendezések idő előtti meghibásodásának.
• Kiválasztás csak tengelyátmérő alapján. A furathoz illeszkedő tengelykapcsoló jóval a szükséges névleges nyomaték alatt lehet.
• A maximális sebesség figyelmen kívül hagyása. Egyes elasztomer és fogaskerekes tengelykapcsolók forgatónyomaték-megfelelőek, de fordulatszám- nem megfelelőek.
• Egyetlen eltolódási érték alkalmazása minden tengelykapcsoló típusra. A szög-, párhuzamos- és axiális kapacitások minden termékcsaládnál függetlenek.
• Figyelmen kívül hagyva a fékkerék vagy a féktárcsa követelményeit az emelőberendezésekben.
• Egy azonos megjelenésű gép csatolási kódjának újrafelhasználása a tényleges hajtásparaméterek megerősítése nélkül.

A gyakorlatban a tengelykapcsoló kiválasztásának számítása nem helyettesíti a gyártó katalógusát. Meghatározza, hogy mit kell keresni a katalógusban: a tervezési nyomatékértéket, a furattartományt, a sebességkorlátozást és az eltolódási kapacitást. A teljes sorozat a következőképpen foglalható össze:

1. Számítsa ki a névleges nyomatékot a teljesítmény és a fordulatszám alapján.
2. Alkalmazza a szerviztényezőt a tervezési nyomaték eléréséhez.
3. Ellenőrizze a tengely átmérőjét, a furattartományt és a reteszhorony határait.
4. Erősítse meg a sebességet, az eltolódást és a környezeti korlátozásokat.
5. Válassza ki a tengelykapcsoló családot, és erősítse meg a katalógusmodellt a Td-vel.

Ha ezeket a számokat rögzítették, a modellek összehasonlítása egyszerűbbé válik, és jelentősen csökken a korai terepi meghibásodás kockázata.

Ha a feladat a szabványos katalógus tartományokon kívül esik – szokatlan furat, hosszú fesztáv, amely közbenső tengelyt igényel, vagy speciális fékkonfiguráció –, a helyes megközelítés az, ha egy tapasztalt tengelykapcsoló-gyártót hagyunk átnézni a teljes meghajtási burkolatot. A konzervatív bemeneti értékekkel történő számítás először lerövidíti a mérnöki vitát, és kiszámíthatóbbá teszi az átfutási időt. A megfelelő tengelykapcsoló kiválasztására vonatkozó útmutató további alkalmazási szempontokat is tartalmaz, és a szakosodott gyártóval való együttműködés előnyei a végső érvényesítési lépésre vonatkoznak.