Spojovacie ozubené kolesá: Typy, výber a sprievodca mazaním

Ako spojovacie ozubené kolesá prenášajú krútiaci moment medzi nesprávne nastavenými hriadeľmi

Dva náboje s vonkajšími zubami ozubeného kolesa, obalené objímkou nesúcou zodpovedajúce vnútorné ozubenie – to je geometria jadra každého spojovacieho kolesa. Krútiaci moment prechádza cez ozubené zuby skôr než cez pevný skrutkový spoj a vôľa zabudovaná do tejto siete umožňuje spojke absorbovať nesúosovosť bez prenosu ohybového napätia späť do spojených hriadeľov.

V skutočných inštaláciách sa vyskytujú tri typy nesúosovosti: uhlové, kde sa osy hriadeľov stretávajú pod uhlom; paralelný posun, kde prebiehajú paralelne, ale nie koaxiálne; a axiálne, kde sa konce hriadeľov počas prevádzky pohybujú bližšie alebo ďalej od seba. Dobre zladené spojovacie koleso ovláda všetky tri súčasne, v rámci limitov, ktoré sa výrazne líšia v závislosti od profilu zubov – čo je miesto, kde sa v skutočnosti prijímajú rozhodnutia o výbere.

Profily ozubených kolies v tvare rovných zubov verzus korunovaných verzus bubnových profilov

Spojky s priamymi zubami boli pôvodným dizajnom: zuby rezané rovnobežne s osou hriadeľa a dotýkajúce sa spojovacej objímky pozdĺž plochej plochy. Fungujú, ale plochý kontakt koncentruje opotrebovanie na okrajoch zubov, akonáhle je prítomné akékoľvek uhlové vychýlenie, pretože zuby sa môžu len mierne kývať predtým, ako dôjde k zaťaženiu okraja.

Konštrukcie s korunkovým zubom to riešia obrobením malého polomeru do čela zuba, takže kontakt zostane vycentrovaný, aj keď sa náboj nakloní vzhľadom na objímku. konštrukcie spojok s korunkovým ozubením, ktoré sú navrhnuté pre vyššiu toleranciu uhlového nesúososti typicky sa prispôsobí uhlovému nesúososti až do približne 1°30′ na jeden záber, čo je zmysluplný skok cez toleranciu zlomku stupňa rovné zuby.

Bubnové (sudovité) zubové profily to posúvajú ďalej, pričom namiesto jediného polomeru korunky využívajú kontinuálne zakrivené čelo zuba. Toto zakrivenie prenáša zaťaženie na širšiu kontaktnú plochu prostredníctvom celého rozsahu nesúosovosti, čo je najdôležitejšie v aplikáciách, kde nárazové zaťaženie a vibrácie znásobujú účinok bežného nesprávneho súososti – typickými príkladmi sú valcovacie stolice a drviče.

Prispôsobenie typu spojky ozubeného kolesa zaťaženiu a vychýleniu

Výber začína dvoma číslami: krútiacim momentom, ktorý musí spojka uniesť, a nesúosovosťou, ktorú inštalácia reálne spôsobí. Ani jedno by sa nemalo odhadovať voľne – poddimenzovaná kapacita krútiaceho momentu urýchľuje opotrebovanie zubov, zatiaľ čo podcenenie nesúososti vedie k predčasnému zaťaženiu hrán bez ohľadu na to, ako dobre je spojka inak hodnotená.

Pre aplikácie kombinujúce mierne vychýlenie s nárazmi alebo cyklickým zaťažením – pohony dopravníkov, miešačky, mlynské zariadenia – ponúka nylonová manžeta alebo konštrukcia tlmiaca nárazy významnú výhodu oproti pevnej oceľovej konštrukcii. nylonová spojka s vnútorným prstencovým bubnom určená na tlmenie nárazov znižuje špičkové zaťaženie prenášané cez hnaciu sústavu pri náhlych špičkách krútiaceho momentu, čo predlžuje životnosť zariadenia, ktoré sa spúšťa a zastavuje pri zaťažení.

Tam, kde je nesúososť minimálna a prioritou je hustota krútiaceho momentu pri kompaktnom pôdoryse, zostáva štandardný oceľový bubon alebo korunkové konštrukcie cenovo efektívnejšou voľbou – pridaná odolnosť nylonového puzdra voči otrasom nestojí za kompromis v kapacite krútiaceho momentu za stabilné, dobre zarovnané disky.

Spojovacie ozubené kolesá s integrovanou funkciou brzdenia

Žeriavy, kladkostroje a iné aplikácie vyžadujúce riadené zastavovanie potrebujú spojku, ktorá slúži ako montážny bod pre brzdový hardvér. Namiesto pridávania samostatnej zostavy brzdového kotúča za spojkou, konštrukcia s bubnovými zubami so zabudovaným brzdovým kolesom udržuje brzdnú plochu priamo na tele spojky, čím skracuje hnacie ústrojenstvo a odstraňuje ďalšiu sadu ložísk a podpier.

bubnové zubové spojky s integrovaným brzdovým kolesom sú bežné najmä na mostových žeriavoch a banských kladkostrojoch, pretože kombinovaná konštrukcia znižuje počet samostatných rotujúcich komponentov, ktoré si vyžadujú nezávislé zarovnanie a kontrolu.

Intervaly mazania a čo určuje životnosť

Ozubené spojky zlyhávajú opotrebením, nie únavou, a rýchlosť opotrebenia sa sleduje takmer priamo so stavom mazania. Spojky mazané mazivom zvyčajne potrebujú domazávanie podľa plánu viazaného na prevádzkovú rýchlosť a pracovný cyklus – nepretržitý vysokorýchlostný servis vyžaduje kratšie intervaly ako prerušované nízkorýchlostné pohony a odstredivá sila pri vyšších otáčkach urýchľuje oddelenie oleja od zahusťovadla vo vnútri samotného maziva.

Postupy mazania ozubených spojok – výber maziva, samostatné systémy verzus externe dodávané systémy a intervaly kontrol – sú uvedené v štandard mazania flexibilnej spojky ANSI/AGMA , ktorý väčšina výrobcov používa ako základ pre svoje vlastné odporúčania týkajúce sa údržby.

V praxi je rozumným východiskovým bodom pre všeobecné priemyselné služby premazávanie každých šesť až dvanásť mesiacov, sprísnené na štvrťročné pre vysokorýchlostné alebo vysokovibračné inštalácie. Tento interval by sa mal posunúť na základe skutočného stavu maziva pri kontrole, nie podľa pevného kalendára – mazivo, ktoré vykazuje kovové častice alebo sa oddelilo, potrebuje výmenu bez ohľadu na to, ako nedávno bolo servisované.

Keď zostava bezkľúčového zamykania prekoná spojenie s kľúčom

Tradičné spojenia hriadeľ-náboj s perom spoľahlivo fungujú pri miernom krútiacom momente, ale samotná drážka pre pero predstavuje bod koncentrácie napätia a malú vôľu, ktorá rastie s opotrebovaním pera a drážky pera. Pri aplikáciách s vysokým krútiacim momentom alebo reverzným zaťažením sa táto vôľa nakoniec prejaví ako merateľná vôľa medzi hriadeľom a nábojom.

Bezkľúčové spojenie upína náboj k hriadeľu samotným trením pomocou kužeľového uzamykacieho prvku na vytvorenie rovnomerného radiálneho tlaku po celom obvode hriadeľa. bezkľúčové uzamykacie zostavy pre spojenia hriadeľ-náboj bez vôle eliminujú namáhanie, ktoré vytvára drážka pre pero, a držia ich priľnavosť bez postupného opotrebovania, ktoré sa hromadí pri opakovaných cykloch zaťaženia.

Kompromisom je cena a presnosť inštalácie – bezkľúčové zostavy vyžadujú starostlivejšiu kontrolu krútiaceho momentu počas montáže ako kľúčový náboj. Pre aplikácie, kde nulová vôľa a dlhodobá prídržná sila záleží viac ako na jednoduchosti inštalácie, sa tento kompromis vo všeobecnosti oplatí urobiť.

Pre podrobný návod na správne zarovnanie a montážny moment na prvýkrát, postupná inštalácia a zarovnanie ozubenej spojky pokryť sekvenciu, ktorú väčšina inštalatérov vynechá, keď sa ponáhľa s výmenou spojky.