Tipos de acoplamientos de eje son los enlaces mecánicos que unen un eje motriz con un eje conducido para que el par se transmita limpiamente mientras se absorben los pequeños desalineamientos que toda instalación real tiene. Elegir el equivocado se manifiesta después como una araña roída, dientes de engranaje gastados o una falla de rodamiento que se atribuye a todo menos al acoplamiento.
Cada acoplamiento equilibra la transmisión de par, la tolerancia a desalineamientos paralelos, angulares y axiales, y, en los diseños flexibles, el amortiguamiento de choques torsionales. Los acoplamientos rígidos ofrecen cero cumplimiento y exigen una alineación casi perfecta.
Los acoplamientos flexibles sacrifican algo de rigidez por tolerancia a la desalineación, y cuánto tolera cada tipo, además de cuánto juego (holgura rotacional libre antes de que el par se transmita en la nueva dirección) presenta, diferencia los diseños de mandíbula, engranaje, rejilla y disco.
Una mala alineación láser del eje o una condición de pie blando agotan rápidamente el presupuesto de desalineación de cualquier acoplamiento, así que la elección del acoplamiento amortigua la desalineación residual en lugar de sustituir la disciplina de alineación.
Dos cubos con mandíbulas entrelazadas comprimen una araña de goma o poliuretano entre ellos. Los diseños estándar de mandíbula recta típicamente toleran alrededor de 0,5 a 1 grado de desalineación angular y aproximadamente 0,010 a 0,015 in de desplazamiento paralelo, con algunos diseños mayores en corte valorados por encima.
Las mandíbulas de perfil recto presentan holgura inherente por el juego entre mandíbula y araña; las arañas de encaje curvo reducen esa holgura, y los cubos de tipo abrazadera proporcionan una holgura casi nula, por eso las variantes con abrazadera se especifican en accionamientos servomotor o en inversiones frecuentes.
La dureza (durómetro) de la araña determina la compensación entre par y amortiguación: los elastómeros más blandos amortiguan mejor pero soportan menos par y se degradan más rápido por el calor.
Dientes externos coronados en cada cubo engranan con dientes internos en una manga, y la coronación permite que los dientes basculen para acomodar la desalineación angular mientras transmiten el par completo a través del engranaje.
Un engranaje estándar soporta del orden de 1,5 grados de desalineación angular; formas de diente especialmente coronadas empujan mallas individuales más allá, normalmente con una reducción de la capacidad de par.
Los acoplamientos de engranaje funcionan con holgura intencional en los flancos de los dientes, pequeña cuando son nuevos y creciente a medida que los dientes se desgastan, por lo que necesitan lubricación periódica y son menos adecuados para inversiones frecuentes que un diseño de baja holgura.
Debido a que muchos dientes comparten la carga a la vez, los acoplamientos de engranaje manejan pares y velocidades muy altos en un envolvente compacto, comunes en compresores y accionamientos de molino.
Una rejilla metálica flexible se enhebra a través de ranuras en ambos cubos bajo una cubierta engrasada. La rejilla se flexiona para absorber simultáneamente desalineamiento angular, paralelo y axial, con la combinación admisible especificada por tamaño de carcasa, los tamaños mayores tolerando más de cada uno.
Existe cierto juego por el juego rejilla‑ranura, generalmente menor que en un diseño de mandíbula recta, y la acción elástica de la rejilla añade un amortiguamiento útil frente a los choques.
La construcción totalmente metálica ofrece gran capacidad de par y buena tolerancia a choques y sobrecargas momentáneas, por eso los acoplamientos de rejilla aparecen en compresores y trituradoras con carga cíclica. Al igual que los acoplamientos de engranaje, requieren lubricación periódica e inspección de la cubierta.
Una pila de discos metálicos delgados y contorneados atornillados alternativamente a cada cubo transmite el par sin elastómero, dientes de engranaje ni elemento de rejilla que pueda desgastarse.
Un solo paquete de discos absorbe desalineación angular, típicamente una fracción de grado, además de un desplazamiento axial limitado; el desplazamiento paralelo requiere un diseño de doble paquete de discos con un espaciador, ya que un paquete no puede absorber el desplazamiento por sí solo.
Los acoplamientos de disco son inherentemente sin holgura, ya que el par circula a través de discos sólidos atornillados sin espacio de juego, lo que los convierte en el estándar para servos, turbomáquinas de alta velocidad y reversos de par precisos.
No necesitan lubricación y toleran bien altas velocidades, pero toleran menos desalineación continua que un acoplamiento de mandíbula o rejilla, por lo que exigen una alineación inicial más precisa.
El juego rara vez importa en un accionamiento estable y unidireccional, pero importa mucho en cualquier cosa que arranque, pare, invierta o cruce el cero de par repetidamente, ya que cada paso por la holgura es un pequeño impacto.
Suficientes ciclos aflojan los ajustes de los cubos y aparecen como vibración inexplicada, a veces señalada primero por seguimiento de la severidad de la vibración .
Un accionamiento que invierte o indexa con frecuencia está más seguro con un acoplamiento de disco sin holgura que con un engranaje estándar o un diseño de mandíbula recta.
| Característica del accionamiento | Acoplamiento a favorecer |
|---|---|
| Bomba, ventilador o transportador general con desalineación moderada | Mandíbula (elastómero) |
| Alto par, alta velocidad, espacio compacto | Engranaje |
| Carga por choque o par cíclico | Rejilla |
| Servo, indexado de precisión, inversiones frecuentes | Disco/diafragma |
Además de la desalineación y el juego, verifique el factor de servicio del fabricante para el equipo conducido, confirme el ajuste de diámetro y la separación de ejes, y verifique la clasificación de velocidad, ya que los diseños elastoméricos y de rejilla tienen límites de velocidad más bajos que los acoplamientos de disco totalmente metálicos.
Dimensionar acoplamientos únicamente según el par de la placa de características sin margen de factor de servicio es una causa raíz común de fallos prematuros, a menudo rastreada hasta modos de falla de rodamientos que empezaron como desgaste del acoplamiento que nadie revisó después del último reensamblaje.
El desgaste del acoplamiento es una pérdida de acumulación lenta que es fácil pasar por alto entre inspecciones programadas.
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Los acoplamientos de disco son inherentemente sin holgura porque el par se transmite a través de discos metálicos sólidos atornillados sin espacio de juego. Los acoplamientos de mandíbula con ajuste por abrazadera o encaje también pueden alcanzar holgura casi nula, pero los diseños estándar de mandíbula recta y los acoplamientos de engranaje tienen holgura incorporada por diseño.
Sí. Los dientes necesitan grasa u aceite para controlar la fricción y el desgaste en la malla, y las juntas deben inspeccionarse periódicamente, ya que la pérdida de lubricante acelera el desgaste de los dientes y aumenta la holgura con el tiempo. Por el contrario, los acoplamientos de disco no necesitan lubricación en absoluto.
Los acoplamientos de mandíbula toleran ambas, pero los valores difieren según el tamaño: típicamente una fracción de grado hasta aproximadamente un grado de desalineación angular junto con aproximadamente 0,010 a 0,015 in de desplazamiento paralelo en tamaños estándar. Siempre compruebe la clasificación del fabricante específica en lugar de asumir valores genéricos.
Los acoplamientos de rejilla generalmente soportan mayor par y absorben mejor los choques que un acoplamiento de mandíbula elastomérico de tamaño similar, porque la rejilla totalmente metálica no se degrada por el calor o sobrecargas repetidas como puede hacerlo una araña de caucho. La compensación es que los acoplamientos de rejilla requieren lubricación periódica, cosa que un acoplamiento de mandíbula no necesita.
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