Przekładnie sprzęgające: typy, przewodnik po wyborze i smarowaniu

Jak koła zębate sprzęgła przenoszą moment obrotowy między niewspółosiowymi wałami

Dwie piasty z zewnętrznymi zębami przekładni, owinięte tuleją zawierającą pasujące zęby wewnętrzne — to geometria rdzenia każdego sprzęgła. Moment obrotowy przechodzi przez zazębione zęby, a nie przez sztywne połączenie śrubowe, a luz wbudowany w tę siatkę pozwala sprzęgowi absorbować niewspółosiowość bez przenoszenia naprężeń zginających z powrotem na połączone wały.

W rzeczywistych instalacjach występują trzy rodzaje niewspółosiowości: kątowa, w której osie wałów spotykają się pod kątem; przesunięcie równoległe, gdzie biegną równolegle, ale nie współosiowo; i osiowe, gdzie końce wałów zbliżają się lub oddalają od siebie podczas pracy. Dobrze dobrane sprzęgło obsługuje wszystkie trzy elementy jednocześnie, w granicach znacznie różniących się w zależności od profilu zęba – i na tym właśnie podejmowane są decyzje dotyczące wyboru.

Profile kół zębatych o zębach prostych, koronowanych i bębnowych

Oryginalną konstrukcję stanowiły sprzęgła z zębami prostymi: zęby wycięte równolegle do osi wału, stykające się z współpracującą tuleją po płaskiej powierzchni. Działają, ale styk płasko-płaski koncentruje zużycie krawędzi zębów w przypadku wystąpienia jakiejkolwiek niewspółosiowości kątowej, ponieważ zęby mogą się jedynie nieznacznie kołysać, zanim nastąpi obciążenie krawędzi.

Konstrukcje z zębami koronowymi rozwiązują ten problem poprzez obróbkę niewielkiego promienia na powierzchni zęba, dzięki czemu styk pozostaje wycentrowany nawet wtedy, gdy piasta przechyla się względem tulei. konstrukcje sprzęgieł koronowych zbudowane z myślą o wyższej tolerancji niewspółosiowości kątowej zazwyczaj kompensują niewspółosiowość kątową do około 1°30′ na sprzęgnięcie, co stanowi znaczący przeskok w stosunku do tolerancji ułamka stopnia, na jaką pozwalają proste zęby.

Profile zębów w kształcie bębna (beczułki) idą dalej, wykorzystując stale zakrzywioną powierzchnię zęba zamiast pojedynczego promienia korony. Ta krzywizna rozkłada obciążenie na szerszą powierzchnię styku w całym zakresie niewspółosiowości, co ma największe znaczenie w zastosowaniach, w których obciążenia udarowe i wibracje potęgują efekt zwykłej niewspółosiowości podczas pracy – typowymi przykładami są walcarki i kruszarki.

Dopasowanie typu sprzęgła zębatego do obciążenia i niewspółosiowości

Wybór rozpoczyna się od dwóch liczb: momentu obrotowego, jaki musi przenosić sprzęgło oraz niewspółosiowości, jaką w rzeczywistości spowoduje instalacja. Żadnego z nich nie należy oceniać luźno — zbyt mały moment obrotowy przyspiesza zużycie zębów, natomiast niedoszacowanie niewspółosiowości prowadzi do przedwczesnego obciążenia krawędzi, niezależnie od tego, jak dobrze sprzęgło jest oceniane w inny sposób.

W zastosowaniach łączących umiarkowaną niewspółosiowość z obciążeniem udarowym lub cyklicznym – napędy przenośników, mieszalniki, sprzęt młyna – konstrukcja z nylonowym rękawem lub konstrukcja amortyzująca zapewnia znaczącą przewagę nad konstrukcjami z litej stali. nylonowe sprzęgło bębna z pierścieniem wewnętrznym zaprojektowane z myślą o amortyzacji zmniejsza obciążenie szczytowe przenoszone przez układ napędowy podczas nagłych skoków momentu obrotowego, co wydłuża żywotność sprzętu uruchamiającego się i zatrzymującego pod obciążeniem.

Tam, gdzie niewspółosiowość jest minimalna, a priorytetem jest gęstość momentu obrotowego w kompaktowej obudowie, bardziej opłacalnym wyborem pozostaje standardowy bęben stalowy lub konstrukcje z koronką — dodatkowa odporność na wstrząsy dzięki nylonowej tulei nie jest warta kompromisu w zakresie przenoszenia momentu obrotowego w przypadku stabilnych, dobrze wyrównanych napędów.

Przekładnie sprzęgające ze zintegrowaną funkcją hamowania

Dźwigi, wciągniki i inne zastosowania wymagające kontrolowanych zatrzymań wymagają sprzęgła, które może służyć również jako punkt mocowania sprzętu hamulcowego. Zamiast dodawać oddzielny zespół tarczy hamulcowej za sprzęgłem, konstrukcja z zębami bębnowymi i wbudowanym kołem hamulcowym utrzymuje powierzchnię hamowania bezpośrednio na korpusie sprzęgu, skracając układ napędowy i eliminując dodatkowy zestaw łożysk i wsporników.

sprzęgła bębnowe zbudowane ze zintegrowanym kołem hamulcowym są powszechne w suwnicach i wyciągach kopalnianych, szczególnie dlatego, że połączona konstrukcja zmniejsza liczbę oddzielnych elementów obrotowych, które wymagają niezależnego ustawienia i kontroli.

Częstotliwości smarowania i czynniki decydujące o żywotności

Sprzęgła zębate ulegają uszkodzeniom w wyniku zużycia, a nie zmęczenia, a stopień zużycia jest niemal bezpośrednio związany ze stanem smarowania. Sprzęgła smarowane smarem zwykle wymagają ponownego smarowania według harmonogramu powiązanego z prędkością roboczą i cyklem pracy — ciągła obsługa przy dużych prędkościach wymaga krótszych odstępów czasu niż przerywane napędy o niskiej prędkości, a siła odśrodkowa przy wyższych obrotach przyspiesza oddzielanie oleju od zagęszczacza wewnątrz samego smaru.

Praktyki smarowania sprzęgieł przekładniowych – dobór środka smarnego, układy niezależne w porównaniu z układami zasilanymi zewnętrznie oraz częstotliwości przeglądów – omówiono w normę smarowania sprzęgieł elastycznych ANSI/AGMA , które większość producentów wykorzystuje jako punkt odniesienia dla własnych zaleceń dotyczących konserwacji.

W praktyce rozsądnym punktem wyjścia w przypadku ogólnych usług przemysłowych jest ponowne smarowanie co sześć do dwunastu miesięcy, dokręcanie do raz na kwartał w przypadku instalacji charakteryzujących się dużą prędkością lub wysokimi wibracjami. Okres ten powinien się zmieniać w zależności od rzeczywistego stanu smaru podczas kontroli, a nie stałego kalendarza — smar, w którym występują cząstki metaliczne lub oddzielił się, wymaga wymiany niezależnie od tego, jak niedawno był serwisowany.

Gdy zespół zamka bezkluczykowego jest lepszy od połączenia na klucz

Tradycyjne połączenia wał-piasta na wpust działają niezawodnie przy umiarkowanym momencie obrotowym, ale sam rowek wpustowy powoduje punkt koncentracji naprężeń i niewielki luz, który rośnie w miarę zużycia wpustu i wpustu. W zastosowaniach wymagających wysokiego momentu obrotowego lub obciążenia zwrotnego luz ten ostatecznie objawia się jako mierzalny luz pomiędzy wałem a piastą.

Połączenie bezwpustowe mocuje piastę do wału poprzez samo tarcie, przy użyciu stożkowego elementu blokującego, aby wytworzyć równomierny nacisk promieniowy na całym obwodzie wału. bezkluczowe zespoły ryglujące do bezluzowych połączeń wał-piasta wyeliminuj naprężenia powstające w rowku wpustowym i utrzymaj przyczepność bez przyrostowego zużycia, które gromadzi się w połączeniach wpustowych w wyniku powtarzających się cykli obciążenia.

Kompromisem są koszty i precyzja montażu — zespoły bezkluczowe wymagają dokładniejszej kontroli momentu obrotowego podczas montażu niż piasty z wpustem. W zastosowaniach, w których zerowy luz i długoterminowa moc trzymania są ważniejsze niż prostota instalacji, na ogół warto dokonać takiego kompromisu.

Aby uzyskać wskazówki krok po kroku dotyczące uzyskania prawidłowego ustawienia i momentu obrotowego montażu za pierwszym razem, procedury montażu i wyosiowania sprzęgła zębatego krok po kroku obejmują sekwencję, którą większość instalatorów pomija podczas szybkiej wymiany sprzęgła.