Flexibel motorkoppling: typer, felinställningsgränser och urvalssteg

En 15 kW centrifugalpump vid en kemisk fabrik åt flexibla motorkopplingar av käfttyp var åttonde månad. Kopplingen var inte problemet. Mätningen visade att motor- och pumpaxlarna satt 0,9 mm från varandra i parallellförskjutning och 0,6 grader ur vinkelinriktning, ungefär tre gånger vad spindelinsatsen kunde absorbera. Ersättningen misslyckades på samma sätt. En flexibel motorkoppling är en vridmomentöverförande del med en fast, ändlig förskjutningstillägg. Att behandla det som ett botemedel mot dålig anpassning är det mest pålitliga sättet att fortsätta köpa samma del två gånger om året.

Vad en flexibel motorkoppling gör och vad den inte kan göra

En flexibel motorkoppling förenar motoraxeln med den ingående axeln på en pump, växellåda, kompressor, fläkt eller verktygsmaskin. Den utför tre jobb samtidigt: den överför vridmoment, den absorberar de små axelförskjutningarna som ingen riktig installation eliminerar, och den minskar vibrationerna och stötarna som annars skulle nå motorlager och kugghjul. Ordet flexibel beskriver arbetselementet, oavsett om det är en elastomerinsats, en metallbälg, ett rostfritt skivpaket, en spiralformad balksektion eller ett fjädergaller. Den beskriver inte en obegränsad förmåga att svälja felställning.

Vad delen inte kommer att göra spelar lika stor roll. Den kan inte dra två dåligt inriktade axlar i linje, absorbera den termiska tillväxten av ett långt axeltåg, kompensera för en mjuk fot eller fungera som en distans mellan maskiner som borde ha placerats korrekt i första hand. Varje flexibel design medför också en kostnad. Elastomertyper dämpar vibrationer väl men har temperaturgränser och en begränsad livslängd; metalltyper håller noll glapp och tolererar värme men passerar vibrationer och kan bli trött. Vinsten, som beror på lägre lagerbelastningar, mindre buller och längre maskinlivslängd, sammanfattas i denna anteckning om fördelarna med en flexibel koppling .

De flexibla motorkopplingstyperna du faktiskt kommer att specificera

Motordrivna maskiner betjänas av åtta kopplingsfamiljer i praktiken. Tabellen nedan listar felinställningen som var och en hanterar under drift och de enheter där den vinner sin plats. Behandla siffrorna som planeringsvärden snarare än gränser.

Två regler betyder mer än siffrorna. Fortsätt arbeta felinställning till ungefär en tredjedel av den nominella mängden, eftersom en koppling som redan körs vid sin gräns inte har någon reserv för termisk tillväxt eller grundsättning. Och matcha elementmaterialet till miljön: nitrilinsatser är bekväma från cirka -40 °C till 100 °C, polyuretan något mindre i toppen av det intervallet, medan en bälg eller membranpaket begränsas av utmattningslivslängd snarare än av temperatur.

RSK-CPFJC Käftspindelkoppling i aluminium med hög styvhet Vid dimensionering av en motordriven koppling dämpar denna nollspelande aluminiumback/spider-enhet vibrationer och kompenserar offset under beräknat vridmoment och snedställning. Visa produkt →

Urvalssekvens: Vridmoment, Misalignment, Speed, Fit

Vridmoment och servicefaktor

Börja från den drivna maskinen, inte motorn. Erforderligt vridmoment är T = 9550 x P/n, med P i kW och n i rpm, så en 22 kW motor vid 1470 rpm behöver ca 143 Nm. Multiplicera med en servicefaktor: ungefär 1,5 för mjuka fläktar och centrifugalpumpar, 2,0 för transportörer, blandare och kolvkompressorer, och 2,5 eller mer för krossar, rullpressar och reverserande drivningar. Bekräfta sedan maximalt vridmoment. En direktansluten motor kan leverera två till tre gånger nominellt vridmoment vid start, och kopplingens toppklassificering, inte dess kontinuerliga klassificering, styr det ögonblicket.

Missanpassningsbudget

Mät offset efter att maskinerna är injekterade och bultade, inte från ritningen. Lägg till termisk tillväxt mellan kalla och varma tillstånd. Välj sedan en storlek vars nominella parallella, vinkel- och axiella tillstånd är minst tre gånger vad du förväntar dig att se. Axiella tillstånd är det som oftast glöms bort: en bälgkoppling på ett axeltåg som växer 1 mm när det är varmt kommer att misslyckas i dragkraften långt innan det brister i vridningen.

Hastighet, balans och backlash

Över ungefär 3000 rpm blir balansen ett urvalskriterium snarare än en fotnot, och en koppling som beter sig vid 1500 rpm kan vibrera vid 6000 rpm om enheten inte är balanserad som en enhet. På servo- och positioneringsaxlar överträffar spel och vridstyvhet vridmomentkapaciteten, vilket är anledningen till att nav av klämtyp och nollspelningselement ersätter ställskruvar och elastomerinsatser i dessa lägen.

Installationsdetaljer som avgör kopplingens livslängd

• Rikta in med en mätklocka eller lasersystem i två plan, kontrollera sedan igen efter den första kördagen.
• Ställ in naven så att det flexibla elementet sitter vid dess designade gap, och använd aldrig kopplingen för att stänga ett axelgap.
• Respektera hålpassningen. Ett H7-hål på en h6-axel med rätt nyckel glider på utan kraft; ett löst hål bryts inom några veckor, och ett påslaget nav skadar lagren.
• Dra åt klämskruvar och stiftbultar med en kalibrerad skiftnyckel, i den ordning som visas på ritningen.
• Håll elastomerelement borta från olja, ozon och direkt solljus i förvaring och inspektera dem vid planerade avstängningar istället för att vänta på ett haveri.

Misslyckande mönster och vad de säger till dig

• En spindelinsats som bärs i en halvmåneform pekar på vinkelfel; jämnt slitage över alla lober leder till överbelastning.
• En metallbälg sprucken bredvid en fläns betyder vanligtvis upprepad axiell eller vinkelövergång, inte en materialdefekt.
• Tillplattade eller smälta stifthylsor indikerar omgivnings- eller strålningsvärme över elastomergränsen.
• Ett räfsat navhål och kilspår visar en lös passform i kombination med vridmomentomkastning.
• En koppling som går varm vid måttlig belastning överkomprimeras ofta axiellt under installationen.

Matcha kopplingen till den drivna maskinen

På en centrifugalpump, fläkt eller skruvtransportör som drivs av en standardinduktionsmotor på 7,5 till 45 kW, är vanligtvis en käfttyp eller elastisk hylsstiftkoppling det vettiga valet. Båda tolererar parallell och vinkelförskjutning, dämpar motorns vridningsrippel och kan återelementas på plats på mindre än en timme utan att någon maskin flyttas.

RSK-LT Elastisk ärmstiftskoppling För standarddrivningar av induktionsmotorer på fläktar, pumpar eller transportörer tål denna billiga elastiska stiftkoppling offset och förenklar underhållet på plats. Visa produkt →

Servo- och positioneringsaxlar är ett annat problem. Här spelar glapp mer roll än råvridmoment, så en metallbälg eller balkkoppling med klämnav håller anslutningen stel i vridningen samtidigt som den tillåter en liten förskjutning. Eftersom servokopplingsområde inkluderar balk, bälg, membran, käft och Oldham versioner, en enda monteringsstil kan hållas över en hel maskin.

RSK-CPRC aluminiumlegering bälgar servokoppling För servo- och stepperpositioneringsaxlar där glapp spelar roll, kompenserar denna rostfria bälgkoppling av klämtyp små förskjutningar utan att förlora vridstyvhet. Visa produkt →

Höghastighetstestbänkar, turbokompressorer och verktygsmaskiner kör förbi elastomerernas balans- och utmattningsgränser, vilket är där en membrankoppling som är klassad för 10 000 rpm tar över. I den tunga änden kräver rullpressar, kranar, valsverk och marina axlar trumväxlar eller serpentinfjäderkopplingar, ibland med ett bromshjul, en mellanaxel eller ett delat nav, och ofta som en skräddarsydd snarare än katalogmontering.

Vad du ska skicka till en tillverkare för en korrekt offert

En kopplingsoffert är bara så bra som data bakom den. Ange följande innan du frågar efter pris:

• Motorkraft, hastighet och startmetod
• Axeldiametrar, kilspårmått och passformsklass på båda sidor
• Uppmätt eller förväntad parallell, vinkel och axiell förskjutning
• Driftcykel, stötnivå och om drevet backar
• Omgivningstemperatur, fukt, damm och kemikalier
• Drifthastighet och, över 3000 rpm, den erforderliga balansgraden
• Oavsett om det behövs bromshjul, bromsskiva, mellanaxel eller delat nav

Med den listan kan en leverantör välja en standardstorlek, rekommendera elementmaterialet och bekräfta om en modifierad borrning, kilspår eller balanserad montering krävs. Den nivån av anpassning är rutin i industriell kopplingstillverkning, och det är normalt billigare än att specificera en överdimensionerad standardenhet för att täcka en okänd.

Kopplingen är den billigaste komponenten i de flesta drivlinor och den misslyckas oftast av skäl som inte har med själva kopplingen att göra. Fixa inriktningen, storlek för toppvridmoment, håll en tredjedel av felinställningstillägget i reserv, och en flexibel motorkoppling kommer att hålla längre än lagren på vardera sidan om den.