Объяснение мембранных муфт: конструкция, пределы смещения и применение

Циркуляционный насос нефтехимической промышленности каждые девять месяцев терял зубчатую муфту. Основной причиной был выходной фланец двигателя, расположенный на 1,2 мм выше впускного отверстия насоса, что вполне соответствует допускам холодного выравнивания, но разрушительно для смазанных зубьев шестерни при 3600 об / мин. Специалисты по техническому обслуживанию перешли на двухдиафрагменную муфту с проставкой, и интервал замены увеличился до четырех лет. Такой результат типичен: диафрагменные муфты выходят из строя реже, потому что у них нет зубьев, которые можно было бы изнашивать, смазки, которая могла бы теряться, и эластомера, который мог бы стареть.

Как работает мембранная муфта

Мембранная муфта передает крутящий момент через тонкий металлический диск или пакет тонких дисков, поочередно прикрепленных болтами к ведущему и ведомому фланцам. Когда начинается вращение, путь крутящего момента проходит через диафрагму при сдвиге и растяжении вокруг окружности болта. Диск упруго деформируется, поглощая угловые и осевые перемещения, что делает муфту гибкой.

Полный узел обычно содержит левую ступицу, пакет диафрагм, проставочный вал, второй пакет диафрагм и правую ступицу. Распорный вал позволяет муфте перекрывать зазор между двумя машинными валами, а также является элементом, позволяющим создавать конструкции с двойным изгибом.

Почти каждое решение по мембранному соединению регулируется двумя правилами. Во-первых, один комплект диафрагм компенсирует только угловое смещение. Если машина имеет параллельное смещение вала, вам понадобятся два набора диафрагм, расположенных на расстоянии друг от друга, поскольку эта комбинация создает плавающую центральную секцию, которая преобразует смещение в угловое отклонение. Во-вторых, поскольку крутящий момент передается через болтовые соединения с предварительным натягом, мембранные муфты по своей сути не имеют люфта.

Конструкции с одной и двумя мембранами

Это различие имеет большее значение, чем допускают большинство сравнений в таблицах данных. Однодиафрагменная муфта жесткая во всех направлениях, кроме осевого и углового. Он подходит для моноблочных двигателей, энкодеров и датчиков крутящего момента, валы которых соосны с точностью до долей миллиметра. Двухдиафрагменный агрегат является правильным выбором, когда вам необходимо принять измеренное смещение и при этом плавно передавать крутящий момент.

Одинарные мембранные пакеты из высокопрочного алюминиевого сплава сохраняют низкую инерцию, что важно для сервоосей и столов позиционирования. Эта конфигурация доступна с зажимными ступицами в компактном диапазоне диаметров.

RSK-CPSM Алюминиевая одномембранная муфта с зажимными втулками В этой муфте используется высокопрочная втулка из алюминиевого сплава и диафрагма из нержавеющей стали 304. Его низкая инерция и высокая жесткость крутящего момента подходят для сервоосей и столов позиционирования, требующих точного управления вращением. Посмотреть продукт →

Когда трансмиссия имеет параллельное смещение, которое невозможно устранить, алюминиевая двухмембранная муфта является практичным решением для компактных шпинделей с ЧПУ и осей станков.

RSK-CPLF Алюминиевая двухмембранная муфта для шпинделей с ЧПУ Эта муфта с коротким зажимом, втулкой из алюминиевого сплава и диафрагмами из нержавеющей стали обеспечивает параллельное смещение в компактных шпинделях с ЧПУ и осях станков, обеспечивая точное управление серводвигателями и шаговыми двигателями. Посмотреть продукт →

Где мембранные муфты зарабатывают себе на жизнь

Мембранные муфты являются стандартными во вращающемся оборудовании, где простои обходятся дорого, а скорости высоки. Наиболее распространенной функцией является турбомашиностроение: паровые и газовые турбины, центробежные компрессоры и большие технологические насосы. Эти машины вращаются со скоростью тысячи оборотов в минуту, при нагревании вырастают на несколько миллиметров и не выносят муфты, требующей внимания между капитальными ремонтами. Стальная мембранная муфта с двумя гибкими пакетами и проставкой подходит для всех этих условий без смазки.

Однако область применения шире, чем турбины. На высокоскоростных испытательных стендах используются мембранные муфты между приводным двигателем и моментным фланцем, где нулевой люфт и стабильная степень балансировки имеют большее значение, чем допустимый крутящий момент. Вспомогательные приводы морских судов используют их там, где атмосфера морской воды может воздействовать на смазанные муфты. Что касается точности, то в серворедукторах, шарико-винтовых передачах и шпинделях с ЧПУ используются небольшие алюминиевые мембранные муфты, поскольку они не создают люфта и сохраняют низкую инерцию.

Для работы испытательной камеры на скоростях до 10 000 об/мин специальная высокоскоростная мембранная муфта уравновешивает несколько пакетов мембран с жесткими производственными допусками и документально подтвержденной степенью балансировки для устойчивой работы на высоких скоростях.

Критерии выбора и распространенные ошибки в спецификациях

Выберите мембранную муфту, определив шесть параметров, прежде чем просматривать каталог:

1. Крутящий момент: используйте пиковый крутящий момент или крутящий момент перегрузки, а не только номинальный крутящий момент двигателя, и применяйте коэффициент запаса прочности от 1,5 до 2 для циклических нагрузок.
2. Несоосность: измерять значения углов и смещений при рабочей температуре и учитывать термический рост корпусов машин.
3. Скорость: подтвердите максимальное число оборотов муфты и степень балансировки относительно самой высокой постоянной скорости, на которой будет двигаться поезд.
4. Осевое перемещение: Учитывайте расширение вала и выбирайте конструкцию с двойным изгибом и проставкой, если ход превышает несколько десятых миллиметра.
5. Отверстие и крепление: выбрать между ступицами с зажимом и ступицами со шпонками; Ступицы зажимов упрощают установку и устраняют люфт шпонки.
6. Окружающая среда: Температура, влажность и химические вещества для промывки определяют семейство материалов, обычно это алюминий или нержавеющая сталь.

Повторяются две ошибки спецификации. Во-первых, это занижение максимального крутящего момента: муфта, которая статически выдерживает 1000 Н·м, может не выдержать циклический крутящий момент 500 Н·м при 6000 об/мин в течение неопределенного времени, поскольку диафрагма выходит из строя из-за усталости, а не из-за статической перегрузки. Во-вторых, игнорирование осевой жесткости. В машине с моноблочной муфтой аксиально-жесткая муфта может оказывать значительное воздействие на подшипники оборудования при термическом увеличении валов, поэтому указанное осевое перемещение должно быть согласовано с фактическим тепловым ростом.

Сравнение мембранных муфт с зубчатыми и эластомерными конструкциями

Мембранные муфты обычно конкурируют с зубчатыми и эластомерными муфтами.

Зубчатые муфты обеспечивают больший крутящий момент в зависимости от размера и допускают большее перекос, но им нужна смазка, их зазор постоянно увеличивается по мере износа зубьев, и они требуют дисциплинированного обслуживания. Эластомерные муфты недорогие и щадящие, но они смягчают трансмиссию, снижают собственные частоты и быстрее изнашиваются при постоянном крутящем моменте. Между ними находится мембранная муфта: отсутствие смазки, нулевой люфт, высокая жесткость на кручение, умеренная способность к смещению и предсказуемый усталостный ресурс. Инженеры, которые хотят рассмотреть более широкую логику производительности, лежащую в основе этого компромисса, могут прочитать краткое изложение Преимущества муфты на сайте компании.

Техническое обслуживание и ожидаемый срок службы

Мембранные муфты часто называют необслуживаемыми, поскольку в них отсутствуют смазываемые детали. На практике это означает, что техническое обслуживание является периодическим и визуальным, а не постоянным.

• Осмотрите пакеты диафрагм на наличие трещин, истирания или коррозии, особенно вокруг отверстий для болтов.
• Проверяйте моменты затяжки болтов после первых недель эксплуатации и после любого капитального ремонта муфты.
• Проверьте выравнивание, метки баланса и состояние крепежа, когда машина открывается для технического обслуживания.

Срок службы ограничен усталостью металла, а не износом скольжения. Большие промышленные мембранные муфты, находящиеся в экологически чистой эксплуатации, обычно проходят более десяти лет, прежде чем потребуется замена мембранного пакета. При появлении усталостных трещин пакет диафрагм заменяется как модуль, а ступицы и проставки могут продолжать работу, что позволяет снизить стоимость жизненного цикла.

Надежный способ выбора мембранной муфты – это не выбор ее только по размеру отверстия. Определите диапазон крутящего момента, реальное смещение между фланцами при рабочей температуре, класс скорости и балансировки, а также осевое перемещение, которое будет создавать оборудование. Как только эти цифры записаны, выбор дизайна становится простым. Компания Jiangsu Rokang производит алюминиевые и стальные одинарные и двухмембранные муфты, а также высокоскоростные агрегаты для вращающегося испытательного оборудования. Весь ассортимент организован на складах. корпоративный сайт .