Wybór sprzęgła przekładni bębna: typy, niewspółosiowość, moment obrotowy i zastosowania

Rozważmy wciągnik dźwigowy o mocy 250 kW, który zaczyna wibrować dopiero po podniesieniu ładunku. Sprzęgło bębna jest sprawdzane po kilku miesiącach i zużycie zębów koncentruje się na jednym boku. Powszechna diagnoza nie dotyczy pojedynczego wadliwego elementu; jest to niedopasowanie pomiędzy katalogowym momentem obrotowym, rzeczywistą niewspółosiowością i warstwą smaru. Niezawodnym sposobem określenia sprzęgła z przekładnią bębnową jest potraktowanie momentu obrotowego, profilu zęba, pasowania wału i konserwacji jako jednej kompletnej logiki doboru.

Do czego służy sprzęgło bębnowe i dlaczego ząb koronowy ma znaczenie

Sprzęgło bębnowe przenosi moment obrotowy poprzez zestaw koronowanych zębów zewnętrznych na każdej piaście, które zazębiają się z zębami wewnętrznymi w tulei. Słowo bęben odnosi się do zakrzywionego kształtu zęba w kierunku osiowym. Krzywa ta umożliwia piastie poruszanie się po niewielkim przesunięciu kątowym wewnątrz tulei bez narzucania pełnego obciążenia na jedną z krawędzi zęba.

Sprzęgła zębate z zębami prostymi są nadal stosowane tam, gdzie współosiowość jest ściśle kontrolowana i wymagane są minimalne straty ruchu. W ciężkich napędach przemysłowych profil zęba bębna jest zwykle bezpieczniejszym wyborem, ponieważ zwiększa użyteczny zakres niewspółosiowości kątowej i rozprowadza nacisk kontaktowy wzdłuż szerszej powierzchni zęba. Większość standardowych sprzęgieł z przekładnią bębnową toleruje niewspółosiowość kątową wynoszącą około 0,5 do 1,5 stopnia oraz ograniczoną ilość przemieszczeń równoległych i osiowych. Aby uzyskać więcej informacji na temat granic między projektami, nasze porównanie sprzęgieł zębatych z zębami prostymi wyjaśnia praktyczne różnice.

Sprzęgło zębate nie niweluje niewspółosiowości; kompensuje niewspółosiowość poprzez kontrolowane przesuwanie się pomiędzy zestawami zębów. Jeżeli duże przesunięcie traktuje się jako stan rutynowy, nacisk styku i stopień zużycia szybko rosną. Dlatego kształt korony zęba, dopasowanie tulei i rodzaj smarowania są nierozerwalnie związane z decyzją o wyborze.

Wybierz według momentu obrotowego, prędkości i geometrii wału

Zacznij od obciążenia, a nie od samej średnicy wału. Nominalny moment obrotowy przenoszony przez napęd bezpośredni można oszacować jako T(Nm)=9550 x P(kW)/n(rpm). Dla silnika o mocy 200 kW przy 980 obr/min oznacza to około 1950 Nm. Jeśli napędzana maszyna jest poddawana obciążeniom udarowym, częstym rozruchom lub pracy na biegu wstecznym, należy pomnożyć tę wartość nominalną przez współczynnik serwisowy. Punktem wyjścia jest 1,75 dla umiarkowanego wstrząsu i 2,5 lub więcej dla ciężkiego obciążenia cofania. Rozmiar sprzęgła musi być większy od tego ustawionego momentu obrotowego.

Po dokręceniu sprawdź zakres otworów. Sprzęgło może spełniać moment obrotowy podany na papierze i nadal ulegać wczesnym uszkodzeniom, jeśli otwór piasty zbliża się do maksymalnego limitu przy zbyt małym rowku wpustowym lub jeśli pasowanie wału nie jest w stanie wytrzymać sił odwracających. Średnica zewnętrzna i długość piasty muszą również pasować do dostępnej przestrzeni wokół wału.

Zbuduj krótką listę kontrolną wyboru dla działu projektowego:

1. Moc silnika lub silnika i prędkość przy pełnym obciążeniu.
2. Cykl pracy: ciągły, częste rozruchy, cofanie lub hamowanie.
3. Średnice wałów, wymiary wpustów i ograniczenia luzu w piaście.
4. Dostępna przestrzeń na zewnętrzną średnicę sprzęgła i demontaż tulei podczas konserwacji.
5. Oczekiwana niewspółosiowość spowodowana rozszerzalnością cieplną, osiadaniem podstawy, luzami łożysk i obciążeniami rur.

W przypadku standardowego poziomego napędu silnika ze skrzynią biegów, podstawowym sprzęgłem bębnowym GICL jest zwykle pierwszym wariantem do sprawdzenia.

Sprzęgło bębnowe GICL do poziomych napędów silnika ze skrzynią biegów W tym sprzęgle do dużych obciążeń zastosowano uzębienie koronowe, które umożliwia pracę przy niskich prędkościach i wysokim momencie obrotowym, kompensując jednocześnie niewspółosiowość osiową, promieniową i kątową. Jest to praktyczny pierwszy wybór do oceny w przypadku standardowych konfiguracji napędu poziomego. Zobacz produkt →

Poniższa tabela współczynnika usług jest szacunkową wartością początkową; ostateczna wartość powinna pochodzić z analizy obciążenia i danych producenta sprzęgła.

Dopasuj instalację i oszacuj efektywną niewspółosiowość

Sprzęgła bębnowe tolerują niewspółosiowość, ale ich żywotność zależy od tego, jak często zęby się ślizgają i jak duży nacisk wywierany jest na punkt styku. Niewspółosiowość kątowa powoduje przesuwanie się zębów zewnętrznych i wewnętrznych; równoległa niewspółosiowość przesuwa punkt styku i zwiększa obciążenie zginające tulei.

W nowej instalacji ustaw wały jak najbliżej prawdziwego ustawienia, a następnie zamontuj sprzęgło. Osiadanie fundamentów, wzrost temperatury w obudowie maszyny i ugięcie łożyska spowodują zużycie części dopuszczalnych wartości jeszcze przed rozpoczęciem łączenia. Zostaw margines, a nie tylko nominalny numer katalogowy.

Sprzęgło bębnowe nie jest przegubem uniwersalnym. Jeśli konstrukcja maszyny wymaga dużego przegubu, bardziej odpowiednią klasą jest sprzęgło krzyżowe uniwersalne lub sprzęgło membranowe. Sprzęgło zębate jest właściwym wyborem, gdy napęd wymaga kompaktowego, skrętnie sztywnego połączenia z kontrolowanym pływakiem i przewidywalnym smarowaniem.

Smarowanie i konserwacja: w przypadku zużycia sprzęgieł bębna

Ponieważ sprzęgło bębna przenosi moment obrotowy poprzez ślizgowy kontakt zębów, smar jest częścią konstrukcji. Wnękę zęba należy wypełnić smarem wysokociśnieniowym, który pozostaje na miejscu w warunkach pracy i pozostaje stabilny w oczekiwanej temperaturze roboczej. W wielu standardowych napędach stosuje się smar klasy 1,5 lub 2 NLGI z zagęszczaczem syntetycznym lub litowym. Miejsca zapylone, rozpryski wody i wysokie temperatury otoczenia wymagają smaru o lepszej wodoodporności i ochronie EP.

Częstotliwość ponownego smarowania zależy od prędkości, temperatury i cykli obciążenia. Sprzęgło szybkoobrotowe może wymagać smarowania co kilka miesięcy, natomiast wolne sprzęgło do dużych obciążeń może czasami pracować dłużej, ale punktem wyjścia jest harmonogram producenta. Jeśli zmienisz rodzaj smaru, najpierw usuń stary smar; niezgodne zagęszczacze mogą twardnieć i ograniczać luz między zębami.

Kontrola powinna obejmować wzór zużycia zębów zewnętrznych i wewnętrznych. Nawet zużycie na całej szerokości zęba jest zdrowe. Zużycie skupione na jednej krawędzi wskazuje, że rzeczywista niewspółosiowość jest większa niż wartość obliczeniowa. Odbarwiony smar lub metalicznie szara pasta w jamie zęba zwykle wskazuje na przeciążenie, niedostateczne dosmarowanie lub utratę filmu tłuszczowego.

Wybierz odpowiedni wariant sprzęgła przekładni bębnowej

Termin sprzęgło bębnowe obejmuje pełną rodzinę konstrukcji. Najbardziej ekonomiczne wersje są przeznaczone do poziomych napędów silnik-przekładnia z normalnym dostępem w celu ustawienia i smarowania. Gdy w układzie napędowym znajduje się hamulec, wał pionowy lub duża szczelina pomiędzy maszynami, lepszym wyborem jest specjalnie zaprojektowany wariant niż podstawowe sprzęgło dostosowywane na miejscu.

W napędach podnośników lub wciągarek, gdzie hamulec bębnowy jest już częścią maszyny, sprzęgło ze zintegrowanym kołem hamulcowym skraca układ napędowy i utrzymuje powierzchnię hamulca koncentryczną względem wału.

Sprzęgło WGZ ze zintegrowanym kołem hamulcowym do maszyn dźwigowych Sprzęgło to, wyposażone w przekładnię koronową i zintegrowany bęben hamulcowy, łączy w sobie przenoszenie momentu obrotowego z hamowaniem w jednym kompaktowym urządzeniu. Nadaje się do napędów podnoszenia i wciągarek, gdzie oddzielny zespół hamulca skomplikowałby układ napędowy. Zobacz produkt →

W przypadku pionowych wałów pomp lub mieszadeł należy sprawdzić konstrukcję sprzęgła z bębnem pionowym, zamiast zakładać, że dowolne sprzęgło zębate można zamontować w pozycji pionowej bez zmiany trwałości smaru. W celu konserwacji pompy sprzęgło dystansowe umożliwia odciągnięcie pompy bez przesuwania silnika.

Sprzęgła bębnowe w zastosowaniach przemysłowych

Sprzęgła z przekładnią bębnową pojawiają się w prawie każdym ciężkim zestawie wałów, gdzie potrzebne jest zwarte, skrętnie sztywne połączenie. W stali i metalurgii łączą one zębniki i napędy samotoków, gdzie powszechne są drgania i szczyty momentu obrotowego. W zakładach petrochemicznych i elektrowniach przenoszą moment obrotowy przez pompy, wentylatory i dmuchawy, gdzie ustawienie może się zmieniać w miarę wzrostu obciążenia rur. W instalacjach morskich o projekcie decyduje łatwa obsługa i odporność na korozję. W górnictwie pył i woda odgrywają ważną rolę w uszczelnieniu smarowania i solidnych powierzchniach zębów.

Urządzenia dźwigowe są przypadkiem szczególnym, ponieważ napęd jest krótki, rewersyjny i często połączony z urządzeniem hamującym. Sprzęgła z przekładnią bębnową dobrze sobie z tym radzą, jeśli wariant odpowiada obciążeniu dźwigu. Ponieważ żurawie mają określone cykle obciążenia i współczynniki bezpieczeństwa, rozmiary serii sprzęgieł bębnów żurawi są bardziej konserwatywne. The przegląd maszyn dźwigowych i budowlanych daje użyteczny punkt wyjścia dla tych zastosowań; w przypadku kompaktowego napędu dźwigu z opcją zintegrowanego hamulca typowym wyborem jest sprzęgło bębnowe typu DC z krawędzią koronową.

Sprzęgło bębnowe z przekładnią koronową DC do systemów podnoszenia dźwigów Zaprojektowane specjalnie do łączenia reduktorów z bębnami w zastosowaniach dźwigowych, sprzęgło to wytrzymuje duże obciążenia promieniowe i moment obrotowy za pomocą wahliwego łożyska sferycznego. Jest to typowy wybór dla kompaktowych napędów dźwigów ze zintegrowanymi opcjami hamowania. Zobacz produkt →

Ostateczna lista kontrolna wyboru

Ostateczną decyzję należy podjąć na podstawie tabeli rozmiarów, mając przed sobą rzeczywiste dane dotyczące obciążenia. Typowe błędy to wykorzystywanie średnicy wału jako jedynej podstawy doboru rozmiaru, ignorowanie zablokowanego momentu obrotowego lub utyku i oczekiwanie większej odporności na niewspółosiowość, niż sprzęgło jest w stanie zapewnić bez przyspieszonego zużycia.

• Użyj dostosowanego momentu obrotowego z właściwym współczynnikiem serwisowym.
• Sprawdź, czy średnica wału i rowek wpustowy mieszczą się w zakresie katalogowym.
• Wybierz wariant konstrukcyjny odpowiadający wymaganiom hamulca, elementu dystansowego, pionu lub dźwigu.
• Zdefiniuj cel ustawienia dla instalacji i sporządź ostateczny zapis ustawienia.
• Ustal harmonogram ponownego smarowania i uwzględnij stan zębów na liście kontrolnej kontroli.

Sprzęgło bębnowe może zapewnić długą żywotność, jeśli zostanie wybrane do rzeczywistego obciążenia, smarowane jako obciążony element mechaniczny i zabezpieczone przed nadmiernym niewspółosiowością montażu. To połączenie sprawia, że ​​standardowy komponent staje się niezawodną częścią linii produkcyjnej.