Vysvětlení membránových spojek: Konstrukce, meze nesouososti a použití

Petrochemický oběhový čerpací agregát ztratil každých devět měsíců převodovou spojku. Hlavní příčinou byla výstupní příruba motoru sedící 1,2 mm nad vstupem čerpadla, což je řada v rámci tolerancí vyrovnání za studena, ale destruktivní pro mazané zuby ozubených kol při 3 600 ot./min. Tým údržby přešel na dvoumembránovou spojku s distanční vložkou a interval výměny se protáhl na čtyři roky. Tento výsledek je typický: membránové spojky selhávají méně často, protože nemají žádné zuby, které by se opotřebovávaly, žádné mazivo ke ztrátě a žádný elastomer, který by stárnul.

Jak funguje membránová spojka

Membránová spojka přenáší krouticí moment přes tenký kovový kotouč nebo svazek tenkých kotoučů, přišroubovaných střídavě k hnací a hnané přírubě. Když rotace začne, dráha krouticího momentu prochází membránou ve smyku a tahu kolem kružnice šroubu. Kotouč se elasticky deformuje, aby absorboval úhlový a axiální pohyb, díky čemuž je spojka flexibilní.

Kompletní sestava obvykle obsahuje levý náboj, sadu membrán, distanční hřídel, druhou sadu membrán a pravý náboj. Distanční hřídel umožňuje spojce překlenout mezeru mezi dvěma hřídeli stroje a je to také prvek, který umožňuje konstrukce s dvojitým ohybem.

Téměř každé rozhodnutí o spojce membrány se řídí dvěma pravidly. Za prvé, jedna sada membrán řeší pouze úhlové vychýlení. Pokud má stroj odsazení paralelního hřídele, potřebujete dvě sady membrán rozmístěných od sebe, protože tato kombinace vytváří plovoucí středovou část, která převádí odsazení na úhlové vychýlení. Zadruhé, protože točivý moment prochází předepjatými šroubovými spoji, membránové spojky jsou přirozeně bez vůle.

Konstrukce s jednou membránou versus dvojitá membrána

Na rozdílu záleží více, než připouští většina srovnání v technických listech. Jednomembránová spojka je tuhá ve všech směrech kromě axiálního a úhlového. Vyhovuje těsně spojeným motorům, kodérům a snímačům točivého momentu, kde jsou hřídele vyrovnány v rámci zlomků milimetru. Dvojmembránová jednotka je tou správnou volbou, když potřebujete přijmout naměřený offset a přesto plynule přenášet točivý moment.

Jednomembránové pakety vyrobené z vysoce pevné hliníkové slitiny udržují nízkou setrvačnost, což je cenné pro servoosy a polohovací stoly. Tato konfigurace je k dispozici s upínacími náboji v celém rozsahu kompaktních otvorů.

Jednomembránová hliníková spojka RSK-CPSM s upínacími náboji Tato spojka používá pouzdro z vysoce pevné hliníkové slitiny a membránu z nerezové oceli 304. Jeho nízká setrvačnost a vysoká tuhost krouticího momentu vyhovují servoosám a polohovacím stolům vyžadujícím přesné řízení otáčení. Zobrazit produkt →

Když má hnací ústrojí paralelní offset, který nelze eliminovat, je hliníková dvoumembránová spojka praktickou odpovědí pro kompaktní CNC vřetena a osy stroje.

Hliníková dvojitá membránová spojka RSK-CPLF pro CNC vřetena Tato spojka s krátkým upínacím designem s pouzdrem z hliníkové slitiny a membránami z nerezové oceli řeší paralelní offset v kompaktních CNC vřetenech a osách stroje a nabízí přesné ovládání servomotorů a krokových motorů. Zobrazit produkt →

Kde si membránové spojky vydělávají

Membránové spojky jsou standardem v rotačních zařízeních, kde jsou prostoje drahé a rychlosti jsou vysoké. Nejběžnější povinností je turbomachinery: parní a plynové turbíny, odstředivé kompresory a velká procesní čerpadla. Tyto stroje běží při tisících otáček za minutu, při zahřívání rostou o několik milimetrů a nesnesou spojku, která vyžaduje pozornost mezi generálními opravami. Ocelová membránová spojka se dvěma flex packy a distanční vložkou pokrývá všechny tyto podmínky bez mazání.

Rozsah použití je však širší než u turbín. Vysokorychlostní zkušební stolice používají membránové spojky mezi hnacím motorem a momentovou přírubou, kde nulová vůle a stabilní vyvážení záleží více než na hrubé kapacitě točivého momentu. Námořní pomocné pohony je používají tam, kde by atmosféra mořské vody napadala mazané spojky. Pokud jde o přesnost, servopřevodovky, kuličkové šrouby a CNC vřetena používají malé hliníkové membránové spojky, protože nevytvářejí žádnou vůli a udržují nízkou setrvačnost.

Pro použití v testovacích buňkách při rychlostech až 10 000 ot./min., přizpůsobená vysokorychlostní membránová spojka vyvažuje několik membránových sad s přísnými výrobními tolerancemi a dokumentovaným stupněm vyvážení pro trvalý vysokorychlostní provoz.

Kritéria výběru a běžné chyby ve specifikaci

Než se podíváte do katalogu, vyberte membránovou spojku definováním šesti parametrů:

1. Točivý moment: použijte špičkový moment nebo moment přetížení, nejen jmenovitý moment motoru, a použijte bezpečnostní faktor 1,5 až 2 pro cyklické zatížení.
2. Nesouosost: měřit úhlové a ofsetové hodnoty při provozní teplotě a zahrnout tepelný růst skříní stroje.
3. rychlost: potvrďte maximální otáčky spojky a stupeň vyvážení s nejvyšší nepřetržitou rychlostí, kterou vlak uvidí.
4. Axiální pojezd: zohledněte roztažnost hřídele, a pokud zdvih přesahuje několik desetin milimetru, zvolte konstrukci s dvojitou flexí a distanční vložkou.
5. Vývrt a montáž: rozhodnout se mezi upínacími náboji a náboji s klíčem; upínací náboje zjednodušují instalaci a odstraňují vůli klíče.
6. Prostředí: teplota, vlhkost a omývací chemikálie rozhodují o skupině materiálů, typicky hliník nebo nerezová ocel.

Opakují se dvě chyby ve specifikaci. První je poddimenzování pro špičkový kroutící moment: spojka, která staticky drží 1 000 N·m, nemusí přežít 500 N·m cyklického krouticího momentu při 6 000 ot./min., protože membrána selže při únavě, nikoli při statickém přetížení. Druhým je ignorování axiální tuhosti. V těsně spřaženém stroji může axiálně tuhá spojka tlačit značnou sílu do ložisek zařízení, když hřídele tepelně rostou, takže specifikovaná axiální dráha musí být přizpůsobena skutečnému tepelnému růstu.

Jak se membránové spojky porovnávají s převody a elastomerními konstrukcemi

Membránové spojky obvykle nakonec konkurují ozubeným spojkám a elastomerovým spojkám.

Ozubené spojky poskytují větší točivý moment na velikost a akceptují větší nesouosost, ale potřebují mazivo, jejich vůle trvale roste s opotřebením zubů a vyžadují disciplinovanou údržbu. Elastomerové spojky jsou levné a shovívavé, ale změkčují hnací ústrojí, snižují vlastní frekvence a rychleji se opotřebovávají při trvalém točivém momentu. Mezi těmito dvěma je umístěna membránová spojka: nulové mazání, nulová vůle, vysoká torzní tuhost a mírná nesouosost s předvídatelnou únavovou životností. Inženýři, kteří si chtějí prohlédnout širší logiku výkonu za tímto kompromisem, si mohou přečíst shrnutí výhody spojky na stránkách společnosti.

Údržba a očekávaná životnost

Membránové spojky jsou často označeny jako bezúdržbové, protože neobsahují žádné mazané části. V praxi to znamená, že údržba je spíše pravidelná a vizuální než konstantní.

• Zkontrolujte membránové sady, zda nevykazují praskliny, oděrky nebo korozi, zejména kolem otvorů pro šrouby.
• Zkontrolujte utahovací momenty šroubů po prvních týdnech provozu a po jakékoli generální opravě spojky.
• Při otevření stroje za účelem údržby ověřte vyrovnání, značky vyvážení a stav upevňovacích prvků.

Životnost je omezena únavou kovu, nikoli kluzným opotřebením. Velké průmyslové membránové spojky v čistém provozu běžně překračují deset let, než je nutné vyměnit membránovou sadu. Když se objeví únavové trhliny, membrána se vymění jako modul a náboje a rozpěrka mohou pokračovat v provozu, což udržuje náklady na životní cyklus nízké.

Spolehlivý způsob, jak specifikovat membránovou spojku, není vybírat ji pouze podle velikosti otvoru. Definujte obálku točivého momentu, skutečnou nesouosost mezi přírubami při provozní teplotě, třídu rychlosti a vyvážení a axiální dráhu, kterou zařízení vytvoří. Jakmile jsou tato čísla zapsána, výběr designu se stává přímočarým. Jiangsu Rokang vyrábí hliníkové a ocelové jednomembránové a dvoumembránové spojky plus vysokorychlostní jednotky pro rotační testovací zařízení a celý sortiment je organizován podle služeb firemní stránky .