Un ghid pentru selectarea, montarea și întreținerea cuplajelor cu știfturi cu manșon elastic

Un inginer de întreținere trage un cuplaj defect de la o unitate de pompare. Manșoanele din elastomer sunt crăpate, șuruburile de știft sunt înțepate, iar orificiul butucului prezintă semne de frecare indicatoare ale unei potriviri proaste. Pentru majoritatea unităților industriale de sarcină medie, înlocuirea nu este un exercițiu de inginerie exotic: o cuplare cu știfturi cu manșon elastic este adesea cea mai simplă și mai economică alegere. Va absorbi vibrațiile, va tolera dezalinierea modestă și va continua să funcționeze ani de zile dacă potrivirea și întreținerea sunt corecte.

Acest ghid explică ce este o cuplare cu știfturi cu manșon elastic, cum se comportă la sarcină, ce trebuie verificat atunci când alegeți unul și cum să îl montați și să îl întrețineți astfel încât cuplajul să nu devină veriga slabă a transmisiei.

Ce este o cuplare cu știfturi cu manșon elastic?

Un cuplaj cu știfturi cu manșon elastic este un cuplaj flexibil de arbore care transmite cuplul prin știfturi cilindrice introduse în găurile din cele două butuci. Butucul de antrenare poartă știfturi; în jurul fiecărui știft este un manșon elastomeric. Butucul antrenat are găuri sau fante potrivite. Pe măsură ce butucul de antrenare se rotește, fiecare știft comprimă manșonul pe peretele butucului antrenat, transferând cuplul prin compresie, mai degrabă decât prin contact metal-metal.

Un ansamblu tipic constă din:

• Două butuci cu flanșe, prelucrate în mod normal din oțel sau fontă.
• Șuruburi cu știfturi, de obicei aranjate pe un cerc de pas.
• Maneci elastice, din cauciuc sau poliuretan, care se potrivesc peste ace.
• Șaibe de reținere, șaibe de blocare și piulițe care fixează știfturile.

Designul este numit și „cuplaj cu știft și bucșă” sau „cuplaj cu știft cu bucșă”. În seria LT/TL, manșonul elastic este elementul portant; știftul împinge doar manșonul, nu metalul de împerechere. Aceasta este cheia vibrațiilor și absorbției șocurilor.

Cum se ocupă de cuplul, șocul și alinierea greșită

Când motorul pornește, cuplul crește rapid. Manșonul elastic se deformează la forfecare și compresie, netezind sarcina bruscă. Această deformare permite, de asemenea, cuplajului să absoarbă neregulile ciclice de la un motor diesel, cutie de viteze sau motor electric. Rezultatul este un stres de vârf mai mic în echipamentul condus și mai puțin zgomot.

Manșonul creează, de asemenea, o cantitate mică de conformitate între arbori. Cuplajele cu știfturi cu manșon elastic pot accepta dezechilibre radiale de câteva zecimi de milimetru, dezechilibre unghiulare de până la aproximativ 1 grad și deplasări axiale de câțiva milimetri în funcționare normală. Valorile exacte depind de turație, cuplu și elastomerul utilizat. Aceste limite nu sunt la fel de generoase ca cele ale unui cuplaj cu roți dințate, dar sunt suficiente pentru majoritatea instalațiilor aliniate și sunt mult mai ușor de realizat în practică.

Pentru o unitate de uz general care nu suferă de vârfuri extreme de cuplu, cuplajul cu manșon oferă un echilibru excelent între protecție și cost.

Selectarea cuplajului corect al știftului manșonului elastic

Selecția începe cu cuplul, apoi viteza, apoi constrângerile fizice și, în final, condițiile de mediu. Cuplul nominal al cuplajului trebuie să depășească cuplul maxim al mașinii antrenate, inclusiv cuplul de pornire și orice suprasarcină ocazională. Pentru o pompă sau un ventilator, cuplul continuu este de obicei suficient; pentru un concasor sau un transportor, un factor de serviciu între 1,5 și 2,0 este mai sigur.

Dimensiunea alezajului este următoarea verificare. Butucul de cuplare trebuie să se potrivească atât cu diametrul arborelui antrenat, cât și al arborelui antrenat. Un alezaj mai mare nu înseamnă întotdeauna o capacitate de cuplu mai mare, deoarece cercul bolțului este fix. Evaluarea de catalog se bazează pe cel mai mare alezaj permis; un arbore mic poate fi încă găzduit cu un manșon de reducere, dar valoarea nominală a cuplului trebuie redusă.

Viteza afectează dezalinierea admisă și calitatea echilibrării. La viteze mici, echilibrarea butucului standard este suficientă. La viteze mai mari, dezechilibrul rezidual poate provoca vibrații, astfel încât cuplajul trebuie verificat și echilibrat dinamic dacă este necesar.

Temperatura și atmosfera contează deoarece manșonul din elastomer este cel mai slab material. Uleiul, ozonul și căldura accelerează întărirea cauciucului. Pentru medii cu temperaturi ridicate sau uleioase, selectați un manșon din poliuretan sau un cauciuc special formulat și verificați limitele de temperatură ale producătorului.

Dacă și mașina condusă necesită frânare, o versiune cu roată de frână integrată poate simplifica instalarea. Acest aranjament este obișnuit la macarale și palan, unde cuplajul și frâna formează o componentă compactă.

LTZ(TLL) Cuplaj cu știfturi cu manșon elastic cu roată de frână Acest cuplaj integrează transmisia cuplului și frânarea într-o singură componentă, ideal pentru macarale și palanuri unde sunt necesare o instalare compactă și o oprire fiabilă. Roata de frână funcționează cu o frână externă pentru a asigura o decelerare lină și o poziționare precisă. Vizualizare produs →

Configurațiile cu o roată de frână folosesc un butuc mai lat sau un manșon extins și trebuie selectate împreună cu jocul etrierului de frână și cuplul de frânare necesar. Acestea fiind spuse, pentru o cuplare dreaptă fără frână, designul standard LT/TL este una dintre cele mai utilizate opțiuni flexibile în mașinile industriale.

Potrivirea arborelui: realizarea corectă a conexiunii butucului

Potrivirea dintre butucul de cuplare și arbore determină dacă conexiunea dezvoltă uzură prin frecare, vibrații sau slăbire. O potrivire lejeră, cum ar fi H8/h7, poate fi ușor de asamblat, dar poate permite micro-mișcarea la suprafața găurii. De-a lungul timpului, această micro-mișcare creează coroziune prin frecare, care arată ca praf roșu închis sau maro pe arbore. Într-o acționare în marșarier, aceeași mișcare poate mări rapid canalul cheie și poate transforma o mică problemă într-un arbore deteriorat.

Pentru majoritatea cuplajelor rigide și flexibile, este preferată o potrivire de tranziție. În termeni ISO, alezajul butucului este adesea H7, în timp ce arborele este k6 sau m6. H7/k6 ofera o fixare usoara prin presare; H7/m6 oferă o fixare mai fermă și este frecventă atunci când sunt prezente inversări de cuplu sau șocuri ușoare. Pentru sarcini severe, poate fi utilizată o potrivire prin interferență, cum ar fi H7/p6, cu condiția ca cuplajul să poată fi dezasamblat cu un extractor hidraulic sau un încălzitor cu inducție.

De asemenea, calea cheie necesită atenție. O cheie pătrată standard transmite cuplul de la arbore la butuc. Potrivirea cheii în canalul cheii ar trebui să permită o mică interferență pe părțile laterale; o cheie slăbită permite lovirea și uzura rapidă. Înainte de asamblare, măsurați alezajul, arborele și canalul de cheie cu un micrometru, nu doar cu un șubler. Dacă cuplajul a fost în stoc de mult timp, măsurați din nou alezajul în două poziții pentru a detecta ovalitatea.

Potrivirea dintre butuc și arbore este un subiect recurent în literatura de inginerie de întreținere, deoarece adesea decide durata de viață a cuplajului. O nepotrivire de doar câțiva micrometri poate schimba conexiunea de la fără probleme la slabă cronic.

Cele mai bune practici de instalare și întreținere

Curățați bine arborele și alezajul înainte de asamblare. Îndepărtați orice rugină, vopsea, bavuri sau metal supraînălțat din jurul canalului cheie. Lubrifiați ușor alezajul cu compus anti-gripare, dar nu lubrifiați suprafața de frecare dacă potrivirea este menită să fie prin presare; urmați recomandarea furnizorului.

Utilizați un cadran indicator pentru a verifica alinierea. Setați dezalinierea unghiulară în limita cuplajului, de obicei 0,1 mm/100 mm sau mai puțin, și decalajul radial între 0,1–0,2 mm. Strângerea cuplajului pentru a compensa un motor nealiniat este o modalitate rapidă de a eșua.

Pentru strângerea șuruburilor, utilizați o cheie dinamometrică și strângeți șuruburile bolțurilor progresiv, în formă de stea. Strângerea excesivă prăbușește manșonul sau deformează știftul. Strângerea insuficientă permite știftului să se miște axial și să lovească șaiba de reținere.

Activitățile de întreținere sunt simple, dar trebuie programate:

1. Verificați dacă există ulei, solvent sau căldură excesivă pe manșoanele din elastomer la fiecare trei până la șase luni.
2. Căutați crăpături, umflături sau compresie în mâneci.
3. Măsurați mișcarea axială a butucului pe arbore; mișcarea vizibilă înseamnă că potrivirea eșuează.
4. Înlocuiți toate manșoanele și știfturile ca un set, nu unul câte unul, pentru a menține partajarea încărcăturii.
5. Verificați din nou alinierea după înlocuirea elastomerilor, deoarece noile manșoane sunt mai rigide și pot schimba poziția de rulare.

Când este nevoie de înlocuire, o cuplare cu știfturi cu manșon elastic este de obicei mai ieftin și mai rapid de reparat decât o cuplare cu roți dințate sau cu disc, ceea ce explică popularitatea sa continuă în întreținerea instalațiilor.

Unde sunt folosite aceste cuplaje

Cuplajele cu știfturi cu manșon elastic se găsesc în aproape orice industrie de producție continuă. Aplicațiile tipice includ pompe, ventilatoare, compresoare, transportoare, mixere, concasoare, macarale, palanuri și mașini-unelte. Capacitatea lor de a absorbi vibrațiile de torsiune le face deosebit de utile pe pompe și generatoare cu motor diesel, unde impulsurile de cuplu sunt inevitabile.

În fabricile de oțel, acestea sunt utilizate pe antrenările mesei cu role și echipamentele auxiliare; în minerit, pe benzi transportoare și pompe de șlam; în medii marine și petrochimice, pe mașini de punte și pompe de proces. Pentru serviciul macaralei, cuplajul este adesea combinat cu o roată de frână, iar întregul ansamblu trebuie să respecte standardele de siguranță la ridicare. Pagina noastră de industrii acoperite oferă o imagine de ansamblu asupra condițiilor de funcționare în care astfel de cuplaje trebuie să funcționeze în mod fiabil. Vezi lista de aplicații din industrie pentru mai mult.

Considerații de personalizare și achiziții

Majoritatea producătorilor sunt dispuși să modifice un cuplaj standard de știfturi cu manșon elastic pentru a se potrivi unei anumite unități. Personalizările obișnuite includ diametrul alezajului, dimensiunea și poziția canalului, lungimea butucului, materialul manșonului și dacă cuplajul trebuie echilibrat pentru o viteză mai mare. Pentru ridicare și ridicare, o roată de frână poate fi forjată sau sudată pe butuc și apoi prelucrată pentru a funcționa corect.

Tipul standard LT/TL este calul de lucru al acestei familii. Are o flanșă compactă și folosește un aranjament de știfturi fie pe un singur rând, fie pe două rânduri, în funcție de cuplu. Multe fabrici păstrează în stoc un cuplaj LT/TL de rezervă, deoarece se potrivește cu o gamă largă de arbori de motoare și pompe.

LT(TL) Pin elastic și cuplare bucșă Acest cuplaj flexibil standard se potrivește unei game largi de arbori de motoare și pompe, oferind amortizarea vibrațiilor și compensarea dezalinierii. Flanșa sa compactă și întreținerea ușoară îl fac o piesă de schimb practică pentru multe instalații industriale. Vizualizare produs →

Când trimiteți o întrebare, furnizați următoarele informații: puterea sau cuplul, viteza de funcționare, diametrele arborelui și dimensiunile canalelor, spațiul disponibil între arbori, temperatura ambiantă și dacă unitatea este în interior sau în exterior. De asemenea, precizați dacă sarcina este constantă sau de tip șoc. Aceste date permit producătorului să calculeze factorul de serviciu real și să recomande materialul corect al alezajului și butucului.

Înainte de a comanda, merită, de asemenea, să revizuiți factorii critici de selecție care afectează fiabilitatea cuplajului; un detaliu aparent mic, cum ar fi duritatea elastomerului sau finisajul suprafeței știftului, poate modifica durata de viață cu o marjă mare. Articolul pe factori critici pentru selectarea cuplajului industrial potrivit explică problemele care sunt ușor de trecut cu vederea în timpul achizițiilor.

Concluzie

Cuplajul cu știfturi cu manșon elastic rămâne o primă alegere practică pentru multe unități industriale. Este simplu de înțeles, ușor de instalat și iertător în serviciu. Principalele cerințe sunt o potrivire corectă a alezajului, o aliniere rezonabilă și inspecția regulată a manșoanelor din elastomer. Atunci când este selectat cu factorul de service potrivit și personalizat pentru arborele și mediul real, oferă o viață lungă și de încredere, fără cerințele de lubrifiere și întreținere ale cuplajelor cu angrenaje.

Data viitoare când un cuplaj eșuează, nu presupuneți imediat că un cuplaj mai mare sau mai scump este răspunsul. În schimb, verificați potrivirea, alinierea și starea manșoanelor din elastomer. În cele mai multe cazuri, o cuplare a știftului cu manșon elastic montat corect va rezolva problema la un cost mai mic și cu mai puține perioade de nefuncționare.