Dobór sprzęgieł wałów do ciężkiego sprzętu: moment obrotowy, niewspółosiowość i dobór

Napęd przenośnika o mocy 132 kW na terenie kopalni przeszedł trzy sprzęgła w jednym sezonie operacyjnym. Każda wymiana miała ten sam rozmiar katalogowy i każda zawiodła na zębach piasty. Winą nie była jakość materiału; była to metoda wymiarowania, która uwzględniała jedynie średnicę wału i moc silnika. Cykl pracy obejmował częste rozruchy pod obciążonym pasem i nikt nie mierzył niewspółosiowości kątowej powodowanej przez osiadający fundament. Ta lekcja ma zastosowanie w całym przemyśle ciężkim: dobór sprzęgieł do ciężkiego sprzętu to obliczenia inżynieryjne, a nie przeglądanie katalogu.

Logika wymiarowania, która zapobiega awariom w terenie

Pracuj we właściwej kolejności, a większość awarii sprzęgieł zniknie. Oblicz moment zastosowania, zastosuj współczynnik serwisowy odzwierciedlający napędzaną maszynę i jej obciążenie, zidentyfikuj warunki szczytowe i udarowe, zmierz niewspółosiowość faktycznie wytwarzaną przez sprzęt, a dopiero potem wybierz rozmiar sprzęgła, który spełnia jednocześnie wszystkie ograniczenia. Sprzęgło o doskonałej charakterystyce znamionowej momentu obrotowego może szybko ulec awarii, jeśli pracuje z ciągłą niewspółosiowością kątową lub gdy moment rozruchowy osiąga trzykrotność momentu roboczego.

Moment obliczeniowy jest podstawą całego obliczenia: Td = Tn x SF. Tn to nominalny moment obrotowy przenoszony w warunkach stabilnej pracy, a SF to współczynnik pracy. W przypadku ciężkiego sprzętu wartość SF rzadko spada poniżej 1,5, a często osiąga wartość od 2,5 do 3,0 w przypadku kruszarek i młynów nawrotnych. Dwa napędy o tym samym momencie obrotowym silnika mogą wymagać różnych rozmiarów sprzęgieł. Pompa odśrodkowa pracująca stale z prędkością 1480 obr./min zazwyczaj wykorzystuje współczynnik pracy wynoszący 1,25, podczas gdy kruszarka z tym samym silnikiem potrzebuje 2,5 lub więcej ze względu na obciążenie udarowe. Poniższa tabela zawiera listę współczynników serwisowych powszechnie stosowanych w napędach silników elektrycznych.

Trzy liczby decydujące o rozmiarze sprzęgła

Każdy wybór sprzęgła wału sprowadza się do trzech liczb: momentu obrotowego, średnicy i niewspółosiowości. Szybkość i środowisko również mają znaczenie, ale to one decydują o rozmiarze ramki.

Nominalny moment obrotowy

W przypadku napędu obrotowego nominalny moment obrotowy wynosi T = 9550 x P/n, gdzie P oznacza kilowaty, n oznacza obroty na minutę, a T wyraża się w niutonometrach. Silnik o mocy 132 kW przy 1480 obr./min przenosi zatem około 852 Nm przy stałym obciążeniu.

Maksymalny moment obrotowy

Silniki elektryczne zazwyczaj wytwarzają podczas rozruchu od 150 do 200 procent znamionowego momentu obrotowego. Silniki wysokoprężne i silniki hydrauliczne mogą generować jeszcze wyższe wartości szczytowe. Sprzęgło musi przetrwać wartość szczytową, a nie tylko średnią, ponieważ szczytowy moment obrotowy powoduje obciążenie zębów, piasty i elementów mocujących. Jeśli przemiennik częstotliwości regularnie uruchamia się pod obciążeniem lub zmienia kierunek, szczytowy moment obrotowy należy traktować jako ciągły warunek projektowy, a nie sporadyczne zdarzenie.

Pojemność otworu

Sprzęgło może osiągnąć docelowy moment obrotowy, ale nadal nie będzie działać, jeśli otwór jest za mały dla wału i rowka wpustowego. Sprawdź maksymalny otwór wybranej ramy i potwierdź, że wpust może przenieść obliczeniowy moment obrotowy bez zgniatania jego krawędzi. Gdy obciążenia osiowe są duże, zamiast klucza należy rozważyć zespół blokujący; siła docisku bezpiecznie utrzymuje piastę i eliminuje zmęczenie rowka wpustowego.

Niewspółosiowość

Niewspółosiowość promieniowa, kątowa i osiowa skraca żywotność sprzęgła, gdy przekracza wartości znamionowe. Sprzęgła zębate wytrzymują niewspółosiowość kątową do około 1,5 stopnia na oczko, podczas gdy sprzęgła membranowe tolerują mniej, ale zapewniają wyższą sztywność skrętną. Wały uniwersalne przyjmują największe przemieszczenia kątowe i osiowe, co czyni je standardem w napędach dalekobieżnych lub ruchomych. Prędkość wzmacnia ten efekt: przy wysokich obrotach nawet małe błędy kątowe generują wibracje i obciążenia dynamiczne, do przenoszenia których sprzęgło nigdy nie zostało zaprojektowane.

Rodziny sprzęgieł do ciężkiego sprzętu

Każda rodzina sprzęgieł rozwiązuje inną kombinację momentu obrotowego, niewspółosiowości i prędkości. Znajomość granic każdej rodziny to połowa sukcesu przy ustalaniu rozmiaru.

Sprzęgła przekładni bębnowej

Sprzęgła bębnowe są końmi pociągowymi przemysłu ciężkiego. Ich koronowany kształt zębów zmniejsza nacisk krawędzi i umożliwia niewspółosiowość kątową bez utraty zdolności przenoszenia momentu obrotowego. Gdy napęd musi przenosić setki kiloniutonometrów w kompaktowej obudowie, zazwyczaj pierwszym wyborem jest szerokie sprzęgło bębnowe. The szerokie sprzęgło bębnowe o dużej nośności obejmuje zakres otworów i momentów obrotowych typowy dla napędów młynów, przenośników i dźwigów, a wymienne zestawy przekładni ułatwiają konserwację. Aby uzyskać szersze spojrzenie na zachowanie tych sprzęgieł w pracy, można znaleźć artykuł na temat sprzęgła bębnowe do ciężkich przemysłowych układów napędowych wyjaśnia geometrię zębów, smarowanie i tryby awarii.

RSK-GICL Sprzęgło przekładni bębnowej typu szerokiego Wysoka nośność i przenoszenie momentu obrotowego Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology Co., Ltd to sprzęgło przekładni bębnowej RSK-GICL typu szerokiego Wysoka nośność i przenoszenie momentu obrotowego Sup... Zobacz produkt →

Uniwersalne sprzęgła wałów

Kiedy napędzana maszyna porusza się względem silnika lub w układzie napędowym występuje znaczne przesunięcie kątowe, właściwym rozwiązaniem jest wał kardana. The precyzyjny wał uniwersalny podwójnego typu utrzymuje wysoką dokładność przekładni przy dużych kątach pracy i jest dostępny z sekcjami teleskopowymi, w których odległość między końcami wałów zmienia się podczas pracy. Zastosowania obejmują walcarki, napędy mieszadeł i wszelkie urządzenia, w których silnik i maszyna robocza znajdują się na oddzielnych fundamentach, które poruszają się niezależnie.

RSK-WS Precyzyjny wał uniwersalny Typ podwójny Przeniesienie momentu obrotowego o dużym kącie Sup Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology Co., Ltd to precyzyjny wał uniwersalny RSK-WS Podwójny typ przekładni o dużym kącie... Zobacz produkt →

Sprzęgła membranowe

Pod względem sztywności skrętnej i zerowego luzu sprzęgła membranowe przewyższają większość alternatywnych rozwiązań. Wykorzystują je turbomaszyny, stanowiska testowe i napędy pomp o dużej prędkości, ponieważ przenoszą moment obrotowy za pośrednictwem cienkich metalowych tarcz, które wyginają się elastycznie. Na dyskach pracujących z prędkością do 10 000 obr./min, a dostosowane do potrzeb klienta, szybkobieżne sprzęgło membranowe o prędkości obrotowej do 10 000 obr./min pozwala uniknąć smarowania i zużycia, a całkowicie metalowa konstrukcja jest odporna na wysokie temperatury otoczenia, w których części elastomerowe szybko ulegają degradacji.

RSK dostosowane do indywidualnych potrzeb sprzęgło membranowe o dużej prędkości do 10000 obr./min Dostawcy, firma - Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology Co., Ltd to dostosowane do indywidualnych potrzeb RSK sprzęgło membranowe o dużej prędkości do 10000 obr./min Dostawcy i dostawcy hurtowi ... Zobacz produkt →

Sprzęgła elastomerowe

Sprzęgła oponowe i sprzęgła sworzniowo-tulejowe zwiększają miękkość skrętną i tłumią wibracje. Stanowią ekonomiczny wybór w przypadku napędów o niższych prędkościach i średnim momencie obrotowym, ale ich gęstość momentu obrotowego jest znacznie niższa niż w przypadku konstrukcji z przekładnią lub membraną. W sprzęcie ciężkim pojawiają się głównie na napędach pomocniczych i małych przenośnikach, gdzie ważniejsza jest amortyzacja niż zwartość.

Procedura doboru rozmiaru krok po kroku

Poniższa procedura działa w przypadku większości napędów ciężkiego sprzętu, niezależnie od tego, czy wymieniasz uszkodzone sprzęgło, czy projektujesz nową skrzynię biegów.

1. Określ nominalny moment obrotowy na podstawie mocy silnika i prędkości roboczej.
2. Wybierz współczynnik serwisowy spośród typu maszyny, częstotliwości rozruchu i poziomu wstrząsów.
3. Obliczyć moment obliczeniowy, mnożąc moment nominalny przez współczynnik eksploatacyjny.
4. Sprawdź szczytowy moment obrotowy w warunkach rozruchu, cofania lub utyku.
5. Zmierz niewspółosiowość promieniową, kątową i osiową faktycznie wytwarzaną przez instalację.
6. Wybierz ramę sprzęgającą o momencie znamionowym większym od momentu obliczeniowego i odporności na niewspółosiowość powyżej zmierzonych wartości.
7. Porównaj wymiary otworu i wpustu z rzeczywistymi końcami wału.
8. Sprawdź maksymalną prędkość, a w przypadku napędów o dużej lub zmiennej prędkości wykonaj analizę drgań skrętnych.
9. Przejrzyj środowisko: zakres temperatur, kurz, wilgotność i dostęp do smarowania.

Typowe błędy w doborze rozmiaru i jak ich unikać

Większość niepowodzeń w terenie wynika z jednego z następujących błędów:

• Stosowanie momentu obrotowego z tabliczki znamionowej silnika zamiast momentu rozruchowego lub utyku.
• Wybór zbyt niskiego współczynnika obsługi dla sporadycznych dużych obciążeń.
• Pomiar niewspółosiowości tylko podczas montażu i ignorowanie wzrostu temperatury i osiadania fundamentów.
• Wybór sprzęgła wyłącznie na podstawie rozmiaru otworu, bez sprawdzania znamionowego momentu obrotowego.
• Przewymiarowanie do tego stopnia, że ​​sprzęgło nie chroni już układu przed przeciążeniem.
• Zapominając o zachowaniu osiowym, gdy napęd przenosi duży nacisk osiowy.

Gdy sprzęt musi być zgodny z praktyką europejską, należy zapoznać się z przewodnikiem Rodzaje i dobór złączy DIN wyjaśnia porównanie serii DIN pod względem sztywności skrętnej, zdolności wyrównania i wymagań konserwacyjnych.

Praktyczny przykład rozmiaru

Weźmy przenośnik taśmowy napędzany silnikiem elektrycznym o mocy 132 kW i prędkości 1480 obr/min, z wałem silnika o średnicy 80 mm i wałem wejściowym skrzyni biegów o tej samej średnicy.

1. Nominalny moment obrotowy: Tn = 9550 x 132 / 1480 = 852 Nm.
2. Współczynnik serwisowy dla przenośnika z umiarkowanymi wstrząsami i częstymi rozruchami: 1,75.
3. Projektowy moment obrotowy: Td = 852 x 1,75 = 1491 Nm.
4. Szczytowy moment rozruchowy przy 200% momentu obrotowego silnika: około 1704 Nm.
5. Wybierz ramę sprzęgającą o wartości znamionowej powyżej 1491 Nm, z maksymalnym otworem co najmniej 80 mm i rowkiem wpustowym pasującym do wału.

Sprzęgło bębnowe z nominalnym momentem obrotowym 2000 Nm, maksymalnym średnicą 85 mm i możliwością niewspółosiowości kątowej wynoszącej około 1,5 stopnia spełniałoby ten wymóg z rozsądnym marginesem bezpieczeństwa. Następna mniejsza rama, o momencie znamionowym 1200 Nm, nie przeszłaby projektowej kontroli momentu obrotowego, nawet jeśli jej otwór pasuje do wału. Dlatego też obliczenie momentu obrotowego musi nastąpić przed jakimkolwiek porównaniem średnicy.

Kontrola końcowa przed złożeniem zamówienia

Przed potwierdzeniem rozmiaru sprzęgła przejrzyj następujące punkty:

• Upewnij się, że otwór sprzęgła pasuje zarówno do wału silnika, jak i do wału maszyny napędzanej.
• Sprawdź wymiary rowka wpustowego względem obowiązującej normy.
• Zdecyduj, czy do danego zastosowania wymagana jest wersja z kołem hamulcowym, czy z tarczą hamulcową.
• Należy zwrócić uwagę na częstotliwość smarowania oraz to, czy instalacja umożliwia łatwy dostęp w celu konserwacji.
• W przypadku obciążeń dużych prędkości lub obciążeń zwrotnych należy poprosić producenta o analizę skręcania przed ostatecznym określeniem rozmiaru.

Dobieranie wymiarów sprzęgieł do ciężkiego sprzętu najlepiej sprawdza się w ramach zorganizowanego procesu. Zacznij od momentu obrotowego, zastosuj uczciwy współczynnik serwisowy, przestrzegaj warunków szczytowych i zmierz niewspółosiowość faktycznie powstającą w instalacji. Jeśli te liczby są prawidłowe, rozmiar sprzęgła dopasowuje się naturalnie, a montowana część ma realną szansę przetrwać tak długo, jak maszyna, której służy.