Dimenzovanie hriadeľových spojok pre ťažké zariadenia: krútiaci moment, nesúososť a výber

Pohon dopravníka s výkonom 132 kW na ťažobnom mieste prešiel v jednej prevádzkovej sezóne tromi spojkami. Každá náhrada mala rovnakú katalógovú veľkosť a každá zlyhala na zuboch náboja. Na vine nebola kvalita materiálu; bola to metóda dimenzovania, ktorá zohľadňovala iba priemer hriadeľa a výkon motora. Pracovný cyklus zahŕňal časté štarty pod zaťaženým remeňom a nikto nezmeral uhlové vychýlenie spôsobené usadzovaním základov. Táto lekcia platí pre celý ťažký priemysel: dimenzovanie hriadeľových spojok pre ťažké zariadenia je technický výpočet, nie vyhľadávanie v katalógu.

Logika dimenzovania, ktorá zabraňuje zlyhaniam v teréne

Pracujte v správnom poradí a väčšina porúch spojky zmizne. Vypočítajte aplikačný krútiaci moment, použite servisný faktor, ktorý odráža poháňaný stroj a jeho prevádzku, identifikujte špičkové a šokové podmienky, zmerajte nesúosovosť, ktorú zariadenie skutočne vytvára, a až potom vyberte veľkosť spojky, ktorá súčasne spĺňa všetky obmedzenia. Spojka, ktorá je dokonale dimenzovaná na menovitý krútiaci moment, môže stále rýchlo zlyhať, keď beží s nepretržitým uhlovým nesúososťou alebo keď počiatočný krútiaci moment dosiahne trojnásobok krútiaceho momentu.

Návrhový krútiaci moment je kotvou celého výpočtu: Td = Tn x SF. Tn je menovitý krútiaci moment prenášaný pri ustálenej prevádzke a SF je prevádzkový faktor. Pre ťažké zariadenia je SF zriedka pod 1,5 a často dosahuje 2,5 až 3,0 pre drviče a reverzné mlyny. Dva pohony s rovnakým krútiacim momentom motora môžu vyžadovať rôzne veľkosti spojok. Odstredivé čerpadlo pracujúce stabilne pri 1480 otáčkach za minútu zvyčajne používa prevádzkový faktor 1,25, zatiaľ čo drvič s rovnakým motorom potrebuje 2,5 alebo vyšší z dôvodu rázového zaťaženia. V tabuľke nižšie sú uvedené servisné faktory bežne používané pre pohony elektromotorov.

Tri čísla, ktoré rozhodujú o veľkosti spojky

Každý výber spojky hriadeľa sa skladá z troch čísel: krútiaci moment, vŕtanie a nesúososť. Rýchlosť a prostredie sú tiež dôležité, ale tieto tri rozhodujú o veľkosti rámu.

Nominálny krútiaci moment

Pre rotačný pohon je menovitý krútiaci moment T = 9550 x P / n, kde P je v kilowattoch, n je v otáčkach za minútu a T je v newtonmetroch. Motor s výkonom 132 kW pri 1480 otáčkach za minútu teda pri stálom zaťažení prenáša asi 852 Nm.

Špičkový krútiaci moment

Elektromotory zvyčajne produkujú 150 až 200 percent menovitého krútiaceho momentu počas štartovania. Dieselové motory a hydraulické motory môžu produkovať ešte vyššie výkony. Spojka musí prežiť špičku, nielen priemer, pretože špičkový krútiaci moment namáha zuby, náboj a upevňovacie prvky. Ak sa pohon pravidelne spúšťa pod zaťažením alebo obráti smer, berte špičkový krútiaci moment skôr ako nepretržitú konštrukčnú podmienku než ako príležitostnú udalosť.

Kapacita vŕtania

Spojka môže splniť cieľový krútiaci moment, ale stále zlyhá, keď je otvor príliš malý pre hriadeľ a drážku pre pero. Overte maximálne vŕtanie zvoleného rámu a potvrďte, že drážka pre pero môže prenášať konštrukčný krútiaci moment bez toho, aby rozdrvila jej okraje. Keď je axiálne zaťaženie vysoké, zvážte uzamykaciu zostavu namiesto kľúča; upínacia sila bezpečne drží náboj a eliminuje únavu klinovej drážky.

Nesprávne zarovnanie

Radiálne, uhlové a axiálne vychýlenie skracujú životnosť spojky, keď prekročia menovité hodnoty. Ozubené spojky zvládajú uhlové vychýlenie až do približne 1,5 stupňa na záber, zatiaľ čo membránové spojky tolerujú menej, ale poskytujú vyššiu torznú tuhosť. Univerzálne hriadele akceptujú najväčšie uhlové a axiálne posuny, čo z nich robí štandard pre diaľkové alebo pohyblivé pohony. Rýchlosť zosilňuje účinok: pri vysokých otáčkach aj malé uhlové chyby generujú vibrácie a dynamické zaťaženie, na ktoré spojka nikdy nebola navrhnutá.

Spojovacie rodiny pre ťažké zariadenia

Každá rodina spojok rieši inú kombináciu krútiaceho momentu, nesúosovosti a rýchlosti. Poznať hranice každej rodiny je polovica dimenzovania.

Prevodové spojky bubna

Bubnové ozubené spojky sú ťahúňmi ťažkého priemyslu. Ich tvar korunovaného zuba znižuje tlak na okraj a umožňuje uhlové vychýlenie bez toho, aby sa vzdal kapacity krútiaceho momentu. Keď musí pohon prenášať stovky kilonewtonmetrov v kompaktnom obale, je zvyčajne prvou voľbou široká bubnová ozubená spojka. The zubová spojka širokého typu s vysokou nosnosťou pokrýva rozsah vŕtania a krútiaceho momentu typický pre pohony mlynov, dopravníkov a žeriavov a jeho vymeniteľné súpravy ozubených kolies zjednodušujú údržbu. Pre širší pohľad na to, ako sa tieto spojky správajú v prevádzke, článok o bubnové ozubené spojky pre ťažké priemyselné hnacie systémy vysvetľuje geometriu zubov, mazanie a spôsoby porúch.

RSK-GICL Prevodovka bubna Široký typ Vysoká nosnosť a prenos krútiaceho momentu Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology Co., Ltd je RSK-GICL bubnová ozubená spojka širokého typu Vysoká nosnosť a prenos krútiaceho momentu Zobraziť produkt →

Univerzálne hriadeľové spojky

Keď sa poháňaný stroj pohybuje vzhľadom na motor alebo má hnacia sústava výrazný uhlový posun, kardanový hriadeľ je tou správnou odpoveďou. The presný univerzálny hriadeľ dvojitého typu zachováva vysokú presnosť prevodu pri veľkých pracovných uhloch a je k dispozícii s teleskopickými sekciami, kde sa vzdialenosť medzi koncami hriadeľov počas prevádzky mení. Aplikácie zahŕňajú valcovne, pohony miešačiek a akékoľvek zariadenia, kde motor a pracovný stroj sedia na samostatných základoch, ktoré sa pohybujú nezávisle.

RSK-WS Precision Univerzálny hriadeľ Dvojitý typ Veľkouhlý prenos krútiaceho momentu Súp Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology Co., Ltd je presný univerzálny hriadeľ RSK-WS Dvojitý typ veľkouhlého prenosu krútiaceho momentu... Zobraziť produkt →

Membránové spojky

Čo sa týka torznej tuhosti a nulovej vôle, membránové spojky prekonávajú väčšinu alternatív. Turbostroje, skúšobné stolice a pohony vysokorýchlostných čerpadiel ich využívajú, pretože prenášajú krútiaci moment cez tenké kovové kotúče, ktoré sa elasticky ohýbajú. Na diskoch s otáčkami do 10 000 ot./min prispôsobená vysokorýchlostná membránová spojka až do 10 000 ot./min zabraňuje mazaniu a opotrebovaniu a celokovová konštrukcia vyhovuje vysokým okolitým teplotám, pri ktorých by elastomérne časti rýchlo degradovali.

RSK prispôsobená vysokorýchlostná membránová spojka až do 10 000 ot./min Dodávatelia, spoločnosť - Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology Co., Ltd je prispôsobená vysokorýchlostná membránová spojka RSK až do 10 000 ot./min. Dodávatelia a veľkoobchod ... Zobraziť produkt →

Elastomérové spojky

Spojky pneumatík a spojky typu kolík a puzdro dodávajú torznú mäkkosť a tlmia vibrácie. Sú ekonomickou voľbou pre pohony s nižšou rýchlosťou a stredným krútiacim momentom, ale ich hustota krútiaceho momentu je výrazne nižšia ako pri konštrukciách ozubených kolies alebo membrán. V ťažkých zariadeniach sa objavujú najmä na pomocných pohonoch a malých dopravníkoch, kde záleží viac na tlmení nárazov ako na kompaktnosti.

Postup pri určovaní veľkosti krok za krokom

Nižšie uvedený postup funguje pre väčšinu pohonov ťažkých zariadení, či už vymieňate chybnú spojku alebo navrhujete novú prevodovku.

1. Určte menovitý krútiaci moment z výkonu motora a prevádzkových otáčok.
2. Vyberte servisný faktor z typu stroja, frekvencie spustenia a úrovne otrasov.
3. Vypočítajte konštrukčný krútiaci moment vynásobením menovitého krútiaceho momentu prevádzkovým faktorom.
4. Overte maximálny krútiaci moment pri štartovaní, cúvaní alebo zastavení.
5. Zmerajte radiálne, uhlové a axiálne vychýlenie, ktoré inštalácia skutočne vytvára.
6. Vyberte rám spojky s menovitým krútiacim momentom nad konštrukčným krútiacim momentom a kapacitou nesúososti nad nameranými hodnotami.
7. Skontrolujte rozmery otvoru a drážky podľa skutočných koncov hriadeľa.
8. Skontrolujte maximálnu rýchlosť a v prípade vysokorýchlostných alebo variabilných pohonov vykonajte analýzu torzných vibrácií.
9. Skontrolujte prostredie: rozsah teplôt, prach, vlhkosť a prístup k mazaniu.

Bežné chyby veľkosti a ako sa im vyhnúť

Väčšina zlyhaní v poli má pôvod v jednej z nasledujúcich chýb:

• Použitie krútiaceho momentu na štítku motora namiesto krútiaceho momentu odtrhnutia alebo zastavenia.
• Výber príliš nízkeho prevádzkového faktora pre občasné ťažké zaťaženie.
• Meranie nesúosovosti iba pri inštalácii a ignorovanie tepelného rastu a sadania základov.
• Výber spojky iba podľa veľkosti otvoru bez kontroly menovitého krútiaceho momentu.
• Predimenzovanie natoľko, že spojka už nechráni systém pred preťažením.
• Zabudnite na axiálne zadržanie, keď pohon nesie vysoký axiálny ťah.

Keď musí byť zariadenie v súlade s európskou praxou, sprievodca k Typy a výber spojok DIN objasňuje, ako sa séria DIN porovnáva z hľadiska torznej tuhosti, vyrovnávacej kapacity a požiadaviek na údržbu.

Praktický príklad veľkosti

Vezmite pásový dopravník poháňaný elektromotorom s výkonom 132 kW pri 1480 ot./min., s 80 mm hriadeľom motora a vstupným hriadeľom prevodovky rovnakého priemeru.

1. Nominálny krútiaci moment: Tn = 9550 x 132 / 1480 = 852 Nm.
2. Servisný faktor pre dopravník s miernym rázom a častým štartom: 1,75.
3. Konštrukčný krútiaci moment: Td = 852 x 1,75 = 1491 Nm.
4. Špičkový rozbehový krútiaci moment pri 200 percentnom krútiacom momente motora: približne 1704 Nm.
5. Vyberte rám spojky s menovitým krútiacim momentom nad 1491 Nm, s maximálnym otvorom aspoň 80 mm a drážkou pre pero, ktorá sa hodí na hriadeľ.

Bubnová ozubená spojka s menovitým krútiacim momentom 2 000 Nm, maximálnym vŕtaním 85 mm a kapacitou uhlového vychýlenia asi 1,5 stupňa by spĺňala požiadavku s primeranou bezpečnostnou rezervou. Ďalší menší rám s menovitým krútiacim momentom 1200 Nm by pri kontrole konštrukčného krútiaceho momentu zlyhal, aj keď jeho vŕtanie pasuje na hriadeľ. Preto musí výpočet krútiaceho momentu predchádzať akýmkoľvek porovnaním vŕtania.

Záverečné kontroly pred zadaním objednávky

Pred potvrdením veľkosti spojky skontrolujte tieto body:

• Uistite sa, že vŕtanie spojky zodpovedá hriadeľu motora a hriadeľa hnaného stroja.
• Skontrolujte rozmery drážky podľa platnej normy.
• Rozhodnite sa, či je pre danú aplikáciu potrebná verzia brzdového kolesa alebo brzdového kotúča.
• Všimnite si interval mazania a či inštalácia umožňuje ľahký prístup pre údržbu.
• Pre vysokorýchlostné alebo cúvacie zaťaženie si pred finalizáciou veľkosti vyžiadajte torznú analýzu od výrobcu.

Dimenzovanie hriadeľových spojok pre ťažké zariadenia funguje najlepšie ako štruktúrovaný proces. Začnite s krútiacim momentom, použite poctivý servisný faktor, rešpektujte špičkové podmienky a zmerajte nesúosovosť, ktorú inštalácia skutočne vytvára. Keď sú tieto čísla správne, veľkosť spojky sa prirodzene riadi a diel, ktorý inštalujete, má reálnu šancu, že vydrží tak dlho, ako stroj, ktorému slúži.