Rodzaje sprzęgieł wałowych to połączenia mechaniczne łączące wał napędowy z wałem napędzanym, tak aby moment obrotowy był przenoszony czysto, a jednocześnie pochłaniane były niewielkie niedokładności ustawienia występujące w każdej rzeczywistej instalacji. Błędny wybór sprzęgła ujawnia się później jako zniszczona wkładka (spider), zużyte zęby kół zębatych lub awaria łożyska, za którą obwinia się wszystko inne niż samo sprzęgło.
Każde sprzęgło równoważy przenoszenie momentu obrotowego, tolerowanie przesunięć równoległych, kątowych i osiowych oraz, w konstrukcjach elastycznych, tłumienie udarów skrętnych. Sprzęgła sztywne nie mają żadnej podatności i wymagają niemal perfekcyjnego ustawienia.
Sprzęgła elastyczne kosztem części sztywności oferują większą tolerancję niedokładności ustawienia; to, ile każda konstrukcja toleruje oraz ile luzu (swobodnego obrotu przed przeniesieniem momentu w nowym kierunku) ma, odróżnia konstrukcje szczękowe, zębate, kratkowe i tarczowe.
Słabe laserowe ustawienie wałów lub efekt „soft-foot” szybko wyczerpują budżet tolerancji każdego sprzęgła, więc wybór sprzęgła ma za zadanie buforować resztkowe niedokładności, a nie zastępować dyscypliny ustawiania.
Dwa piasty z zazębiającymi się szczękami ściskają pomiędzy sobą gumową lub poliuretanową wkładkę (spider). Standardowe proste szczęki zwykle tolerują około 0,5, 1° niedokładności kątowej i w przybliżeniu 0,010, 0,015 cala przesunięcia równoległego, przy czym niektóre większe konstrukcje ścinane mają wyższe dopuszczenia.
Proste szczęki mają wbudowany luz wynikający ze szczeliny między szczęką a wkładką; szczęki o kształcie wypukłym z wciskanymi wkładkami zmniejszają ten luz, a piasty z zaciskiem dają niemal zerowy luz, dlatego wersje takie stosuje się w napędach serwo lub często odwracających kierunek obrotu.
Twardość wkładki (durometer) ustala kompromis między przenoszonym momentem a tłumieniem: miększe elastomery lepiej tłumią, ale przenoszą mniejszy moment i szybciej degradują się od ciepła.
Koronowane zęby zewnętrzne na każdej piaście zazębiają się z zębami wewnętrznymi w tulei, a koronowanie pozwala zębom „kołysać się”, żeby dostosować się do niedokładności kątowej, jednocześnie przenosząc pełny moment przez zazębienie.
Standardowe zazębienie radzi sobie w granicach około 1,5° niedokładności kątowej; specjalnie koronowane kształty zębów pozwalają na większe wychylenia poszczególnych zazębień, zwykle z obniżeniem dopuszczalnego momentu.
Sprzęgła zębate pracują z zamierzonym luzem na bokach zębów, małym gdy są nowe i rosnącym wraz z zużyciem, dlatego wymagają okresowego smarowania i mniej nadają się do częstych zmian kierunku niż konstrukcje o niskim luzie.
Ponieważ wiele zębów dzieli obciążenie jednocześnie, sprzęgła zębate przenoszą bardzo wysokie momenty i prędkości w zwartej obudowie, często stosowane w sprężarkach i napędach młynów.
Elastyczna metalowa kratka przewleka się przez szczeliny w obu piastach pod osłoną wypełnioną smarem. Kratka ugina się, aby jednocześnie pochłaniać niedokładności kątowe, równoległe i osiowe, przy czym dopuszczalna kombinacja określana jest według rozmiaru ramy, większe rozmiary tolerują większe odchyłki.
Istnieje pewien luz wynikający ze szczeliny kratki w rowku, zazwyczaj mniejszy niż w konstrukcji ze szczękami prostymi, a sprężynująca akcja kratki dodaje użytecznego tłumienia udarów. Całometalowa konstrukcja daje dużą zdolność przenoszenia momentu i dobrą tolerancję na udary oraz chwilowe przeciążenia, dlatego sprzęgła kratkowe stosuje się w sprężarkach i kruszarkach przy obciążeniach cyklicznych. Podobnie jak sprzęgła zębate, wymagają okresowego smarowania i kontroli osłony.
Stos cienkich, profilowanych stalowych tarcz przykręconych naprzemiennie do każdej piasty przenosi moment bez elastomerów, zębów czy elementów kratkowych, które mogłyby się zużywać.
Pojedynczy pakiet tarcz radzi sobie z niedokładnością kątową, zwykle ułamkiem stopnia, oraz z ograniczonym luzem osiowym; przesunięcie równoległe wymaga konstrukcji z dwoma pakietami tarcz i dystansem, ponieważ jeden pakiet sam nie absorbuje przesunięcia równoległego.
Sprzęgła tarczowe są z natury bezluzowe, ponieważ moment przenoszony jest przez pełne, przykręcone tarcze bez szczelin, co czyni je standardem dla napędów serwo, wysokoprędkościowych turbin i aplikacji wymagających precyzyjnego odwracania momentu. Nie wymagają smarowania i dobrze tolerują wysokie prędkości, ale tolerują mniejsze ciągłe niedokładności ustawienia niż sprzęgła szczękowe lub kratkowe, więc wymagają dokładniejszego pierwotnego ustawienia.
Luz rzadko ma znaczenie w napędzie jednostronnym i stałym, ale ma ogromne znaczenie w każdym układzie, który często startuje, zatrzymuje się, zmienia kierunek lub przechodzi przez zerowy moment, ponieważ każde przejście przez szczelinę to mały impuls.
Wystarczająco dużo cykli poluzowuje dopasowania piast i objawia się jako niewyjaśnione drgania, czasem wykrywane najpierw przez analizę trendów nasilenia drgań . Napęd, który często się odwraca lub pozycjonuje skokowo, jest bezpieczniejszy ze sprzęgłem tarczowym bez luzu niż ze standardowym sprzęgłem zębatym lub prostym szczękowym.
| Charakterystyka napędu | Sprzęgło preferowane |
|---|---|
| Ogólne pompy, wentylatory lub przenośniki przy umiarkowanej niedokładności ustawienia | Sprzęgło szczękowe (elastomerowe) |
| Wysoki moment, duża prędkość, zwarta obudowa | Sprzęgło zębate |
| Obciążenia udarowe lub momenty cykliczne | Sprzęgło kratkowe |
| Serwo, precyzyjne indeksowanie, częste odwracanie kierunku | Sprzęgło tarczowe/membranowe |
Poza niedokładnościami ustawienia i luzem sprawdź współczynnik serwisowy producenta dla napędzanego urządzenia, potwierdź dopasowanie otworu i rozstawu wałów oraz zweryfikuj dopuszczalną prędkość, ponieważ konstrukcje elastomerowe i kratkowe mają niższe limity prędkości niż całometalowe sprzęgła tarczowe. Sprzęgła dobrane jedynie do momentu tabliczkowego bez marginesu współczynnika serwisowego są częstą przyczyną wczesnych awarii, często prowadzącą do trybów awarii łożysk, które zaczęły się od zużycia sprzęgła, którego nikt nie sprawdził po ostatnim remoncie.
Zużycie sprzęgła to powolny proces, łatwy do przeoczenia między przeglądami. Fabrico odczytuje stan maszyn i OEE z linii i automatycznie kieruje zlecenie pracy, gdy wykryje wczesne oznaki zużycia sprzęgła lub niedokładności ustawienia, używając wizji komputerowej do wychwycenia tego, czego nie wykrywają czujniki, na platformie zbudowanej w UE z przechowywaniem danych w UE oraz certyfikatami ISO 27001, 20000-1 i 9001. Zarezerwuj demo Fabrico.
Sprzęgła tarczowe są z natury bezluzowe, ponieważ moment przenoszony jest przez pełne, przykręcone metalowe tarcze bez szczeliny. Piasty zaciskowe i wciskane wersje sprzęgieł szczękowych także mogą osiągać niemal zerowy luz, ale standardowe sprzęgła ze szczękami prostymi i sprzęgła zębate mają z założenia luz konstrukcyjny.
Tak. Zęby potrzebują smaru lub oleju, aby kontrolować tarcie i zużycie w zazębieniu, a uszczelnienia wymagają okresowej kontroli, ponieważ utrata smaru przyspiesza zużycie zębów i zwiększa luz z upływem czasu. Sprzęgła tarczowe natomiast w ogóle nie wymagają smarowania.
Sprzęgła szczękowe tolerują oba rodzaje, ale wartości różnią się zależnie od rozmiaru: zwykle ułamek do około jednego stopnia niedokładności kątowej oraz około 0,010, 0,015 cala przesunięcia równoległego w standardowych rozmiarach. Zawsze sprawdź konkretne dane producenta, zamiast polegać na założeniach.
Sprzęgła kratkowe zazwyczaj przenoszą wyższy moment i lepiej pochłaniają udary niż elastomerowe sprzęgło szczękowe o podobnym rozmiarze, ponieważ cały metalowy element kratki nie degraduje się pod wpływem ciepła lub powtarzalnych przeciążeń tak jak gumowa wkładka. Kosztem tego jest konieczność okresowego smarowania, którego sprzęgło szczękowe nie wymaga.
Zaloguj
Blog
