English
русскийBa bộ đĩa bị hỏng trong mười bốn tháng trên cùng một máy nén 250 kW và mỗi lần đội bảo trì đều thay khớp nối. Nguyên nhân là do trục tăng trưởng 0,9 mm mà không ai có ngân sách dành cho. Sau khi căn chỉnh, gói chỉ còn lại dung tích trục dưới 0,5 mm, do đó, mỗi lần khởi động nóng đều đẩy các lớp không gỉ đến gần giới hạn mỏi của chúng hơn một chút.
Câu chuyện đó mang theo kết luận. Thiết kế khớp nối đĩa linh hoạt không phải là tính toán mô-men xoắn với chú thích sai lệch. Đó là tìm kiếm dải hẹp trong đó khớp nối đủ cứng để truyền mô-men xoắn mà không bị giật hoặc phản ứng ngược, và đủ linh hoạt để lực mà nó truyền trở lại ổ trục, bu lông và các lớp mỏng của chính nó nằm trong giới hạn mỏi của chúng. Thiết kế và lựa chọn là cùng một vấn đề, được nhìn từ hai đầu đối diện của một trích dẫn.
Bộ đĩa mang mô-men xoắn như thế nào
Gói đĩa là một chồng các tấm thép không gỉ mỏng, thường dày 0,2 mm đến 0,5 mm, được đục lỗ với sáu đến mười hai mắt xích được bố trí xung quanh vòng tròn bu lông. Mỗi tấm được gắn lần lượt vào hai trục bằng các bu lông vừa vặn, do đó mô-men xoắn truyền qua các liên kết dưới dạng lực căng ở một bên của khớp nối và lực nén ở bên kia. Sự sai lệch chỉ được hấp thụ khi các tấm bị uốn cong. Không có gì trượt, không có gì được bôi trơn và không có gì được làm bằng cao su.
Thực tế duy nhất đó giải thích toàn bộ đặc điểm của thiết kế: không có phản ứng dữ dội, không có bề mặt bị mài mòn, không có chất đàn hồi bị lão hóa hoặc cứng lại và trần nhiệt độ được đặt bởi các trục chứ không phải bởi phần tử linh hoạt. Nó cũng giải thích điểm yếu. Một khớp nối không có bề mặt trượt và hầu như không có giảm chấn có rất ít khả năng tiêu tán năng lượng, do đó, bất kể ứng suất nào mà các liên kết nhìn thấy, chúng sẽ nhìn thấy trên mỗi vòng quay, trong suốt vòng đời của máy.
Hồ sơ liên kết là quyết định thiết kế thực sự đầu tiên. Liên kết thẳng tập trung ứng suất uốn xung quanh các lỗ bu lông. Một liên kết dạng vỏ sò hoặc thắt lưng sẽ dàn trải độ cong dọc theo chiều dài của nó: độ linh hoạt tăng lên, ứng suất cực đại tại lỗ giảm xuống và phản lực mà gói đẩy trở lại các ổ trục ở một độ lệch nhất định giảm theo nó. Cái giá phải trả là mật độ mô-men xoắn, bởi vì một tấm vỏ sò mang ít mô-men xoắn trên mỗi milimet chiều rộng hơn tấm thẳng và gói phải phục hồi điều đó bằng nhiều lớp hơn, nhiều bu lông hơn hoặc nhiều đường kính hơn. Độ dày tấm, số lớp, chiều rộng liên kết và số lượng bu lông là bốn biến số quyết định khả năng của khớp nối đã hoàn thiện.
Đĩa đơn hay Đĩa đôi: Quyết định sai lệch
Sau khi xác định được gói, câu hỏi đặt ra là khớp nối cần bao nhiêu gói. Bộ đĩa đơn đặt một gói vào giữa hai hub. Nó xử lý dịch chuyển góc và trục một cách thoải mái và bù song song kém, phù hợp với các bộ truyền động ngắn, khớp nối chặt: trục servo, máy bơm nhỏ và thiết bị thử nghiệm trong đó cả hai trục đều nằm trong phạm vi vài phần trăm milimét.
Khớp nối đĩa đôi chèn một miếng đệm giữa hai gói. Miếng đệm chuyển đổi độ lệch song song thành chuyển vị góc ở mỗi gói, điều này cho phép kết nối động cơ và hộp số trên các tấm đế riêng biệt mà không xung đột với nhau. Sau đó, chiều dài của miếng đệm trở thành một biến số thiết kế thực sự: nó đặt mức độ bù song song mà khớp nối có thể hấp thụ, trọng lượng của nó cũng như khối lượng và hành vi uốn cong của chính nó ảnh hưởng đến đường truyền.
| Cấu hình | Xử lý sai lệch | Miếng đệm điển hình | Nó phù hợp ở đâu |
|---|---|---|---|
| Đĩa đơn, không có miếng đệm | Góc 0,5 đến 1 độ, hướng trục, song song tối thiểu | không có | Trục servo, máy bơm khớp nối kín, bàn thử nghiệm |
| Đĩa đôi, miếng đệm ngắn | Góc cộng với độ lệch song song trong một phong bì nhỏ gọn | 50 đến 150mm | Truyền động công nghiệp thông dụng, máy nén nhỏ |
| Đĩa đôi, miếng đệm dài | Độ lệch song song lớn và dao động nhiệt độ rộng | 150 mm trở lên | Bộ truyền động bơm và quạt nhịp dài, máy móc nóng |
Các thiết kế đĩa đôi nhỏ gọn với các miếng đệm ngắn và trục kiểu kẹp là phổ biến ở những nơi có đường bao kín nhưng phần bù song song vẫn phải được hấp thụ, như trong các bộ truyền động máy công cụ và CNC.
Khớp nối kẹp màng đôi hợp kim nhôm linh hoạt RSK-CPLF Khớp nối kẹp màng đôi nhỏ gọn dành cho bộ truyền động CNC, servo và bước, với trục bằng hợp kim nhôm, màng ngăn bằng thép không gỉ 304, độ cứng cao, quán tính thấp và truyền động không phản ứng ngược. Xem sản phẩm → Tỷ lệ độ cứng, lực phản lực và hóa đơn vòng bi
Đánh giá mô-men xoắn quyết định liệu khớp nối có tồn tại hay không. Độ cứng quyết định mọi thứ xung quanh nó có tồn tại được hay không. Lấy trường hợp trục, đây là trường hợp thường bị bỏ qua nhất ở giai đoạn báo giá. Giả sử khớp nối bạn cần có độ cứng dọc trục khoảng 250 N/mm, một con số thực tế đối với bộ đĩa cỡ trung và trục tăng 0,8 mm từ khi khởi động nguội đến khi đầy tải. Gói sẽ đẩy khoảng 200 N trở lại ổ trục, liên tục, ngoài tải trọng ổ trục thông thường. Trên một động cơ nhỏ, điều này đủ để rút ngắn tuổi thọ vòng bi từ nhiều năm xuống vài tháng và không có phép tính mô-men xoắn nào tiết lộ điều đó.
Độ cứng xoắn hoạt động theo hướng ngược lại. Nó được biểu thị bằng Nm trên radian hoặc trên mỗi độ, và nó càng cao thì trục dẫn động đi theo động cơ càng chính xác. Đối với các trục định vị, độ cứng xoắn cao cùng với độ phản ứng bằng 0 là lý do khiến khớp nối đĩa được chọn. Đối với đường truyền động phải trải qua cộng hưởng xoắn trong quá trình chạy lên, độ cứng tương tự đó là một trở ngại và độ giảm chấn thấp làm cho đỉnh nhọn hơn. Nếu ứng dụng liên quan đến động cơ lớn, tải trọng tịnh tiến hoặc vận hành với tốc độ thay đổi thì độ cứng của khớp nối thuộc về mô hình xoắn chứ không phải trong chú thích cuối trang.
Nguyên tắc thực tế: yêu cầu nhà cung cấp cung cấp các giá trị độ cứng xoắn, hướng trục và hướng tâm kèm theo báo giá, không chỉ định mức mô-men xoắn và kích thước lỗ khoan. Bạn không thể kiểm tra tải trọng ổ trục hoặc sự cộng hưởng chỉ bằng số liệu mô-men xoắn.
Bu lông, Cân bằng và Trần tốc độ
Mối nối bắt vít là một phần của thiết kế mà kinh nghiệm hiện trường yêu cầu đầu tiên. Các bu lông đã lắp được mài đến một khe hở có kiểm soát trong các lỗ doa sao cho mô-men xoắn được truyền bởi thân bu lông khi cắt thay vì ma sát giữa các lớp. Điều đó có nghĩa là mức độ vừa vặn quan trọng và phương pháp khóa cũng vậy, vì bu-lông được nới lỏng sẽ thay đổi sự phân bổ tải trọng trên toàn bộ gói hàng chỉ trong một lần khởi động.
Tốc độ là mức trần khác và nó không phải là tuyến tính. Lực mất cân bằng dư tăng theo bình phương tốc độ quay: khoảng 1 g-mm mất cân bằng tạo ra lực quay khoảng 1,1 N ở tốc độ 10.000 vòng/phút và khoảng 4,4 N ở tốc độ 20.000 vòng/phút. Chất lượng cân bằng cũng tuân theo logic tương tự. Các bộ truyền động công nghiệp thông thường thường được chấp nhận ở G6.3, các bộ truyền động tốc độ cao và máy công cụ thường yêu cầu G2.5, và các bộ truyền động tốc độ rất cao hoặc rất nhẹ có thể cần G1. Trên tốc độ định mức của khớp nối, việc cân bằng không giúp ích được gì vì giới hạn này xuất phát từ ứng suất ly tâm trong chính bộ đĩa. Khi điểm làm việc nằm sát trần đó, thiết kế tốc độ cao được xây dựng có mục đích là câu trả lời hợp lý duy nhất.
Vật liệu: Gói không gỉ, Hub bằng thép hoặc nhôm
Bộ đĩa hầu như luôn được làm bằng thép không gỉ austenit, với 301 và 302 là những lựa chọn phổ biến vì chúng kết hợp giữa độ bền mỏi và khả năng chống ăn mòn. Các loại làm cứng kết tủa như 17-4 PH xuất hiện ở những nơi cần cường độ cao hơn hoặc khả năng chịu nhiệt độ cao hơn. Trung tâm là nơi lựa chọn vật liệu theo sau ứng dụng. Các trục bằng hợp kim nhôm ở 6061 hoặc 7075 giữ quán tính thấp, điều này quan trọng đối với trục servo trong đó mỗi gam khối lượng quay sẽ tăng thêm kích thước động cơ. Các trục bằng thép 1045 hoặc loại hợp kim, thường được xử lý bằng oxit đen, chiếm ưu thế trong các bộ truyền động công nghiệp nặng và nhịp dài, còn các trục không gỉ được sử dụng ở những nơi có nước rửa trôi hoặc không khí biển.
Kết nối giữa trục với trục xứng đáng được chú ý hơn mức thường thấy. Kết nối có khóa tạo ra phản ứng ngược mà không gói đĩa phản ứng ngược bằng 0 nào có thể bù đắp được, do đó, hub loại kẹp và cụm khóa không cần chìa khóa là thông số kỹ thuật thông thường trên bộ truyền động định vị và truyền động đảo ngược cao. Môi trường, thay vì tải trọng, quyết định việc xử lý bề mặt: làm đen cho cây trồng trong nhà bị ăn mòn nhẹ, phần cứng không gỉ hoặc mạ cho hoạt động ngoài trời và trên biển.
Khớp nối kẹp màng đôi có bước màu đen RSK-CPNLT Khớp nối đen chống ăn mòn dành cho bộ truyền động servo và động cơ bước, có rãnh then, màng chắn bằng thép không gỉ 304, trục thép 45#, vít kẹp và độ cứng mô-men xoắn cao. Xem sản phẩm → Dung sai trang web: Khi một thiết kế tốt trở thành một bản cài đặt tồi
Căn chỉnh trường biến thiết kế chính xác thành cài đặt không chính xác thường xuyên hơn bất kỳ nguyên nhân đơn lẻ nào khác. Các mục tiêu chung của khớp nối đĩa là sai số góc dưới 0,5 độ và cài đặt trục trong khoảng 0,5 đến 1,5 mm, nhưng những con số đó thuộc về kích thước và gói cụ thể, vì vậy chúng phải đến từ bảng dữ liệu của nhà cung cấp chứ không phải từ thói quen. Sự căn chỉnh phải được kiểm tra ở trạng thái nguội và, trong trường hợp máy chạy nóng, phải xác minh lại ở nhiệt độ vận hành, vì trục tăng 2 mm trong khoảng 100 mm có thể tiêu tốn toàn bộ dung sai trục của khớp nối đã được căn chỉnh hoàn hảo trên băng ghế.
Hai thói quen gây ra thiệt hại không tương xứng. Đầu tiên là sử dụng các bu lông khớp nối để kéo hai trục lại với nhau, giúp tải trước gói theo trục trước khi máy khởi động. Thứ hai là chỉ đo sai số góc và bỏ qua độ lệch song song trên bộ đĩa đôi, trong đó miếng đệm phóng đại nó thành chuyển vị góc ở cả hai gói. Trên các thiết kế miếng đệm dạng thả ra, miếng đệm cũng phải được đỡ trong quá trình lắp ráp để trọng lượng của nó không làm cong các gói hàng trước khi các bu lông bị vặn.
Các chế độ lỗi đáng để thiết kế
Hầu hết các lỗi trong quá trình sử dụng đều bắt nguồn từ một số ít các mẫu có thể nhận biết được:
- Các vết nứt do mỏi tỏa ra từ các lỗ bu lông trong các liên kết đĩa, hầu như luôn là kết quả của việc lệch trục kéo dài trên định mức chứ không phải do quá tải.
- Sự mài mòn và độ giãn dài của lỗ, gây ra bởi chuyển động vi mô tại khớp có tải trọng trước đã bị mất.
- Đai ốc khóa bị lỏng hoặc thiếu sau khi chế tạo lại, giúp phân phối lại tải trọng trên các bu lông còn lại.
- Lỗ khoan trung tâm trên trục bị trượt, do khớp không đúng hoặc do kết nối có khóa được cho là đủ chặt.
- Ăn mòn rỗ hoặc nứt do ăn mòn ứng suất trong môi trường rửa trôi, ven biển hoặc hóa học.
- Cộng hưởng xoắn được kích thích bởi gợn sóng mô-men xoắn tần số hai chiều, tần số truyền qua cánh hoặc tần số lưới bánh răng, trong đó độ cứng khớp nối không bao giờ được đưa vào mô hình đường truyền.
Trình tự lựa chọn thực tế
Thứ tự hoạt động khả thi, cho dù bạn đang thiết kế khớp nối hay mua khớp nối:
- Tính mô-men xoắn liên tục từ công suất và tốc độ: mô-men xoắn tính bằng Nm bằng 9550 lần công suất tính bằng kW chia cho tốc độ tính bằng vòng/phút.
- Áp dụng hệ số dịch vụ phản ánh máy được dẫn động, thường là 1,5 đến 2 đối với tải êm và 2,5 trở lên đối với chế độ chuyển động tịnh tiến hoặc chịu tác động cao.
- Kiểm tra mô men khởi động, phanh và dừng so với mức định mức cao nhất, không phải mức liên tục.
- Cố định tốc độ vận hành, sau đó chọn mức cân bằng mà tốc độ thực sự yêu cầu.
- Thiết lập độ lệch thực tế: góc, song song và dọc trục, lạnh và nóng, bao gồm cả dung sai chế tạo giữa hai máy.
- Chuyển đổi độ lệch thành phản lực bằng cách sử dụng độ cứng của khớp nối và thêm nó vào tải trọng của ổ trục.
- Xác nhận lỗ khoan, loại trục, rãnh then hoặc kết nối kẹp, chiều dài miếng đệm và đường bao có sẵn.
- Xác nhận môi trường: nhiệt độ, độ ẩm, hóa chất và tần suất rửa trôi.
Những gì thuộc về cuộc điều tra
Nhà cung cấp chỉ yêu cầu lỗ khoan và mô-men xoắn không hiểu về ổ đĩa của bạn và báo giá gửi lại sẽ là số danh mục chứ không phải là giải pháp. Gửi mô-men xoắn liên tục và cực đại, tốc độ và chu kỳ làm việc, cả ba thành phần sai lệch, nhiệt độ môi trường và vận hành, mức độ phơi nhiễm ăn mòn, đường bao có sẵn, lỗ khoan và loại kết nối cũng như cấp độ cân bằng nếu tốc độ cao. Tám hạng mục đó là sự khác biệt giữa một khớp nối có tuổi thọ lâu hơn các vòng bi bên cạnh nó và một khớp nối trở thành vật tư tiêu hao theo lịch trình.
Nếu cùng một nhà máy vận hành một số loại khớp nối, từ các bộ màng servo cho đến các khớp nối bánh răng nặng, thì tài liệu tham khảo lựa chọn chung bao gồm các loại và tiêu chuẩn khớp nối DIN là người bạn đồng hành hữu ích với một báo giá duy nhất, vì nó giúp so sánh giữa các thiết kế ứng viên một cách cụ thể thay vì bằng lời nói.
Previous
