محاسبه انتخاب کوپلینگ: نحوه اندازه گیری صحیح کوپلینگ های محور محرک

یک موتور نوار نقاله 55 کیلوواتی رله اضافه بار خود را سه بار در یک هفته خاموش می کند و تیم تعمیر و نگهداری در بازرسی دوم یک هاب کوپلینگ ترک خورده را پیدا می کند. پاسخ معمول این است که دوباره همان جفت را سفارش دهید، اما علت اصلی اغلب انتخابی است که هرگز در برابر وظیفه واقعی بررسی نشده است. محاسبه انتخاب کوپلینگ برای جلوگیری از این وضعیت وجود دارد: توان موتور، سرعت، هندسه شفت و کاراکتر بار را به مقدار گشتاور طراحی تبدیل می‌کند و این مقدار به شما می‌گوید آیا یک کوپلینگ برای برنامه مناسب است یا خیر.

چرا محاسبه انتخاب جفت اولین قدم است؟

یک محاسبه نادرست در دو جهت با شکست مواجه می شود. یک کوپلینگ کم اندازه در نهایت ترک خورده، فرسوده می شود، یا عناصر الاستیک خود را از دست می دهد، زیرا برای مدت طولانی بالاتر از ظرفیت گشتاور نامی خود عمل می کند. یک کوپلینگ بزرگ به نظر ایمن به نظر می رسد اما جریمه های مختلفی را به همراه دارد: اینرسی چرخشی بالاتر، پوشش بزرگتر که نصب را پیچیده می کند، هزینه بیشتر و گاهی اوقات عدم تعادل اضافی در سرعت بالا. هدف انتخاب بزرگ‌ترین مدل در کاتالوگ نیست، بلکه کوچک‌ترین مدلی است که تمام محدودیت‌های گشتاور، سوراخ، سرعت و ناهماهنگی را با حاشیه ایمنی قابل قبولی داشته باشد.

محاسبه همچنین از نظم تدارکات محافظت می کند. وقتی یک جفت شدن از یک کاتالوگ تنها بر اساس اندازه شفت انتخاب شده است، گشتاور طراحی هرگز تایید نمی شود. هنگامی که با ضریب سرویس انتخاب می شود، اما بدون بررسی ناهماهنگی، سایش زودرس همچنان رخ می دهد. اجرای اعداد در یک توالی ثابت - گشتاور، ضریب سرویس، هندسه، سرعت، ناهماهنگی، محیط - تفاوت بین کوپلینگی است که یک بار نصب شده و کوپلینگی که چندین بار در طول عمر تجهیزات جایگزین شده است.

مرحله 1: گشتاور امتیازی را محاسبه کنید

نقطه شروع هر محاسبه انتخاب کوپلینگ، گشتاور حالت پایدار است که در سرعت عملیاتی منتقل می شود. در واحدهای متریک:

Ta = 9550 × P / n

که در آن Ta گشتاور نامی بر حسب N·m، P توان ارسالی بر حسب کیلووات، و n سرعت شفت بر حسب دور در دقیقه است. در واحدهای امپریالیستی، معادل T = 5252 × HP / RPM، با گشتاور در پوند فوت است. برای موتور 55 کیلوواتی که با سرعت 1475 دور در دقیقه کار می کند، Ta = 9550 × 55 / 1475 ≈ 356 N·m. این مقدار پایه ای است که هر مرحله بعدی آن را تغییر می دهد.

مرحله 2: یک ضریب سرویس را برای بدست آوردن گشتاور طراحی اعمال کنید

درایوهای واقعی با یک بار کاملا ثابت کار نمی کنند. گشتاور شروع، نوک بار، معکوس‌های مکرر و بی‌نظمی فرآیند همگی پیک‌های گشتاور را بالاتر از مقدار حالت پایدار ایجاد می‌کنند. راه استاندارد برای گرفتن این قله ها ضریب سرویس K است. گشتاور طراحی به صورت زیر می شود:

Td = Ta × K

جدول زیر فاکتورهای خدمات نمایندگی را برای کلاس‌های معمول ماشین‌های محرکه خلاصه می‌کند.

دو نکته کاربردی اول، ضریب سرویس، گشتاور نامی را چند برابر می کند. هنگامی که برنامه یک مقدار حداکثر شناخته شده را مشخص می کند، جایگزین بررسی مستقیم اوج گشتاور نمی شود. ثانیاً، هنگامی که راننده به جای یک موتور الکتریکی، یک موتور احتراق داخلی است، اکثر سازندگان کوپلینگ توصیه می‌کنند که K را 0.25 تا 0.5 افزایش دهید، زیرا تحویل گشتاور موتور نامنظم‌تر است.

برای کارهای شوک سنگین که در آن گشتاور طراحی به مقادیر بالایی می رسد، خانواده کوپلینگ باید ظرفیت گشتاور ثابت و حاشیه ساختاری را ارائه دهد. کوپلینگ دنده درام یک پاسخ رایج در درایوهای متالورژی و معدن است.

کوپلینگ دنده درام GB برای بارهای شوک سنگین این کوپلینگ چرخ دنده درام از MCC Heavy Industry ظرفیت گشتاور قوی و مقاومت در برابر ضربه را ارائه می دهد و آن را به گزینه ای قابل اعتماد برای درایوهای متالورژی و معدنی تبدیل می کند که در آن گشتاور طراحی به مقادیر بالایی می رسد. مشاهده محصول →

مرحله 3: قطر شفت، حفره و محدودیت های راه کلید را بررسی کنید

گشتاور بار را مشخص می کند، اما شفت هندسه را مشخص می کند. هر مدل کوپلینگ دارای محدوده سوراخ استاندارد است و هر دو قطر شفت باید در داخل آن قرار گیرند. اگر شفت نزدیک به لبه بالایی محدوده حفره یک مدل باشد، اندازه بعدی معمولاً مورد نیاز است حتی زمانی که محاسبه گشتاور مدل کوچک‌تری را ممکن می‌سازد. این یکی از رایج ترین ارتقاهای هندسه محور در محاسبه انتخاب جفت است.

اتصالات کلیدی نیز شایسته توجه هستند. در کاربردهای معکوس یا با گشتاور بالا، ابعاد کلید استاندارد معمولاً کافی است، اما تنش برشی راه کلید باید زمانی تأیید شود که کوپلینگ گشتاور را نزدیک به حد کاتالوگ خود منتقل می کند. برای نصب عمودی یا با ارتعاش بالا، با راهنمایی سازنده در مورد بستن توپی و حفظ محوری مشورت کنید.

مرحله 4: ناهماهنگی، سرعت و محیط را ارزیابی کنید

شفت‌های ماشین‌کاری‌شده هرگز کاملاً در یک راستا قرار نمی‌گیرند، و کوپلینگ جزئی است که جابجایی باقیمانده را جذب می‌کند. سه مقدار باید کمّی شود: ناهماهنگی زاویه‌ای بر حسب درجه، افست موازی بر حسب میلی‌متر، و جابجایی محوری بر حسب میلی‌متر. هر خانواده کوپلینگ این سه جزء را به طور متفاوتی کنترل می کند، بنابراین الزامات ناهماهنگی اغلب نوع کوپلینگ را قبل از انتخاب اندازه نهایی تعیین می کند.

برای مثال، کوپلینگ‌های دیافراگمی، ناهماهنگی زاویه‌ای و موازی متوسطی را در خود جای می‌دهند و در عین حال سفتی پیچشی بالایی را ارائه می‌کنند و قطعات سایشی را ندارند. آنها برای درایوهای با سرعت بالا و دقیق که در آن دسترسی به روغن کاری محدود است، مناسب هستند. یک کوپلینگ دیافراگمی الاستیک تک دیسکی اکثر اتصالات استاندارد موتور به ماشین را پوشش می‌دهد، در حالی که نسخه‌های دو دیسکی یا شافت میانی دهانه‌های طولانی‌تر و آفست‌های بالاتر را انجام می‌دهند.

کوپلینگ دیافراگمی الاستیک تک نوع DMA برای درایوهای دقیق این کوپلینگ دیافراگمی سفتی پیچشی بالا، عکس العمل صفر و عملکرد بدون روغن کاری را ارائه می دهد و مناسب سیستم های دقیق با سرعت بالا است که در آن جبران ناهماهنگی متوسط و حداقل تعمیر و نگهداری مورد نیاز است. مشاهده محصول →

سرعت محدودیت بعدی است. حداکثر سرعت مجاز به قطر خارجی کوپلینگ و کیفیت تعادل بستگی دارد. یک جفت الاستومری بزرگ می تواند دارای گشتاور کافی باشد اما سرعت محدودی دارد زیرا عنصر الاستیک آن تحت نیروی گریز از مرکز تغییر شکل می دهد. کوپلینگ‌های دنده و دیافراگم باید با محدودیت‌های سرعت کاتالوگ‌شان، از جمله تنظیم سرعت بیش از حد، در صورت لزوم، بررسی شوند.

شرایط محیطی بر انتخاب مواد تأثیر می گذارد. عناصر الاستومری معمولاً بسته به پلیمر دارای محدودیت دمای بالایی در محدوده 80-120 درجه سانتیگراد هستند، در حالی که کوپلینگ های تمام فلزی دماهای بسیار بالاتری را تحمل می کنند. در اتمسفرهای غبارآلود، مرطوب یا شیمیایی تهاجمی، فاصله روانکاری و دسترسی به تعمیر و نگهداری به جای اینکه به فکر بعدی باشد، معیار انتخاب می شوند.

مرحله 5: مقایسه انواع کوپلینگ و تایید انتخاب نهایی

هنگامی که گشتاور طراحی، اندازه سوراخ، سرعت، ناهماهنگی و محدودیت‌های محیطی ثابت شد، خانواده کوپلینگ می‌تواند در فهرست نهایی قرار گیرد. جدول زیر دسته بندی های اصلی مورد استفاده در درایوهای صنعتی را خلاصه می کند.

برای ماشین آلات عمومی که توسط یک موتور الکتریکی هدایت می شوند، کوپلینگ های الاستومری میرایی خوب، نصب آسان و حداقل تعمیر و نگهداری را ارائه می دهند. به عنوان مثال، یک کوپلینگ الاستیک آلویی شکل، لرزش را جذب می کند و در برابر ناهماهنگی های کوچک مقاوم است، که آن را به یک پیش فرض عملی برای فن ها، پمپ ها و سیستم های انتقال نور تبدیل می کند.

کوپلینگ الاستیک MC آلو شکل برای ماشین آلات عمومی یک کوپلینگ الاستومری همه کاره با میرایی ارتعاش و نصب آسان، ایده آل برای فن ها، پمپ ها و سیستم های انتقال نور. گستره وسیع گشتاور و سرعت آن، کاربردهای مختلف موتور محور را در خود جای می دهد. مشاهده محصول →

پس از انتخاب خانواده کوپلینگ، مدل را با وارد کردن گشتاور طراحی و اندازه سوراخ واقعی در کاتالوگ سازنده تایید کنید. گشتاور نامی مدل باید برابر یا بیشتر از Td باشد و محدوده سوراخ باید هر دو قطر شفت را بپذیرد. برای کاربردهای بلند کردن و جرثقیل، همچنین بررسی کنید که آیا چرخ ترمز یا دیسک ترمز باید در کوپلینگ ادغام شود یا خیر.

اشتباهات رایج در محاسبه انتخاب جفت

• استفاده از گشتاور نامی بدون ضریب سرویس. این عامل اصلی خرابی زودرس در تجهیزات دارای شوک است.
• انتخاب فقط با قطر شفت. کوپلینگی که متناسب با حفره باشد ممکن است بسیار کمتر از میزان گشتاور مورد نیاز باشد.
• نادیده گرفتن حداکثر سرعت مجاز برخی از کوپلینگ های الاستومری و دنده ای از نظر گشتاور صحیح اما سرعت نادرست هستند.
• اعمال یک مقدار ناهماهنگی واحد برای همه انواع کوپلینگ. ظرفیت های زاویه ای، موازی و محوری برای هر خانواده محصول مستقل هستند.
• نادیده گرفتن الزامات چرخ ترمز یا دیسک ترمز در تجهیزات بالابر.
• استفاده مجدد از کد کوپلینگ از یک ماشین مشابه بدون تأیید پارامترهای درایو واقعی.

در عمل، محاسبه انتخاب کوپلینگ جایگزین کاتالوگ سازنده نمی شود. این تعریف می کند که در آن کاتالوگ به دنبال چه چیزی باشید: مقدار گشتاور طراحی، محدوده سوراخ، محدودیت سرعت، و ظرفیت ناهماهنگی. توالی کامل را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

1. گشتاور نامی را از روی قدرت و سرعت محاسبه کنید.
2. برای بدست آوردن گشتاور طراحی، ضریب سرویس را اعمال کنید.
3. قطر شفت، محدوده سوراخ، و محدودیت های راه کلید را بررسی کنید.
4. سرعت، ناهماهنگی و محدودیت های محیطی را تأیید کنید.
5. خانواده کوپلینگ را انتخاب کرده و مدل کاتالوگ را در مقابل Td تایید کنید.

هنگامی که این اعداد ثابت شدند، مقایسه مدل‌ها ساده می‌شود و خطر شکست زودرس میدان به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.

اگر وظیفه خارج از محدوده استاندارد کاتالوگ باشد - یک سوراخ غیر معمول، یک دهانه طولانی که به شفت میانی نیاز دارد، یا یک پیکربندی ترمز خاص - رویکرد درست این است که اجازه دهید یک سازنده کوپلینگ با تجربه کل پاکت درایو را بررسی کند. محاسبه با مقادیر ورودی محافظه کارانه ابتدا بحث مهندسی را کوتاه می کند و زمان پیش بینی را بیشتر می کند. راهنمای نحوه انتخاب کوپلینگ مناسب ملاحظات کاربردی اضافی را پوشش می دهد و مزایای کار با یک سازنده تخصصی در مرحله اعتبار سنجی نهایی اعمال می شود.