Гибкая муфта двигателя: типы, пределы несоосности и этапы выбора

Центробежный насос мощностью 15 кВт на химическом заводе каждые восемь месяцев разъедал упругие муфты двигателя. Проблема была не в муфте. Измерения показали, что валы двигателя и насоса расположены на расстоянии 0,9 мм друг от друга с параллельным смещением и отклонением от углового выравнивания на 0,6 градуса, что примерно в три раза больше, чем может поглотить крестовина. Замена так же не удалась. Гибкая муфта двигателя представляет собой деталь, передающую крутящий момент, с фиксированным, конечным допуском на несоосность. Рассматривать это как лекарство от плохой центровки — это самый надежный способ продолжать покупать одну и ту же деталь два раза в год.

Что делает гибкая муфта двигателя и чего она не может

Гибкая муфта двигателя соединяет вал двигателя с входным валом насоса, коробки передач, компрессора, вентилятора или станка. Он выполняет три задачи одновременно: передает крутящий момент, поглощает небольшие смещения вала, которые не устраняются при реальной установке, и уменьшает вибрацию и удары, которые в противном случае могли бы достичь подшипников двигателя и зубьев шестерни. Слово «гибкий» описывает рабочий элемент, будь то эластомерная вставка, металлический сильфон, пакет дисков из нержавеющей стали, винтовая балка или пружинная решетка. Оно не описывает неограниченную способность проглатывать несоосность.

То, что часть не будет делать, имеет не меньшее значение. Он не может соединить два плохо выровненных вала, поглотить тепловое расширение длинной цепи валов, компенсировать мягкую опору или действовать как прокладка между машинами, которые изначально должны были быть расположены правильно. Каждый гибкий дизайн также требует затрат. Эластомерные типы хорошо гасят вибрацию, но имеют температурные ограничения и ограниченный срок службы; Металлические типы не имеют люфта и выдерживают нагрев, но пропускают вибрацию и могут утомляться. Преимущества, которые сводятся к снижению нагрузки на подшипники, уменьшению шума и увеличению срока службы машины, суммированы в этой заметке о преимущества гибкой муфты .

Типы гибких муфт двигателя, которые вы действительно определите

На практике моторные машины обслуживаются восемью семействами муфт. В таблице ниже перечислены несоосности, которые каждый из них устраняет при эксплуатации, а также приводы, где он занимает свое место. Относитесь к цифрам как к плановым значениям, а не как к предельным значениям.

Два правила имеют большее значение, чем цифры. Поддерживайте рабочее смещение примерно на уровне одной трети номинального допуска, поскольку муфта, уже работающая на пределе своих возможностей, не имеет резерва на тепловое расширение или осадку фундамента. И подбирайте материал элемента в соответствии с окружающей средой: нитриловые вставки удобны при температуре от -40 °C до 100 °C, полиуретановые — немного меньше в верхней части этого диапазона, а сильфонный или мембранный пакет ограничен усталостной долговечностью, а не температурой.

RSK-CPFJC Высокожесткая алюминиевая крестовина с кулачками При выборе муфты с электроприводом этот безлюфтовый алюминиевый узел кулачка/крестовины гасит вибрацию и компенсирует смещение при расчетном крутящем моменте и несоосности. Посмотреть продукт →

Последовательность выбора: крутящий момент, перекос, скорость, посадка

Крутящий момент и коэффициент обслуживания

Запускайте с рабочей машины, а не с двигателя. Требуемый крутящий момент составляет T = 9550 x P/n, где P в кВт, а n в об/мин, поэтому двигателю мощностью 22 кВт при 1470 об/мин требуется около 143 Нм. Умножьте на коэффициент эксплуатации: примерно 1,5 для гладких вентиляторов и центробежных насосов, 2,0 для конвейеров, миксеров и поршневых компрессоров и 2,5 или более для дробилок, валковых прессов и реверсивных приводов. Затем подтвердите пиковый крутящий момент. Двигатель прямого действия может развивать крутящий момент, в два-три раза превышающий номинальный, при запуске, и этот момент определяет пиковая мощность муфты, а не ее постоянная мощность.

Несогласованность бюджета

Измеряйте смещение после того, как машины будут залиты цементным раствором и закреплены болтами, а не по чертежу. Добавьте тепловой рост между холодным и горячим состояниями. Затем выберите размер, номинальные параллельные, угловые и осевые допуски которого как минимум в три раза превышают ожидаемые. Об осевом допуске чаще всего забывают: сильфонная муфта на валу, которая в горячем состоянии увеличивается на 1 мм, выйдет из строя при тяге задолго до того, как она выйдет из строя при кручении.

Скорость, баланс и люфт

При скорости примерно выше 3000 об/мин баланс становится критерием выбора, а не сноской, а муфта, которая работает при 1500 об/мин, может вибрировать при 6000 об/мин, если узел не сбалансирован как единое целое. На сервоприводах и позиционирующих осях люфт и крутильная жесткость превосходят крутящий момент, поэтому в этих положениях ступицы зажимного типа и элементы с нулевым люфтом заменяют установочные винты и эластомерные вставки.

Детали установки, определяющие срок службы муфты

• Выровняйте циферблатный индикатор или лазерную систему в двух плоскостях, затем повторите проверку после первого дня работы.
• Установите ступицы так, чтобы гибкий элемент находился в расчетном зазоре, и никогда не используйте муфту для закрытия зазора вала.
• Соблюдайте соответствие диаметра отверстия. Отверстие H7 на валу h6 с подходящей шпонкой вставляется без усилия; расшатанное отверстие выходит из строя в течение нескольких недель, а забитая ступица повреждает подшипники.
• Затяните зажимные винты и шпильки калиброванным ключом в последовательности, указанной на рисунке.
• Храните эластомерные элементы вдали от масла, озона и прямых солнечных лучей при хранении и проверяйте их при плановых отключениях, а не дожидаясь поломки.

Модели отказов и о чем они вам говорят

• Крестовина, принявшая форму полумесяца, указывает на угловое смещение; даже износ всех лепестков указывает на перегрузку.
• Металлический сильфон, треснувший рядом с фланцем, обычно означает повторяющийся осевой или угловой перебег, а не дефект материала.
• Сплющенные или расплавленные штифтовые втулки указывают на то, что окружающее или лучистое тепло превышает предел, допустимый для эластомера.
• Резное отверстие ступицы и шпоночная канавка демонстрируют неплотную посадку в сочетании с изменением крутящего момента.
• Муфта, нагревающаяся при умеренной нагрузке, часто подвергается чрезмерному осевому сжатию во время установки.

Согласование муфты с приводимой машиной

Для центробежного насоса, вентилятора или винтового конвейера, приводимого в действие стандартным асинхронным двигателем мощностью от 7,5 до 45 кВт, обычно разумным выбором является кулачковая или эластичная муфтовая муфта. Оба допускают параллельное и угловое смещение, гасят крутильные пульсации двигателя и могут быть повторно установлены на месте менее чем за час, не перемещая ни одну машину.

RSK-LT Эластичная штифтовая муфта Для стандартных приводов асинхронных двигателей вентиляторов, насосов или конвейеров эта недорогая эластичная штифтовая муфта допускает смещение и упрощает обслуживание на месте. Посмотреть продукт →

Сервоприводы и позиционирующие оси — это другая проблема. Здесь люфт имеет большее значение, чем чистый крутящий момент, поэтому металлический сильфон или соединение балки с зажимными ступицами сохраняет соединение жестким при кручении, сохраняя при этом небольшое смещение. Потому что диапазон сервомуфты включает версии с балкой, сильфоном, диафрагмой, челюстью и Oldham; для всей машины можно использовать единый тип монтажа.

RSK-CPRC Сервомуфта с сильфоном из алюминиевого сплава Для сервоприводов и шаговых позиционирующих осей, где люфт имеет значение, эта сильфонная муфта из нержавеющей стали компенсирует небольшие смещения без потери жесткости на кручение. Посмотреть продукт →

Высокоскоростные испытательные стенды, турбокомпрессоры и шпиндели станков превосходят пределы баланса и усталости эластомеров, и именно здесь мембранная муфта, рассчитанная на 10 000 об/мин, берет верх. В более тяжелом сегменте роликовые прессы, краны, прокатные станы и морские валы требуют использования барабанных передач или серпантинных пружинных муфт, иногда с тормозным колесом, промежуточным валом или разъемной ступицей, и часто это сборка по индивидуальному заказу, а не по каталогу.

Что отправить производителю, чтобы получить точную цену?

Котировка на соединение хороша настолько, насколько хороши данные, лежащие в ее основе. Прежде чем запросить цену, предоставьте следующее:

• Мощность двигателя, скорость и способ запуска
• Диаметры вала, размеры шпоночных пазов и класс посадки с обеих сторон
• Измеренное или ожидаемое параллельное, угловое и осевое смещение
• Рабочий цикл, уровень удара и реверсирование привода
• Температура окружающей среды, влага, пыль и химикаты
• Рабочая скорость и, выше 3000 об/мин, требуемая степень балансировки.
• Требуется ли тормозное колесо, тормозной диск, промежуточный вал или разъемная ступица

Имея этот список, поставщик может выбрать стандартный размер, порекомендовать материал элемента и подтвердить, требуется ли модифицированное отверстие, шпоночный паз или сбалансированный узел. Такой уровень настройки является обычным явлением при производстве промышленных муфт, и обычно он дешевле, чем заказывать стандартный блок увеличенного размера для покрытия неизвестного.

Муфта — самый дешевый компонент в большинстве трансмиссий, и чаще всего она выходит из строя по причинам, не связанным с самой муфтой. Исправьте соосность, размер для максимального крутящего момента, оставьте треть допуска на несоосность в запасе, и гибкая муфта двигателя переживет подшипники по обе стороны от нее.