Vrste spojki elektromotora: Potpuni vodič za odabir

Zašto je bitan odabir spojke u sustavima s motornim pogonom

Svaki elektromotorni pogonski sklop ima barem jednu spojku — mehaničko sučelje između izlazne osovine motora i onoga što motor okreće. To je jedna od najviše specificiranih i najčešće nedovoljno specificiranih komponenti u industrijskim strojevima. Ispravno postavite spojku i ona će nestati u pozadini, godinama pouzdano prenoseći okretni moment. Pogriješite i posljedice će se brzo pokazati: preuranjeni kvar ležaja, zamor osovine, vibracije koje se šire cijelim strojem i neplanirani zastoji.

Razlog zašto je odabir spojnica složeniji nego što se čini je taj što se od spojnica traži da rade nekoliko stvari istovremeno. Oni prenose moment. Prilagođavaju neizbježne neusklađenosti između osovina — kutne, paralelne i aksijalne — koje proizlaze iz proizvodnih tolerancija, toplinskog širenja i otklona pod opterećenjem. A ovisno o vrsti, oni također mogu prigušiti torzijski udar, zaštititi nizvodnu opremu od preopterećenja ili održavati nulti zazor za precizno pozicioniranje. Nijedna vrsta spojke ne radi sve ove stvari jednako dobro, što je razlog zašto je raspon dostupnih dizajna tako širok.

Odjeljci u nastavku pokrivaju glavne kategorije spojki koje se koriste u primjenama elektromotora, fizičke principe koji stoje iza svake od njih i kriterije odabira koji određuju koji tip pripada određenom pogonskom sustavu.

Fleksibilne spojke: radni konj opće namjene

Fleksibilne spojke najraširenija su kategorija spojki u primjenama elektromotora. Njihova definirajuća karakteristika je prisutnost fleksibilnog elementa - obično elastomera, opruge ili tanke metalne membrane - koji omogućuje spojnici da prilagodi neusklađenost između osovina bez prijenosa rezultirajućih sila na ležajeve i brtve.

Čeljusne (pauk) spojnice su među najčešćim izvedbama fleksibilnih spojnica. Dvije metalne glavčine - obično aluminijske legure ili čelika - zahvaćaju elastomerni paučasti element između njih. Spider prenosi okretni moment kompresijom dok apsorbira udarna opterećenja i manje kutne i paralelne neusklađenosti. Tvrdoća pauka ključna je varijabla pri odabiru: mekši pauci apsorbiraju više udara, ali nude manji kapacitet okretnog momenta i mogu se oštetiti dugotrajnim preopterećenjima; tvrđi pauci podnose veće momente, ali prenose više vibracija. Čeljusne spojke se intenzivno koriste u pumpama, transporterima, ventilatorima i općim industrijskim pogonima.

Spojnice za gume (gume). koristiti kontinuirani elastomerni element u obliku pneumatske gume. Visoka fleksibilnost elementa gume prilagođava se većim neusklađenostima od čeljusnih spojnica - osobito kutnim neusklađenostima - i pruža izvrsnu izolaciju od vibracija. Ne zahtijevaju održavanje, ne zahtijevaju podmazivanje i koriste se u primjenama s manjim brzinama gdje je kompenzacija neusklađenosti primarni zahtjev. Elastične spojnice s klinom (čahurom s klinom). prijenos okretnog momenta kroz klinove opremljene gumenim ili najlonskim čahurama, pružajući umjerenu fleksibilnost i dobru apsorpciju udarca, uz dodatnu prednost jednostavne zamjene elementa bez ometanja poravnanja vratila.

Rokangov opseg fleksibilnog spajanja koji pokriva gume, elastične klinove i srodne elastomerne dizajne bavi se zahtjevima fleksibilne spojke opće namjene u ovom rasponu primjene.

Servo spojnice: Preciznost za aplikacije kontrole kretanja

Primjene servo motora - CNC alatni strojevi, robotika, oprema za poluvodiče, precizni ispitni uređaji - nameću zahtjeve koje fleksibilne spojke opće namjene ne mogu ispuniti. Primarni zahtjev je nulti zazor: svaki kutni zazor u spojnici izravno se pretvara u pogrešku pozicioniranja pri opterećenju. Drugi zahtjev je visoka torzijska krutost, tako da dinamika servo upravljačke petlje nije ugrožena spojkom koja djeluje kao opruga u pogonskom sklopu. U isto vrijeme, spojka i dalje mora podnijeti neusklađenosti vratila svojstvene bilo kojoj stvarnoj instalaciji bez nametanja bočnog opterećenja na ležajeve motora.

Membranske spojnice zadovoljiti ove zahtjeve kroz tanki, fleksibilni metalni disk (jednostruki) ili hrpu diskova (dvostruki) koji prenose okretni moment s visokom torzijskom krutošću dok se savijaju kako bi apsorbirali kutnu i aksijalnu neusklađenost. Dizajni s jednom dijafragmom primarno se prilagođavaju kutnoj neusklađenosti; konstrukcije s dvostrukom dijafragmom podnose i kutni i paralelni pomak. Potpuno metalna konstrukcija znači da nema trošenja, nema podmazivanja i nema degradacije performansi tijekom vremena — kritično u preciznim primjenama gdje je potrebno dosljedno ponašanje tijekom milijuna ciklusa. Rokangov membranske spojke servo motora za CNC i precizne pogone dostupni su od aluminijske legure i čelika, u konfiguracijama s jednom i dvostrukom dijafragmom, s mogućnostima pričvršćivanja na glavčini sa stezanjem i vijkom za podešavanje.

Čeljusne (pauk) servo spojke u servo kategoriji koriste čvršće paukaste elemente i strože proizvodne tolerancije od svojih analoga opće namjene, postižući gotovo nulti zazor za lake do srednje servo zadatke. Oldham spojke koristite dizajn od tri dijela - dvije glavčine i plutajući središnji disk - koji klizi po križnim klinovima za prilagođavanje paralelnog odstupanja bez zazora, što ih čini posebno prikladnima za primjene u kojima je pomak osovine primarni tip odstupanja. Gredne (helikalne) spojke izrađeni su od jednog komada aluminija ili nehrđajućeg čelika sa spiralnim rezovima koji stvaraju integralni fleksibilni element — kompaktan, bez zazora i prikladan za lagane servo, kodere i instrumentacijske aplikacije. Spojnice s mijehom koristite valoviti metalni element s mijehom koji pruža visoku torzijsku krutost s izvrsnim prilagođavanjem neusklađenosti i nultim zazorom, pokrivajući gornji raspon zahtjeva za performansama servo spojke. Rokangov čeljusne i paučaste spojke projektirane za servo i automatizirane sustave upotpunite ponudu servo spojki uz tipove dijafragme, grede, oldhama i mijeha.

Zupčaste spojke i dijafragmske spojke velike brzine: teške i visoke performanse

Na višim razinama zakretnog momenta i veličinama vratila - industrijski pogoni, valjaonice, dizalice, kompresori, turbine - zahtjevi za spajanje pomiču se s prilagođavanja neusklađenosti na maksimalnu gustoću zakretnog momenta i pouzdanu izvedbu pod dugotrajnim teškim opterećenjima.

Zupčaste spojke prijenos zakretnog momenta kroz zahvaćene zube zupčanika na unutarnjim i vanjskim glavčinama, s krunim profilom zuba na vanjskoj glavčini koji omogućuje kutno i aksijalno odstupanje uz zadržavanje punog kapaciteta opterećenja. Bubanj (okrunjena) spojka zupčanika standardna je izvedba za tešku industriju: nudi najveći omjer zakretnog momenta po promjeru od bilo kojeg tipa fleksibilne spojke i podnosi i kutni i aksijalni pomak kroz geometriju mreže zubaca. Za primjene s velikim opterećenjem sa zahtjevima međuvratila, zupčaste spojke s integriranim kočnim kotačima ili kočnim diskovima kombiniraju prijenos zakretnog momenta i funkciju kočenja u jednoj komponenti. Rokangov bubanj zupčaste spojke za industrijske pogonske sustave velikih opterećenja pokrivaju standardnu seriju GICL/GIICL kao i varijante kočionih kotača i kočionih diskova za primjene dizalica i transportera.

Membranske spojke velike brzine zauzimaju drugačiji prostor izvedbe: torzijski čvrsti, bez zazora, ne zahtijevaju održavanje i mogu raditi pri brzinama većim od 10 000 o/min. Ove spojke se koriste u turbostrojevima, kompresorima, generatorima i na stazama za ispitivanje velikih brzina gdje su zahtjevi za podmazivanjem spojke zupčanika neprihvatljivi i gdje je dinamička ravnoteža pri velikim brzinama vrtnje kritična specifikacija. Kao što je navedeno u industrijskim smjernicama iz Referentni resurs Machine Designa o dizajnu fleksibilne spojke i principima odabira , potpuno metalne spojke uključujući tipove dijafragme i diska općenito postižu manje vanjske promjere i manje težine od elastomernih alternativa pri ekvivalentnom okretnom momentu — što je važna prednost u primjenama pri velikim brzinama gdje su inercija i ravnoteža ključni. Rokangov dijafragmske spojke velike brzine do 10.000 o/min i više su projektirani za turbostrojeve, proizvodnju električne energije i aplikacije na ispitnom stolu velike brzine.

Zmijolike opružne spojke i lančane spojke: Fleksibilna rješenja visokog zakretnog momenta

Za primjene koje zahtijevaju značajnu apsorpciju udara i toleranciju na neusklađenost uz visok kapacitet okretnog momenta - teški transporteri, oprema za rudarstvo, drobilice, veliki pogoni pumpi - dva dizajna spojnice posebno su prikladna.

Zmijolike opružne spojnice prijenos okretnog momenta kroz kontinuirani čelični opružni element u obliku slova S utkan između zuba na dvije nasuprotne glavčine. Opruga djeluje i kao element prijenosa zakretnog momenta i kao fleksibilni element istovremeno, pružajući izvrsnu apsorpciju udarca, visok kapacitet zakretnog momenta i sposobnost prilagođavanja kutnog, paralelnog i aksijalnog odstupanja. Za razliku od elastomernih spojnica, čelični opružni element ne degradira s temperaturom ili izlaganjem uljima i kemikalijama, što čini zmijolike opružne spojnice prikladnima za oštra industrijska okruženja. Također su kompaktni za svoj okretni moment, što je prednost tamo gdje je prostor ograničen. Rokangov zmijolike opružne spojke za pogone s velikim zakretnim momentom i udarnim opterećenjem dostupni su u standardnim varijantama, varijantama s brzom montažom, dvostrukom prirubnicom i kočnim diskom.

Lančane spojke koristite dvostruki lanac s valjcima koji povezuje dva glavčina lančanika. Jednostavni su za ugradnju i održavanje, tolerantni su na neusklađenost unutar nagiba lanca i sposobni su prenijeti veliki okretni moment uz relativno niske troškove. Primarno ograničenje je to što zahtijevaju povremeno podmazivanje i nisu prikladni za primjenu pri velikim brzinama. Za pogone umjerene brzine i velikog zakretnog momenta u poljoprivrednim, rudarskim i općenito industrijskim okruženjima, lančane spojke ostaju praktično i isplativo rješenje.