Sprzęgło - Coupling

Obrotowe sprzęgło

Zaimprowizowane elastyczne sprzęgło wykonane z kawałków opon samochodowych łączy wały napędowe silnika i pompy wodnej. Ten służy do niwelowania niewspółosiowości i wibracji.

Sprzęgło jest urządzeniem do łączenia dwóch wałków ze sobą na ich końcach, w celu przenoszenia mocy. Podstawowym celem sprzęgieł jest połączenie dwóch części obracającego się sprzętu z jednoczesnym umożliwieniem pewnego stopnia niewspółosiowości lub ruchu końcowego lub obu tych elementów. W bardziej ogólnym kontekście sprzęgło może być również urządzeniem mechanicznym, które służy do łączenia końców sąsiednich części lub przedmiotów. Sprzęgła zwykle nie pozwalają na rozłączenie wałów podczas pracy, jednak istnieją sprzęgła ograniczające moment obrotowy, które mogą się ślizgać lub rozłączać po przekroczeniu pewnego limitu momentu obrotowego. Wybór, instalacja i konserwacja sprzęgieł może prowadzić do skrócenia czasu konserwacji i kosztów konserwacji.

Zastosowania

Sprzęgła wału są używane w maszynach do kilku celów. Podstawową funkcją jest przenoszenie mocy z jednego końca na drugi (np. przeniesienie mocy silnika do pompy przez sprzęgło).

Inne typowe zastosowania:

Aby zmienić charakterystykę wibracji jednostek wirujących
Aby połączyć napędową i napędzaną część
Aby wprowadzić ochronę
Aby zmniejszyć przenoszenie obciążeń udarowych z jednego wału na drugi
Poślizgnąć się, gdy wystąpi przeciążenie

Rodzaje

Sztywne sprzęgła zaciskane lub ściskane składają się z dwóch części i pasują do siebie wokół wałów, tworząc tuleję. Oferują większą elastyczność niż modele z tulejami i mogą być stosowane na wałach, które są mocowane na miejscu. Zazwyczaj są one wystarczająco duże, aby śruby mogły przejść przez sprzęgło i do drugiej połowy, aby zapewnić bezpieczne trzymanie. Sprzęgła sztywne kołnierzowe przeznaczone są do dużych obciążeń lub urządzeń przemysłowych. Składają się z krótkich rękawów otoczonych prostopadłym kołnierzem. Jedno sprzęgło jest umieszczone na każdym wale, tak aby dwa kołnierze były ustawione naprzeciw siebie. Następnie w kołnierze można zainstalować szereg śrub lub śrub, aby je połączyć. Ze względu na swój rozmiar i trwałość, zespoły kołnierzowe mogą być używane do wyrównania wałów przed ich połączeniem.

Sztywne sprzęgło

Sztywne sprzęgło jest używane tylko wtedy, gdy niewspółosiowość między wałami urządzenia jest bardzo mała lub w systemie nie występuje niewspółosiowość. (tj. gdy sprzęt jest odpowiedni do przenoszenia obciążenia reakcyjnego powstałego przy próbie zginania sztywnych sprzęgieł). Ten typ sprzężenia jest najczęściej preferowany w zastosowaniach pionowych, takich jak pompa pionowa. W takich przypadkach sztywne sprzęgła są bardzo skutecznym sposobem łączenia wałów maszyn. Sprzęgła sztywne łączą dwa wały dwóch maszyn wirujących i umożliwiają przenoszenie mocy i momentu obrotowego z jednej maszyny na drugą. Sprzęgła sztywne można również stosować między maszynami, które mają wały o różnych rozmiarach.

Sprzęgła sztywne powinny być stosowane tylko wtedy, gdy oba wały urządzenia nie mają niewspółosiowości i gdy wały maszyny i sztywne sprzęgło są wystarczająco długie, aby przejąć siły i momenty wytwarzane przez mechaniczne ugięcie wału.

Wymiary sztywnego sprzęgła są również czynnikiem przy wyborze metody łączenia najlepiej dopasowanej do maszyn. Ponieważ sztywne sprzęgło jest używane tam, gdzie wymagana jest mniejsza odległość między końcami wału, podkładki dystansowe nie są zwykle używane w tego typu układzie. W przypadku maszyn wirujących, gdy dwa wały maszyny są połączone sztywno i prawidłowo, obie maszyny działają jako jeden wał.

Sprzęgła sztywne są stosowane, gdy wymagane jest precyzyjne osiowanie wału; każda niewspółosiowość wału wpłynie na działanie sprzęgła, jak również na jego żywotność, ponieważ sztywne sprzęgła nie mają możliwości kompensacji niewspółosiowości. Z tego powodu ich zastosowanie jest ograniczone i są zwykle używane w aplikacjach obejmujących sterowniki pionowe.

Sprzęgło belki

Belki sprzęgu, znany również jako spiralny sprzęgło jest elastyczne sprzęgło do przenoszenia momentu obrotowego między dwoma wałkami, pozwalając jednocześnie na kątowe, równoległe przesunięcie nawet ruch osiowy, z jednego wału w stosunku do drugiego. Ta konstrukcja wykorzystuje pojedynczy kawałek materiału i staje się elastyczna poprzez usuwanie materiału wzdłuż spiralnej ścieżki, co daje zakrzywioną elastyczną wiązkę o spiralnym kształcie. Ponieważ jest wykonane z jednego kawałka materiału, złącze typu belka nie wykazuje luzu występującego w niektórych złączach wieloczęściowych. Kolejną zaletą jest to, że jest to całkowicie obrobione sprzęgło, to możliwość włączenia funkcji do produktu końcowego, przy jednoczesnym zachowaniu integralności pojedynczego elementu.

Zmiany w prowadzeniu wiązki śrubowej zapewniają zmiany w możliwościach niewspółosiowości, a także innych charakterystykach działania, takich jak przenoszenie momentu obrotowego i sztywność skrętna. Możliwe jest nawet posiadanie wielu startów w obrębie tej samej helisy.

Materiał użyty do produkcji łącznika belek również wpływa na jego wydajność i przydatność do konkretnych zastosowań, takich jak żywność, medycyna i lotnictwo. Materiały to zazwyczaj stop aluminium i stal nierdzewna, ale mogą być również wykonane z acetalu , stali maraging i tytanu . Najczęstsze zastosowania to mocowanie enkoderów obrotowych do wałów oraz sterowanie ruchem w robotyce .

Sprzęg belek z wtopionymi w niego opcjonalnymi funkcjami
Rosnąca liczba cewek pozwala na większą niewspółosiowość kątową

Sprzęgło mieszkowe

Mieszki metalowe

niski luz

Sprzęgło z tuleją

Sprzęgło kołnierzowe typu tulejowego

Służy to do nieco niedoskonałego wyrównania dwóch wałów.

Jest to zmodyfikowana forma sprzęgła kołnierzowego typu chronionego. Ten typ sprzęgu posiada sworznie i współpracuje ze sworzniami sprzęgającymi. Na kołki zastosowano gumowe lub skórzane tulejki. Sprzęgło ma dwie połówki różniące się konstrukcją. Kołki są sztywno przymocowane za pomocą nakrętek do jednego z kołnierzy i luźno trzymane na drugim kołnierzu. To sprzęgło służy do łączenia wałów, które wykazują niewielką niewspółosiowość równoległą, niewspółosiowość kątową lub niewspółosiowość osiową. W tym sprzęgle gumowa tuleja pochłania wstrząsy i wibracje podczas pracy. Ten typ sprzężenia jest najczęściej używany do łączenia silników elektrycznych i maszyn.

Stała prędkość

Istnieją różne typy sprzęgieł o stałej prędkości (CV): przegub Rzeppy , dwukardana i sprzęgło Thompsona .

Złącze zaciskowe lub dzielone z mufą

W tym złączu mufę lub tuleję składa się z dwóch połówek części z żeliwa i łączy się je za pomocą kołków lub śrub ze stali miękkiej. Zaletą tego sprzęgła jest to, że montaż lub demontaż sprzęgła jest możliwy bez zmiany położenia wału. To sprzęgło jest używane do przenoszenia ciężkiej mocy przy umiarkowanej prędkości.

Membrana

Sprzęgła membranowe przenoszą moment obrotowy ze średnicy zewnętrznej elastycznej płyty na średnicę wewnętrzną, przez szpulę lub element dystansowy, a następnie ze średnicy wewnętrznej na średnicę zewnętrzną. Odkształcenie płytki lub serii płytek od ID do OD powoduje niewspółosiowość.

Dysk

Sprzęgła tarczowe przenoszą moment obrotowy z napędu na napędzaną śrubę stycznie na wspólnym okręgu śrub. Moment obrotowy jest przenoszony między śrubami przez szereg cienkich krążków ze stali nierdzewnej zmontowanych w paczce. Niewspółosiowość uzyskuje się poprzez odkształcenie materiału pomiędzy śrubami.

Złącze pączka

Elastyczny

Elastyczne sprzęgło (do połączenia zestawu windsurfingowego z deską).

Sprzęgło elastyczne przenosi moment obrotowy lub inne obciążenie za pomocą elastycznego elementu. Jednym z przykładów jest sprzęg używany do łączenia zestawu windsurfingowego (żagiel, maszt i komponenty) z deską windsurfingową. W terminologii windsurfingowej jest to zwykle nazywane „połączeniem uniwersalnym”, ale nowoczesne projekty są zwykle oparte na mocnym, elastycznym materiale i lepiej technicznie opisywane jako elastyczne sprzęgło. Mogą mieć kształt ścięgna lub klepsydry i są zbudowane z mocnego i trwałego elastycznego materiału. W tym zastosowaniu sprzęgło nie przekazuje momentu obrotowego, ale zamiast tego przenosi moc żagla na deskę, tworząc ciąg (pewna część mocy żagla jest również przekazywana przez ciało rowerzysty).

Sprzęgło elastomerowe

Elastyczne

Sprzęgła elastyczne są zwykle używane do przenoszenia momentu obrotowego z jednego wału na drugi, gdy dwa wały są nieznacznie niewspółosiowe. Mogą przystosować się do różnych stopni niewspółosiowości do 1,5° oraz niektórych niewspółosiowości równoległej. Mogą być również używane do tłumienia drgań lub redukcji hałasu. W zastosowaniach z wałem obrotowym elastyczne sprzęgło może chronić elementy wału napędowego i napędzanego (takie jak łożyska) przed szkodliwym wpływem warunków, takich jak niewspółosiowość wałów, wibracje, obciążenia udarowe i rozszerzalność cieplna wałów lub innych elementów.

Aplikacje

Początkowo sprzęgła elastyczne dzielą się na dwie zasadnicze grupy, metalowe i elastomerowe. Typy metalowe wykorzystują swobodnie dopasowane części, które toczą się lub ślizgają względem siebie, lub, z drugiej strony, części nieruchome, które wyginają się, aby zniwelować niewspółosiowość. Z kolei typy elastomerowe zyskują elastyczność dzięki sprężystym, nieruchomym, elastycznym lub plastikowym elementom przenoszącym moment obrotowy pomiędzy metalowymi piastami.

Płyn

Bieg

Sprzęgło zębate

Sprzęgło bieg to urządzenie mechaniczne do przekazywania momentu obrotowego między dwoma wałami, które nie są współliniowe . Składa się z elastycznego złącza przymocowanego do każdego wału. Oba złącza są połączone trzecim wałem, zwanym wrzecionem.

Każde złącze składa się z 1: 1 przełożenie wewnętrzne / zewnętrzne przekładni pary. Boki zębów i zewnętrzna średnica zewnętrznego koła zębatego są zwieńczone, aby umożliwić przesunięcie kątowe między dwoma kołami zębatymi. Pod względem mechanicznym koła zębate odpowiadają obracającym się wielowypustom o zmodyfikowanych profilach. Nazywane są kołami zębatymi ze względu na stosunkowo duży rozmiar zębów.

W podobnych zastosowaniach stosowane są sprzęgła zębate i przeguby uniwersalne . Sprzęgła zębate mają wyższe gęstości momentu obrotowego niż przeguby uniwersalne zaprojektowane tak, aby pasowały do danej przestrzeni, podczas gdy przeguby uniwersalne wywołują mniejsze drgania . Ograniczenie gęstości momentu obrotowego w przegubach uniwersalnych wynika z ograniczonych przekrojów krzyża i jarzma. Zęby kół zębatych w sprzęgle zębatym mają duży luz, aby umożliwić niewspółosiowość kątową. Nadmierny luz może przyczynić się do wibracji.

Sprzęgła zębate są na ogół ograniczone do niewspółosiowości kątowej, tj. kąta wrzeciona względem osi połączonych wałów wynoszące 4–5°. Przeguby uniwersalne są zdolne do większych niewspółosiowości.

Jednoprzegubowe sprzęgła zębate są również używane do łączenia dwóch nominalnie współosiowych wałów. W tym zastosowaniu urządzenie nazywane jest sprzęgłem zębatym lub sprzęgłem elastycznym . Pojedynczy przegub pozwala na drobne niewspółosiowości, takie jak błędy montażowe i zmiany w osiowaniu wału spowodowane warunkami pracy. Te typy sprzęgieł zębatych są na ogół ograniczone do niewspółosiowości kątowej 1/4–1/2°.

Sprzęgło Geislingera

Giubo (czasami błędnie napisane jakoguibo), znane również jakoflex disclub przegub Boschi

Siatka

Sprzęgło Siatka składa się z dwóch piast wałków, siatki metalowej sprężyny, a zestawu pokrywy podzielone. Moment obrotowy jest przenoszony między obydwoma piastami wałów sprzęgających przez metalowy element sprężysty siatkowy.

Podobnie jak metalowe sprzęgła zębate i tarczowe, sprzęgła siatkowe mają wysoką gęstość momentu obrotowego . Zaletą sprzęgieł siatkowych, w stosunku do sprzęgieł zębatych lub tarczowych, jest zdolność ich sprężynowych elementów sprzęgających do pochłaniania i rozkładania energii uderzenia obciążenia szczytowego w czasie. Zmniejsza to wielkość obciążeń szczytowych i zapewnia pewną zdolność tłumienia drgań. Wadą konstrukcji sprzężenia siatki jest to, że jest ona generalnie bardzo ograniczona w swojej zdolności do kompensowania niewspółosiowości.

Sprzęgła wysokoelastyczne

Wysoce elastyczne sprzęgło

Sprzęgła o wysokiej elastyczności są instalowane, gdy rezonans lub drgania skrętne mogą stanowić problem, ponieważ są one zaprojektowane tak, aby wyeliminować problemy z drganiami skrętnymi i zrównoważyć uderzenia.

Stosowane są w instalacjach, w których układy wymagają wysokiego poziomu podatności na skręcanie i zdolności do niewspółosiowości. Sprzęgło tego typu zapewnia skuteczne tłumienie drgań skrętnych oraz dużą zdolność wyporową, która chroni napęd. Konstrukcja wysokoelastycznych złączek elastycznych ułatwia montaż. Sprzęgła te kompensują również przemieszczenia wałów (promieniowe, osiowe i kątowe), a moment obrotowy jest przenoszony na ścinanie. W zależności od wielkości i sztywności złącza część elastyczna może być jednorzędowa i/lub wielorzędowa.

Hirth

W przegubach Hirtha zastosowano stożkowe zęby na dwóch końcach wału zazębionych ze sobą, aby przenosić moment obrotowy.

Sprzęgło hydrodynamiczne (sprzęgło płynowe)

Złącze szczękowe (lub złącze Spider lub Lovejoy)

Sprzęgło magnetyczne

Sprzęgło magnetyczne wykorzystuje siły magnetyczne do przekazywania mocy z jednego wału na inny, bez kontaktu. Pozwala to na pełną separację pożywki. Dzięki temu mogą zapewnić możliwość hermetycznego oddzielenia dwóch obszarów przy jednoczesnym dalszym przekazywaniu mocy mechanicznej z jednego do drugiego, dzięki czemu te złącza są idealne do zastosowań, w których niezbędne jest zapobieganie zanieczyszczeniu krzyżowemu.

Złącze Schmidta

Oldham

Animowany łącznik Oldham

Sprzęgło Oldhama składa się z trzech płyt, jeden połączony z wejściem, jeden połączony z wyjściem, a środkowy płyty, która łączy się z dwoma pierwszymi przez pióro i wpust . Pióro i wpust z jednej strony jest prostopadłe do pióra i wpustu z drugiej. Środkowa tarcza obraca się wokół swojego środka z taką samą prędkością, jak wały wejściowe i wyjściowe. Jego środek wyznacza orbitę kołową, dwa razy na obrót, wokół punktu środkowego między wałem wejściowym i wyjściowym. Często stosuje się sprężyny w celu zmniejszenia luzów mechanizmu. Zaletą tego typu złącza, w porównaniu z dwoma przegubami uniwersalnymi, jest jego kompaktowy rozmiar. Sprzęgło nosi imię Johna Oldhama, który wynalazł je w Irlandii w 1821 roku, aby rozwiązać problem w konstrukcji parowca z łopatkami .

Łącznik Oldhama, zmontowany
Łącznik Oldhama, zdemontowany

Złącze tulei, skrzynki lub mufy

Złącze tulejowe składa się z rury, której otwór jest wykończony z wymaganą tolerancją w oparciu o rozmiar wału. W oparciu o zastosowanie sprzęgła w otworze wykonywany jest rowek wpustowy w celu przeniesienia momentu obrotowego za pomocą wpustu. Przewidziano dwa gwintowane otwory w celu zablokowania złącza na miejscu.

Złącza tulejowe są również znane jako złącza skrzynkowe . W tym przypadku końce wałów są połączone ze sobą i przylegają do siebie, które są otoczone mufą lub tuleją .

A głowy Gib zagłębione klucze posiadają dwa wałki i tuleja ze sobą (to jest najprostszy rodzaj sprzęgła) jest wykonany z żeliwa i bardzo łatwe do zaprojektowania i wykonania. Składa się z pustej rury, której średnica wewnętrzna jest taka sama jak średnica wałów. Wydrążoną rurę montuje się na dwóch lub więcej końcach wałów za pomocą wpuszczanego klucza stożkowego. Klucz i tuleja są przydatne do przenoszenia mocy z jednego wału na drugi.

Blokada wału stożkowego

Stożkowy zamka jest formą bezkluczykowym urządzenia blokującego wał, który nie wymaga żadnego materiału do usunięcia z wału. Podstawowa idea jest podobna do sprzęgła zaciskowego, ale moment obrotu jest bliżej środka wału. Jako alternatywne urządzenie sprzęgające do tradycyjnego wpustu pasowanego, zamek stożkowy eliminuje możliwość luzu z powodu zużytych rowków wpustowych. Jest bardziej wytrzymały niż użycie klucza, ponieważ konserwacja wymaga tylko jednego narzędzia, a samocentrujący, zrównoważony obrót oznacza, że wytrzymuje dłużej niż złącze wpustowe, ale wadą jest to, że kosztuje więcej.

Podwójne sprzęgło sprężynowe

Sprzęgło elastyczne wykonane z dwóch przeciwzwojowych sprężyn z łożyskiem kulkowym pośrodku, które umożliwia przenoszenie momentu obrotowego z wału wejściowego na wał wyjściowy. Nie wymaga smarowania, aby zapewnić stałą pracę, ponieważ nie zawiera elementów wewnętrznych.

Szmata staw

Złącza szmatowe są powszechnie stosowane w samochodowych drążkach kierowniczych i układach napędowych . Kiedy są używane w układzie napędowym, są czasami nazywane giubos .

złącze uniwersalne

Wymagania dotyczące dobrego osiowania wału / dobrego ustawienia sprzęgła

Łatwe do podłączenia lub odłączenia sprzęgło.
Pozwala to na pewną niewspółosiowość między dwiema sąsiednimi osiami obrotu wału.
Brak wystających części
Celem powinno być zminimalizowanie pozostałej niewspółosiowości podczas pracy, aby zmaksymalizować przenoszenie mocy i zmaksymalizować czas pracy maszyny (żywotność sprzęgła, łożyska i uszczelnienia).
Zaleca się stosowanie wartości docelowych osiowania producenta, aby ustawić zestaw maszyn na zdefiniowane niezerowe osiowanie, ponieważ później, gdy maszyna jest w temperaturze roboczej, stan osiowania jest idealny

Konserwacja i awaria sprzęgła

Konserwacja sprzęgła wymaga regularnych, planowych przeglądów każdego sprzęgła. Składa się ona z:

Wykonywanie oględzin,
sprawdzanie oznak zużycia lub zmęczenia
regularne czyszczenie złączy
Regularna kontrola i wymiana smaru, jeśli sprzęgło jest nasmarowane. Ta konserwacja jest wymagana corocznie w przypadku większości sprzęgieł, a częściej w przypadku sprzęgieł pracujących w niekorzystnych warunkach lub wymagających warunkach pracy.
Dokumentowanie konserwacji wykonanej na każdym sprzęcie wraz z datą.

Jednak nawet przy prawidłowej konserwacji sprzęgła mogą zawieść. Podstawowe przyczyny awarii, inne niż konserwacja, obejmują:

Niewłaściwa instalacja
Zły wybór sprzęgła
Działanie wykraczające poza możliwości projektowe.

Jedynym sposobem na wydłużenie żywotności sprzęgła jest zrozumienie, co spowodowało awarię i skorygowanie go przed zainstalowaniem nowego sprzęgła. Niektóre zewnętrzne znaki wskazujące na potencjalną awarię sprzężenia obejmują:

Nienormalny hałas, taki jak pisk, pisk lub paplanina
Nadmierne wibracje lub chybotanie
Uszkodzone uszczelnienia wskazywane przez wyciek lub zanieczyszczenie smaru.

Sprawdzenie wyważenia sprzęgieł

Złącza są zwykle wyważane w fabryce przed wysyłką, ale czasami nie są wyważone podczas pracy. Wyważanie może być trudne i kosztowne i zwykle jest wykonywane tylko wtedy, gdy tolerancje robocze są takie, że wysiłek i koszt są uzasadnione. Wielkość niewyważenia sprzężenia, która może być tolerowana przez dowolny system, jest podyktowana charakterystyką konkretnych podłączonych maszyn i może być określona na podstawie szczegółowej analizy lub doświadczenia.

Languages

In other projects