Objašnjenje membranskih spojnica: dizajn, ograničenja odstupanja i primjene

Vlak petrokemijske cirkulacijske pumpe izgubio je spojku zupčanika svakih devet mjeseci. Glavni uzrok bila je izlazna prirubnica motora koja se nalazila 1,2 mm iznad ulaza pumpe, broj koji je unutar tolerancije hladnog poravnanja, ali destruktivan za podmazane zube zupčanika pri 3600 o/min. Tim za održavanje prešao je na dvostruku membransku spojku s odstojnikom, a interval zamjene se protegao na četiri godine. Taj je ishod tipičan: spojnice dijafragme rjeđe kvare jer nemaju zube za trošenje, nemaju mast za gubitak i nemaju elastomer za starenje.

Kako radi spojnica dijafragme

Membranska spojka prenosi zakretni moment preko tankog metalnog diska ili niza tankih diskova, naizmjenično pričvršćenih vijcima na pogonsku i pogonsku prirubnicu. Kada rotacija započne, putanja zakretnog momenta prolazi kroz dijafragmu u smicanju i napetosti oko kruga vijka. Disk se elastično deformira kako bi apsorbirao kutno i aksijalno pomicanje, što čini spojnicu fleksibilnom.

Potpuni sklop obično sadrži lijevu glavčinu, paket dijafragme, osovinu s razmaknicama, drugi paket dijafragmi i desnu glavčinu. Odstojna osovina omogućuje spojnici premošćivanje razmaka između dviju osovina stroja, a također je i element koji omogućuje dizajn dvostrukog savijanja.

Dva pravila upravljaju gotovo svakom odlukom o spajanju dijafragme. Prvo, jedan set dijafragmi rješava samo kutne neusklađenosti. Ako stroj ima paralelni pomak osovine, potrebna su vam dva skupa dijafragmi razmaknutih, jer ta kombinacija stvara plutajući središnji dio koji pomak pretvara u kutni otklon. Drugo, budući da zakretni moment teče kroz prednapregnute vijčane spojeve, spojnice dijafragme su inherentno bez zazora.

Dizajn s jednom dijafragmom u odnosu na dvostruku

Razlika je važnija nego što većina usporedbi podatkovnih tablica priznaje. Spojka s jednom dijafragmom je kruta u svim smjerovima osim u aksijalnom i kutnom. Odgovara blisko spojenim motorima, enkoderima i senzorima momenta gdje su osovine poravnate unutar frakcija milimetra. Jedinica s dvostrukom dijafragmom pravi je izbor kada trebate prihvatiti izmjereni pomak i dalje glatko prenositi okretni moment.

Paketi s jednom dijafragmom izrađeni od aluminijske legure visoke čvrstoće održavaju nisku inerciju, što je dragocjeno za servo osi i stolove za pozicioniranje. Ova konfiguracija dostupna je sa steznim glavčinama u nizu kompaktnih provrta.

RSK-CPSM aluminijska jednostruka membranska spojka sa steznim glavčinama Ova spojnica koristi čahuru od aluminijske legure visoke čvrstoće i dijafragmu od nehrđajućeg čelika 304. Njegova niska inercija i velika krutost zakretnog momenta odgovaraju servo osovinama i stolovima za pozicioniranje koji zahtijevaju preciznu kontrolu rotacije. Pogledajte proizvod →

Kada pogonski sklop ima paralelni pomak koji se ne može eliminirati, aluminijska spojka s dvostrukom dijafragmom praktičan je odgovor za kompaktna CNC vretena i osi strojeva.

RSK-CPLF aluminijska dvostruka membranska spojnica za CNC vretena S kratkim dizajnom stezaljke s rukavcem od aluminijske legure i dijafragmama od nehrđajućeg čelika, ova spojnica se bavi paralelnim pomakom u kompaktnim CNC vretenima i osovinama strojeva, nudeći preciznu kontrolu za servo i koračne motore. Pogledajte proizvod →

Gdje spojnice dijafragme zarađuju svoje mjesto

Membranske spojke standardne su u rotirajućoj opremi gdje su zastoji skupi, a brzine visoke. Najčešća dužnost su turbostrojevi: parne i plinske turbine, centrifugalni kompresori i velike procesne pumpe. Ovi strojevi rade na tisućama okretaja u minuti, rastu nekoliko milimetara dok se zagrijavaju i ne mogu tolerirati spojku kojoj je potrebna pažnja između remonta. Čelična membranska spojka s dva fleksibilna paketa i odstojnikom pokriva sve te uvjete bez podmazivanja.

Raspon primjene ipak je širi od turbina. Ispitni stolovi za velike brzine pokreću spojke dijafragme između pogonskog motora i prirubnice zakretnog momenta, gdje su nulti zazor i stabilan stupanj ravnoteže važniji od kapaciteta sirovog momenta. Koriste ih pomorski pomoćni pogoni tamo gdje bi atmosfera morske vode napala podmazane spojke. Što se tiče preciznosti, servo mjenjači, kuglasti vijci i CNC vretena koriste male aluminijske membranske spojke jer ne stvaraju zazor i održavaju nisku inerciju.

Za rad u ispitnoj ćeliji pri brzinama do 10.000 okretaja u minuti, prilagođena spojka dijafragme velike brzine uravnotežuje više paketa dijafragmi s uskim proizvodnim tolerancijama i dokumentiranom ocjenom ravnoteže za kontinuiran rad pri velikim brzinama.

Kriteriji odabira i uobičajene pogreške u specifikaciji

Odaberite membransku spojku definiranjem šest parametara prije nego što pogledate katalog:

1. Zakretni moment: koristite vršni moment ili moment preopterećenja, a ne samo nazivni moment motora, i primijenite faktor sigurnosti od 1,5 do 2 za ciklička opterećenja.
2. Neusklađenost: izmjeriti kutne vrijednosti i vrijednosti pomaka na radnoj temperaturi i uključiti toplinski rast kućišta stroja.
3. Brzina: potvrdite maksimalni broj okretaja u minuti spojke i stupanj ravnoteže u odnosu na najveću kontinuiranu brzinu koju će vlak vidjeti.
4. Aksijalni hod: računajte na ekspanziju osovine i odaberite dvostruko savitljivi dizajn s odstojnikom ako hod prelazi nekoliko desetinki milimetra.
5. Provrt i montaža: odlučiti između steznih glavčina i glavčina s ključem; stezne glavčine pojednostavljuju instalaciju i uklanjaju zazor ključa.
6. Okruženje: temperatura, vlažnost i kemikalije za ispiranje odlučuju o obitelji materijala, obično aluminiju ili nehrđajućem čeliku.

Ponavljaju se dvije greške u specifikaciji. Prvi je premala veličina za vršni okretni moment: spojka koja statički drži 1000 N·m možda neće preživjeti 500 N·m cikličkog momenta pri 6000 o/min neodređeno vrijeme, jer membrana otkazuje zbog zamora, a ne zbog statičkog preopterećenja. Drugi je ignoriranje aksijalne krutosti. U blisko spojenom stroju, aksijalno kruta spojka može gurnuti značajnu silu u ležajeve opreme kada osovine rastu toplinski, tako da navedeni aksijalni hod mora biti usklađen sa stvarnim toplinskim rastom.

Kako se dijafragmske spojnice uspoređuju s dizajnom zupčanika i elastomera

Membranske spojke obično se natječu sa zupčaničkim spojkama i elastomernim spojkama.

Zupčaste spojke isporučuju više okretnog momenta po veličini i prihvaćaju više neusklađenosti, ali im je potrebna mast, njihov zazor trajno raste kako se zubi troše i zahtijevaju disciplinirano održavanje. Elastomerne spojke su jeftine i opraštaju, ali omekšavaju pogonski sklop, snižavaju prirodne frekvencije i brže se troše pod kontinuiranim okretnim momentom. Membranska spojka nalazi se između to dvoje: bez podmazivanja, bez zazora, visoke torzijske krutosti i umjerene sposobnosti neusklađenosti s predvidljivim vijekom trajanja. Inženjeri koji žele pregledati širu logiku izvedbe iza ovog kompromisa mogu pročitati sažetak prednosti spajanja na web stranici tvrtke.

Održavanje i očekivani vijek trajanja

Membranske spojke često su označene kao da ih nije potrebno održavati jer nema podmazanih dijelova. U praksi to znači da je održavanje periodično i vizualno, a ne stalno.

• Provjerite ima li na paketima dijafragmi pukotina, struganja ili korozije, osobito oko rupa za vijke.
• Provjerite zatezne momente vijaka nakon prvih tjedana rada i nakon bilo kakvog remonta spojke.
• Provjerite poravnanje, oznake ravnoteže i stanje zatvarača kada je stroj otvoren radi održavanja.

Životni vijek ograničen je zamorom metala, a ne kliznim trošenjem. Velike industrijske membranske spojke u čistom radu obično prođu više od deset godina prije nego što treba zamijeniti paket membrana. Kada se pojave pukotine nastale zamorom, paket dijafragmi se zamjenjuje kao modul, a glavčine i odstojnici mogu nastaviti s radom, što održava niske troškove životnog ciklusa.

Pouzdan način da odredite membransku spojku nije odabrati je samo prema veličini provrta. Definirajte omotnicu zakretnog momenta, stvarno odstupanje između prirubnica na radnoj temperaturi, klasu brzine i ravnoteže te aksijalni hod koji će oprema generirati. Nakon što se te brojke zapišu, odabir dizajna postaje jednostavan. Jiangsu Rokang proizvodi jednostruke i dvostruke membranske spojke od aluminija i čelika plus jedinice velike brzine za rotirajuću ispitnu opremu, a kompletan asortiman organiziran je prema dužnostima na korporativna stranica .