طراحی کوپلینگ دیسک انعطاف پذیر: هندسه بسته دیسک، هاب و تناسب برنامه

سه بسته دیسک در چهارده ماه روی همان کمپرسور 250 کیلوواتی از کار افتاد و هر بار خدمه تعمیر و نگهداری کوپلینگ را تعویض کردند. علت 0.9 میلی متر رشد محوری بود که هیچ کس بودجه ای برای آن در نظر نگرفته بود. پس از تراز، بسته کمتر از 0.5 میلی متر ظرفیت محوری باقی مانده بود، بنابراین هر شروع گرم، لایه های ضد زنگ را کمی به حد خستگی نزدیک می کرد.

آن داستان نتیجه را به همراه دارد. طراحی کوپلینگ دیسک انعطاف‌پذیر یک محاسبه گشتاور با پاورقی ناهمترازی نیست. جست‌وجوی باند باریکی است که در آن کوپلینگ به اندازه‌ای سفت است که بتواند گشتاور را بدون وزش باد یا واکنش معکوس منتقل کند، و به اندازه کافی انعطاف‌پذیر است که نیروهایی که به بلبرینگ‌ها، پیچ‌ها و لایه‌های خود وارد می‌کند در محدوده خستگی خود باقی بمانند. طراحی و انتخاب همان مشکلی است که از طرف مقابل یک نقل قول دیده می شود.

چگونه یک بسته دیسک گشتاور را حمل می کند

یک بسته دیسک پشته ای از ورق های فولادی ضد زنگ نازک است که معمولاً 0.2 میلی متر تا 0.5 میلی متر ضخامت دارند و با شش تا دوازده حلقه در اطراف دایره پیچ و مهره قرار گرفته اند. هر ورق به طور متناوب به دو توپی توسط پیچ و مهره های نصب شده بسته می شود، بنابراین گشتاور از طریق پیوندها به عنوان کشش در یک طرف کوپلینگ و فشرده سازی در طرف دیگر حرکت می کند. عدم تراز فقط با خم شدن ورق ها جذب می شود. هیچ چیز لیز نمی خورد، هیچ چیز روغن کاری نمی شود و هیچ چیز از لاستیک ساخته نمی شود.

این واقعیت واحد، تمام خصوصیات طراحی را توضیح می‌دهد: عکس‌العمل صفر، بدون سطوح سایشی، بدون الاستومری برای پیری یا سخت شدن، و سقف دمایی که توسط هاب‌ها به جای عنصر انعطاف‌پذیر تنظیم می‌شود. همچنین ضعف را توضیح می دهد. یک کوپلینگ بدون رابط لغزشی و تقریباً بدون میرایی توانایی بسیار کمی در اتلاف انرژی دارد، بنابراین هر تنشی که پیوندها می بینند، در هر چرخش برای کل عمر دستگاه مشاهده می کنند.

نمایه پیوند اولین تصمیم واقعی طراحی است. یک پیوند مستقیم، تنش خمشی را در اطراف سوراخ‌های پیچ متمرکز می‌کند. یک پیوند اسکالوپ یا کمردار، انحنا را در طول خود پخش می‌کند: انعطاف‌پذیری افزایش می‌یابد، اوج تنش در سوراخ کاهش می‌یابد، و نیروی واکنشی که بسته در یک ناهماهنگی معین به یاتاقان‌ها فشار می‌آورد، با آن کاهش می‌یابد. قیمت چگالی گشتاور است، زیرا یک ورق اسکالوپ گشتاور کمتری در هر میلی متر عرض نسبت به ورق مستقیم دارد و بسته باید آن را با لایه های بیشتر، پیچ و مهره های بیشتر یا قطر بیشتر بازیابی کند. ضخامت ورق، تعداد لایه، عرض پیوند و تعداد پیچ ​​چهار متغیری هستند که تصمیم می‌گیرند کوپلینگ نهایی چه کاری انجام دهد.

دیسک تک یا دو دیسک: تصمیم ناهماهنگی

وقتی پک تعریف شد، سوال این است که کوپلینگ به چند بسته نیاز دارد. یک واحد تک دیسکی یک بسته را بین دو هاب قرار می دهد. جابجایی زاویه ای و محوری را به راحتی مدیریت می کند و جابجایی موازی را ضعیف انجام می دهد، که مناسب درایوهای کوتاه و نزدیک است: محورهای سروو، پمپ های کوچک و دستگاه های آزمایشی که در آن هر دو شفت در چند صدم میلی متر قرار دارند.

یک کوپلینگ دو دیسکی یک فاصله بین دو بسته قرار می دهد. اسپیسر آفست موازی را به جابجایی زاویه‌ای در هر بسته تبدیل می‌کند، که به موتور و گیربکس روی صفحات پایه جداگانه اجازه می‌دهد بدون درگیری با یکدیگر متصل شوند. سپس طول اسپیسر به یک متغیر طراحی واقعی تبدیل می‌شود: تعیین می‌کند که کوپلینگ چقدر جابجایی موازی می‌تواند جذب کند، چقدر وزن دارد، و جرم و رفتار خمشی خودش چقدر روی خط محرک تأثیر می‌گذارد.

طراحی‌های فشرده دو دیسکی با فاصله‌دهنده‌های کوتاه و هاب‌های گیره‌ای رایج هستند که در آن پوشش محکم است، اما باز هم افست موازی باید جذب شود، مانند درایوهای ماشین‌ابزار و CNC.

کوپلینگ گیره دو دیافراگمی از آلیاژ آلومینیوم انعطاف پذیر RSK-CPLF کوپلینگ گیره دو دیافراگمی فشرده برای درایوهای CNC، سروو و پله، با هاب های آلیاژ آلومینیوم، دیافراگم ضد زنگ 304، استحکام بالا، اینرسی کم، و انتقال بدون واکنش. مشاهده محصول →

نسبت های سختی، نیروهای واکنش و بلبرینگ بیل

درجه گشتاور تعیین می کند که آیا کوپلینگ زنده می ماند یا خیر. سفتی تعیین می کند که آیا همه چیز در اطراف آن زنده بماند یا خیر. حالت محوری را در نظر بگیرید که اغلب در مرحله نقل قول نادیده گرفته می شود. فرض کنید کوپلینگ مورد نیاز شما دارای سختی محوری در حدود 250 نیوتن بر میلی متر است، رقمی واقعی برای یک بسته دیسکی با اندازه متوسط، و شفت بین شروع سرد و بار کامل 0.8 میلی متر رشد می کند. بسته تقریباً 200 نیوتن را به داخل یاتاقان فشار می دهد، علاوه بر بار معمولی یاتاقان. در یک موتور کوچک این برای کاهش عمر یاتاقان از سالها به ماهها کافی است و هیچ محاسبه گشتاور هرگز آن را آشکار نخواهد کرد.

سفتی پیچشی در جهت مخالف عمل می کند. این مقدار بر حسب نیوتن متر در هر رادیان یا بر درجه ذکر می شود، و هر چه بیشتر باشد، شافت محرک با دقت بیشتری موتور را دنبال می کند. برای محورهای موقعیت یابی، سختی پیچشی بالا همراه با عکس العمل صفر دلیلی است که اصلاً یک کوپلینگ دیسکی انتخاب می شود. برای خط محرکه‌ای که باید از یک رزونانس پیچشی در حین اجرا عبور کند، همان سفتی یک مشکل است و میرایی کم، اوج را تیزتر می‌کند. اگر کاربرد شامل موتورهای بزرگ، بارهای رفت و برگشتی یا عملکرد با سرعت متغیر باشد، سفتی کوپلینگ به جای پاورقی به مدل پیچشی تعلق دارد.

قاعده عملی: از تامین کننده بخواهید مقادیر سختی پیچشی، محوری و شعاعی را همراه با نقل قول، نه فقط درجه بندی گشتاور و اندازه سوراخ. شما نمی توانید بار یاتاقان یا رزونانس را تنها با یک عدد گشتاور بررسی کنید.

پیچ و مهره، تعادل و سقف سرعت

اتصال پیچ و مهره ای بخشی از طراحی است که تجربه میدانی ابتدا آن را مجازات می کند. پیچ‌های نصب‌شده تا یک فاصله کنترل‌شده در سوراخ‌های بازشده آسیاب می‌شوند، به طوری که گشتاور توسط ساقه پیچ در برش به جای اصطکاک بین لایه‌ها منتقل می‌شود. این بدان معناست که کلاس تناسب مهم است، و روش قفل کردن نیز مهم است، زیرا یک پیچ شل شده، توزیع بار را در کل بسته در یک شروع تغییر می دهد.

سرعت سقف دیگر است و خطی نیست. نیروی عدم تعادل باقیمانده با مجذور سرعت چرخش رشد می کند: حدود 1 گرم در میلی متر عدم تعادل تقریباً 1.1 نیوتن نیروی چرخشی در 10000 دور در دقیقه و تقریباً 4.4 نیوتن در 20000 دور در دقیقه ایجاد می کند. کیفیت تعادل از همان منطق پیروی می کند. درایوهای صنعتی عمومی معمولاً در G6.3 قابل قبول هستند، درایوهای پرسرعت و ماشین ابزار معمولاً به G2.5 نیاز دارند و روتورهای با سرعت بسیار بالا یا بسیار سبک ممکن است به G1 نیاز داشته باشند. بالاتر از سرعت نامی کوپلینگ، هیچ مقدار تعادل کمکی نمی کند، زیرا محدودیت ناشی از فشار گریز از مرکز در خود بسته دیسک است. در جایی که نقطه وظیفه نزدیک به آن سقف قرار دارد، یک طراحی هدفمند و با سرعت بالا تنها پاسخ معقول است.

مواد: بسته های ضد زنگ، هاب های فولادی یا آلومینیومی

بسته دیسکی تقریباً همیشه از فولاد ضد زنگ آستنیتی است که 301 و 302 به دلیل ترکیبی از استحکام خستگی و مقاومت در برابر خوردگی، انتخاب‌های رایجی هستند. نمرات سخت شدن بارندگی مانند PH 17-4 در جایی ظاهر می شود که مقاومت بالاتر یا قابلیت دمای بالاتر مورد نیاز است. هاب جایی است که انتخاب مواد پس از برنامه کاربردی است. هاب های آلیاژ آلومینیوم در 6061 یا 7075 اینرسی را پایین نگه می دارند، که در محورهای سروو که در آن هر گرم جرم چرخان به اندازه موتور می افزاید، اهمیت دارد. توپی‌های فولادی در 1045 یا یک گرید آلیاژی، اغلب با عملیات اکسید سیاه، بر درایوهای صنعتی سنگین و با دهانه‌های طولانی غالب هستند، و توپی‌های ضد زنگ در جاهایی که شستشو یا جو دریایی وجود دارد استفاده می‌شوند.

اتصال هاب به شفت بیش از آنچه معمولاً می شود، مستحق توجه است. یک اتصال کلیددار باعث ایجاد عکس‌العمل می‌شود که هیچ بسته دیسکی با عکس‌العمل صفر نمی‌تواند آن را جبران کند، بنابراین هاب‌های نوع گیره و مجموعه‌های قفل بدون کلید، مشخصات عادی در درایوهای موقعیت‌یابی و معکوس بالا هستند. محیط زیست، به جای بار، درمان سطح را تعیین می کند: سیاه شدن برای گیاهان داخلی با خورندگی خفیف، سخت افزارهای ضد زنگ یا آبکاری شده برای کار در فضای باز و دریایی.

کوپلینگ بست دیافراگمی دوبل پله ای RSK-CPNLT کوپلینگ سیاه شده مقاوم در برابر خوردگی برای درایوهای سروو و پله ای، با کلید، دیافراگم ضد زنگ 304، توپی فولادی 45#، پیچ های گیره و استحکام گشتاور بالا. مشاهده محصول →

تحمل سایت: جایی که یک طراحی خوب به نصب بد تبدیل می شود

تراز میدانی بیشتر از هر دلیل دیگری یک طراحی صحیح را به نصب نادرست تبدیل می کند. اهداف معمول برای کوپلینگ دیسک خطای زاویه ای زیر 0.5 درجه و تنظیم محوری در 0.5 تا 1.5 میلی متر است، اما این اعداد به اندازه و بسته خاص تعلق دارند، بنابراین باید از برگه اطلاعات تامین کننده به جای عادت آمده باشند. تراز باید در سرد بررسی شود و در جایی که دستگاه گرم است، دوباره در دمای کار تأیید شود، زیرا شفتی که 2 میلی‌متر در دهانه 100 میلی‌متری رشد می‌کند می‌تواند کل قسمت محوری کوپلینگی را که کاملاً روی نیمکت تراز شده است مصرف کند.

دو عادت باعث آسیب نامتناسب می شود. اولین مورد استفاده از پیچ و مهره های کوپلینگ برای کشیدن دو شفت به هم است که قبل از اینکه دستگاه شروع به کار کند، بسته را به صورت محوری بارگیری می کند. دوم فقط خطای زاویه‌ای را اندازه‌گیری می‌کند و افست موازی را در یک واحد دو دیسک نادیده می‌گیرد، جایی که فاصله‌گیر آن را در هر دو بسته بزرگ‌نمایی می‌کند و به جابجایی زاویه‌ای تبدیل می‌کند. در طرح‌های جداکننده، اسپیسر نیز باید در حین مونتاژ حمایت شود تا وزن آن قبل از پیچش پیچ‌ها، بسته‌ها را خم نکند.

حالت های شکست ارزش طراحی در مقابل

بیشتر خرابی های حین سرویس به تعداد کمی از الگوهای قابل تشخیص باز می گردد:

• ترک‌های خستگی که از سوراخ‌های پیچ در پیوندهای دیسک تابش می‌کنند، تقریباً همیشه ناشی از ناهماهنگی مداوم بالاتر از درجه‌بندی هستند و نه اضافه بار.
• فرت و کشیدگی سوراخ، ناشی از حرکت میکرو در مفصلی که پیش بار آن از بین رفته است.
• مهره های قفلی شل یا از دست رفته پس از بازسازی، که بار را در بین پیچ های باقی مانده توزیع می کند.
• لغزش سوراخ توپی روی شفت، به دلیل اتصال نادرست یا اتصال کلیدی که فرض می شد به اندازه کافی سفت است.
• حفره خوردگی یا ترک خوردگی تنشی در اتمسفرهای شستشو، ساحلی یا شیمیایی.
• تشدید پیچشی برانگیخته شده توسط امواج گشتاور فرکانس دو خطی، فرکانس‌های گذر تیغه یا فرکانس‌های مش دنده، که در آن سفتی کوپلینگ هرگز در مدل پیشرانه وارد نشده است.

دنباله انتخاب عملی

ترتیب عملیاتی قابل اجرا، چه در حال طراحی یک کوپلینگ یا خرید یک کوپلینگ باشید:

1. گشتاور پیوسته را از توان و سرعت محاسبه کنید: گشتاور بر حسب نیوتن متر برابر است با 9550 برابر توان بر حسب کیلووات تقسیم بر سرعت بر حسب دور در دقیقه.
2. یک ضریب سرویس را اعمال کنید که ماشین رانده شده را منعکس می کند، معمولاً 1.5 تا 2 برای بارهای صاف و 2.5 یا بیشتر برای عملکرد رفت و برگشتی یا با ضربه زیاد.
3. گشتاورهای استارت، ترمز و استال را در مقایسه با درجه پیک، نه پیوسته، بررسی کنید.
4. سرعت عملکرد را ثابت کنید، سپس درجه تعادلی را که واقعاً سرعت می خواهد انتخاب کنید.
5. عدم تراز واقعی را ایجاد کنید: زاویه ای، موازی و محوری، سرد و گرم، از جمله تحمل تولید بین دو ماشین.
6. با استفاده از سختی کوپلینگ، ناهماهنگی را به نیروی واکنش تبدیل کنید و آن را به بار یاتاقان اضافه کنید.
7. سوراخ، نوع توپی، اتصال کلید یا گیره، طول اسپیسر و پاکت موجود را تأیید کنید.
8. محیط را تأیید کنید: دما، رطوبت، مواد شیمیایی و فرکانس شستشو.

آنچه متعلق به تحقیق است

عرضه‌کننده‌ای که فقط درایو و گشتاور می‌خواهد، درایو شما را درک نکرده است، و نقل قولی که برمی‌گردد به جای یک راه‌حل، شماره کاتالوگ خواهد بود. گشتاور پیوسته و پیک، سرعت و چرخه کار، هر سه مولفه ناهماهنگی، دمای محیط و عملکرد، قرار گرفتن در معرض خوردگی، پاکت موجود، سوراخ و نوع اتصال و درجه تعادل در صورت بالا بودن سرعت ارسال کنید. این هشت مورد تفاوت بین کوپلینگی است که بی سر و صدا از یاتاقان های کنار خود دوام می آورد و کوپلینگی که به یک ماده مصرفی برنامه ریزی شده تبدیل می شود.

اگر یک کارخانه چندین نوع کوپلینگ، از واحدهای سروو دیافراگم گرفته تا کوپلینگ‌های دنده سنگین را اجرا می‌کند، یک مرجع انتخاب کلی که انواع و استانداردهای کوپلینگ DIN را پوشش می‌دهد، همراه مفیدی برای یک نقل قول است، زیرا مقایسه بین طرح‌های کاندید را به جای کلامی بتن می‌دهد.

انواع کوپلینگ DIN، استانداردها و راهنمای انتخاب