Khớp nối trục định cỡ cho thiết bị nặng: Mô-men xoắn, độ lệch và lựa chọn

Một bộ truyền động băng tải 132 kW trên khu khai thác mỏ đã trải qua ba khớp nối trong một mùa vận hành. Mỗi lần thay thế đều có cùng kích thước danh mục và mỗi lần thay thế đều bị lỗi ở răng trung tâm. Lỗi không phải ở chất lượng vật chất; đó là một phương pháp định cỡ chỉ dựa vào đường kính trục và công suất động cơ. Chu kỳ làm việc bao gồm các lần khởi động thường xuyên dưới một đai chịu tải và chưa ai đo được độ lệch góc do nền lắng tạo ra. Bài học đó được áp dụng trong toàn ngành công nghiệp nặng: việc xác định kích thước khớp nối trục cho thiết bị nặng là một phép tính kỹ thuật chứ không phải tra cứu danh mục.

Logic định cỡ giúp ngăn ngừa lỗi trường

Làm việc theo đúng thứ tự và hầu hết các lỗi khớp nối đều biến mất. Tính toán mô-men xoắn ứng dụng, áp dụng hệ số dịch vụ phản ánh máy được truyền động và nhiệm vụ của nó, xác định các điều kiện đỉnh và sốc, đo độ lệch mà thiết bị thực sự tạo ra và chỉ sau đó chọn kích thước khớp nối thỏa mãn mọi ràng buộc cùng một lúc. Một khớp nối được đánh giá hoàn hảo về mô-men xoắn danh định vẫn có thể bị hỏng nhanh chóng khi nó chạy với góc lệch liên tục hoặc khi mô-men xoắn khởi động đạt gấp ba lần mô-men xoắn đang chạy.

Mô men xoắn thiết kế là điểm neo của toàn bộ phép tính: Td = Tn x SF. Tn là mômen danh nghĩa được truyền trong điều kiện làm việc ổn định và SF là hệ số phục vụ. Đối với thiết bị nặng, SF hiếm khi nằm dưới 1,5 và thường đạt 2,5 đến 3,0 đối với máy nghiền và máy nghiền đảo chiều. Hai bộ truyền động có cùng mô men xoắn động cơ có thể yêu cầu kích thước khớp nối khác nhau. Một máy bơm ly tâm chạy ổn định ở tốc độ 1480 vòng/phút thường sử dụng hệ số hoạt động là 1,25, trong khi máy nghiền có cùng động cơ cần hệ số hoạt động là 2,5 hoặc cao hơn do tải sốc. Bảng dưới đây liệt kê các hệ số bảo trì thường được sử dụng cho bộ truyền động động cơ điện.

Ba con số quyết định kích thước khớp nối

Mỗi lựa chọn khớp nối trục đều có ba số: mô-men xoắn, lỗ khoan và độ lệch. Tốc độ và môi trường cũng quan trọng, nhưng ba yếu tố này quyết định kích thước khung hình.

mô-men xoắn danh nghĩa

Đối với một bộ truyền động quay, mô-men xoắn danh nghĩa là T = 9550 x P / n, trong đó P tính bằng kilowatt, n tính bằng số vòng quay trên phút và T tính bằng mét newton. Do đó, động cơ 132 kW ở tốc độ 1480 vòng/phút sẽ truyền khoảng 852 Nm khi tải ổn định.

mô-men xoắn cực đại

Động cơ điện thường tạo ra mô-men xoắn định mức từ 150 đến 200 phần trăm trong quá trình khởi động. Động cơ diesel và động cơ thủy lực có thể tạo ra đỉnh cao hơn nữa. Khớp nối phải tồn tại ở mức cực đại, không chỉ ở mức trung bình, bởi vì mô-men xoắn cực đại gây áp lực lên các răng, trục và các bộ phận buộc chặt. Nếu bộ truyền động thường xuyên khởi động dưới tải hoặc đảo chiều, hãy coi mô-men xoắn cực đại là điều kiện thiết kế liên tục chứ không phải là sự kiện không thường xuyên.

Công suất khoan

Khớp nối có thể đáp ứng mục tiêu mô-men xoắn nhưng vẫn bị hỏng khi lỗ khoan quá nhỏ so với trục và rãnh then. Xác minh lỗ khoan tối đa của khung đã chọn và xác nhận rằng rãnh then có thể truyền mô-men xoắn thiết kế mà không làm nát các cạnh của nó. Khi tải trọng dọc trục cao, hãy xem xét cụm khóa thay vì chìa khóa; lực kẹp giữ trục chắc chắn và loại bỏ hiện tượng mỏi của rãnh then.

Sai lệch

Độ lệch hướng tâm, góc và trục đều rút ngắn tuổi thọ khớp nối khi chúng vượt quá giá trị định mức. Khớp nối bánh răng xử lý độ lệch góc lên tới khoảng 1,5 độ trên mỗi lưới, trong khi khớp nối màng chịu được ít hơn nhưng mang lại độ cứng xoắn cao hơn. Trục vạn năng chấp nhận các chuyển vị góc và trục lớn nhất, khiến chúng trở thành tiêu chuẩn cho các bộ truyền động đường dài hoặc chuyển động. Tốc độ khuếch đại hiệu ứng: ở vòng tua máy cao, ngay cả những lỗi góc nhỏ cũng tạo ra rung động và tải trọng động mà khớp nối không bao giờ được thiết kế để chịu đựng.

Gia đình ghép nối cho thiết bị nặng

Mỗi họ khớp nối giải quyết một sự kết hợp khác nhau giữa mô-men xoắn, độ lệch và tốc độ. Biết ranh giới của mỗi gia đình là một nửa công việc định cỡ.

Khớp nối bánh răng trống

Khớp nối bánh răng tang trống là thiết bị chính của ngành công nghiệp nặng. Hình dạng răng bọc sứ của chúng làm giảm áp lực ở cạnh và cho phép điều chỉnh góc lệch mà không làm giảm công suất mô-men xoắn. Khi bộ truyền động phải truyền hàng trăm kilonewton mét trong một đường bao nhỏ gọn, khớp nối bánh răng tang trống loại rộng thường là lựa chọn đầu tiên. các khớp nối bánh răng trống loại rộng có khả năng chịu tải cao bao gồm phạm vi lỗ khoan và mô-men xoắn điển hình của các bộ truyền động máy nghiền, băng tải và cần cẩu, đồng thời bộ bánh răng có thể thay thế của nó giúp đơn giản hóa việc bảo trì. Để có cái nhìn rộng hơn về cách hoạt động của các khớp nối này trong vận hành, bài viết về khớp nối bánh răng trống cho hệ thống truyền động công nghiệp nặng giải thích hình dạng răng, bôi trơn và các chế độ hỏng hóc.

Khớp nối bánh răng trống RSK-GICL Loại rộng Khả năng chịu tải cao và truyền mô-men xoắn Công ty TNHH Công nghệ Công nghiệp nặng Giang Tô Rokang là Khớp nối bánh răng trống RSK-GICL loại rộng Khả năng chịu tải cao và truyền mô-men xoắn Hỗ trợ... Xem sản phẩm →

Khớp nối trục vạn năng

Khi máy được dẫn động chuyển động so với động cơ hoặc đường truyền có độ lệch góc đáng kể, trục cardan là câu trả lời phù hợp. các trục vạn năng loại đôi chính xác duy trì độ chính xác truyền cao ở các góc làm việc lớn và có sẵn các phần ống lồng trong đó khoảng cách giữa các đầu trục thay đổi trong quá trình vận hành. Các ứng dụng bao gồm máy cán, bộ truyền động máy trộn và bất kỳ thiết bị nào có động cơ và máy làm việc đặt trên các bệ riêng biệt và di chuyển độc lập.

RSK-WS Precision Universal trục truyền động mô-men xoắn góc lớn loại kép Sup Công ty TNHH Công nghệ Công nghiệp nặng Giang Tô Rokang là Nhà cung cấp truyền động mô-men xoắn góc lớn loại RSK-WS chính xác... Xem sản phẩm →

Khớp nối màng

Đối với độ cứng xoắn và độ phản ứng bằng không, khớp nối màng hoạt động tốt hơn hầu hết các lựa chọn thay thế. Máy turbo, bàn thử nghiệm và bộ truyền động bơm tốc độ cao sử dụng chúng vì chúng truyền mô-men xoắn qua các đĩa kim loại mỏng có khả năng uốn đàn hồi. Trên các ổ đĩa chạy tới tốc độ 10.000 vòng/phút, một khớp nối màng tốc độ cao tùy chỉnh được định mức lên tới 10.000 vòng / phút tránh bôi trơn và mài mòn, đồng thời kết cấu hoàn toàn bằng kim loại phù hợp với nhiệt độ môi trường cao, nơi các bộ phận đàn hồi sẽ xuống cấp nhanh chóng.

Khớp nối màng tốc độ cao tùy chỉnh RSK lên tới 10000 vòng/phút Nhà cung cấp, Công ty - Công ty TNHH Công nghệ Công nghiệp nặng Giang Tô Rokang là khớp nối màng tốc độ cao tùy chỉnh RSK lên tới 10000 vòng / phút. Nhà cung cấp và Bán buôn ... Xem sản phẩm →

Khớp nối đàn hồi

Khớp nối lốp và khớp nối chốt và ống lót tăng thêm độ mềm xoắn và độ rung ẩm. Chúng là những lựa chọn kinh tế cho các bộ truyền động tốc độ thấp, mô-men xoắn vừa phải, nhưng mật độ mô-men xoắn của chúng thấp hơn nhiều so với các thiết kế bánh răng hoặc màng ngăn. Trong thiết bị nặng, chúng xuất hiện chủ yếu trên các bộ truyền động phụ và băng tải nhỏ, nơi khả năng hấp thụ sốc quan trọng hơn độ nén.

Quy trình định cỡ từng bước

Quy trình bên dưới phù hợp với hầu hết các bộ truyền động thiết bị nặng, cho dù bạn đang thay thế khớp nối bị hỏng hay đang thiết kế một hộp số mới.

1. Xác định mô-men xoắn danh định từ công suất động cơ và tốc độ vận hành.
2. Chọn hệ số bảo trì từ loại máy, tần số khởi động và mức sốc.
3. Tính toán mô men xoắn thiết kế bằng cách nhân mômen định mức với hệ số sử dụng.
4. Xác minh mô-men xoắn cực đại trong điều kiện khởi động, đảo chiều hoặc dừng.
5. Đo độ lệch hướng tâm, góc và trục mà quá trình lắp đặt thực sự tạo ra.
6. Chọn khung khớp nối có mô-men xoắn định mức cao hơn mô-men xoắn thiết kế và khả năng sai lệch cao hơn giá trị đo được.
7. Xác nhận kích thước lỗ khoan và rãnh then so với các đầu trục thực tế.
8. Kiểm tra tốc độ tối đa và đối với các bộ truyền động tốc độ cao hoặc tốc độ thay đổi, hãy thực hiện phân tích rung động xoắn.
9. Xem xét môi trường: phạm vi nhiệt độ, bụi, độ ẩm và khả năng tiếp cận bôi trơn.

Những sai lầm về kích thước phổ biến và cách tránh chúng

Hầu hết các lỗi tại hiện trường đều bắt nguồn từ một trong những lỗi sau:

• Sử dụng mô-men xoắn trên bảng tên động cơ thay vì mô-men xoắn ly khai hoặc dừng.
• Chọn hệ số phục vụ quá thấp cho tải nặng không liên tục.
• Chỉ đo độ lệch khi lắp đặt và bỏ qua sự tăng trưởng nhiệt và độ lún của nền móng.
• Chỉ chọn khớp nối theo kích thước lỗ khoan mà không kiểm tra định mức mô-men xoắn.
• Quá khổ đến mức khớp nối không còn bảo vệ hệ thống khỏi quá tải.
• Quên khả năng duy trì dọc trục khi truyền động mang lực đẩy dọc trục cao.

Khi thiết bị phải tuân thủ thông lệ Châu Âu, hướng dẫn Các loại khớp nối DIN và lựa chọn làm rõ cách so sánh chuỗi DIN về độ cứng xoắn, khả năng căn chỉnh và các yêu cầu bảo trì.

Một ví dụ về kích thước thực tế

Lấy một băng tải được dẫn động bởi động cơ điện 132 kW với tốc độ 1480 vòng/phút, có trục động cơ 80 mm và trục đầu vào hộp số có cùng đường kính.

1. Mô men xoắn danh nghĩa: Tn = 9550 x 132/1480 = 852 Nm.
2. Hệ số vận hành đối với băng tải có va đập vừa phải và khởi động thường xuyên: 1,75.
3. Mômen xoắn thiết kế: Td = 852 x 1,75 = 1491 Nm.
4. Mô-men xoắn khởi động cực đại ở mô-men xoắn động cơ 200 phần trăm: khoảng 1704 Nm.
5. Chọn khung khớp nối có mômen xoắn trên 1491 Nm, có lỗ khoan tối đa ít nhất 80 mm và rãnh then vừa với trục.

Khớp nối bánh răng tang trống có mô-men xoắn định mức danh nghĩa là 2000 Nm, lỗ khoan tối đa 85 mm và khả năng lệch góc khoảng 1,5 độ sẽ đáp ứng yêu cầu với giới hạn an toàn hợp lý. Khung nhỏ hơn tiếp theo, được đánh giá ở mức 1200 Nm, sẽ không đạt yêu cầu kiểm tra mô-men xoắn thiết kế ngay cả khi lỗ khoan của nó vừa với trục. Đây là lý do tại sao việc tính toán mô-men xoắn phải được thực hiện trước khi so sánh lỗ khoan.

Kiểm tra lần cuối trước khi bạn đặt hàng

Trước khi xác nhận kích thước khớp nối, hãy xem lại những điểm sau:

• Xác nhận rằng lỗ khớp nối khớp với cả trục động cơ và trục máy được dẫn động.
• Xác minh kích thước rãnh then theo tiêu chuẩn hiện hành.
• Quyết định xem ứng dụng có cần phiên bản bánh phanh hoặc đĩa phanh hay không.
• Lưu ý khoảng thời gian bôi trơn và liệu việc lắp đặt có cho phép dễ dàng tiếp cận để bảo trì hay không.
• Đối với tải tốc độ cao hoặc tải đảo chiều, hãy yêu cầu nhà sản xuất phân tích xoắn trước khi hoàn thiện kích thước.

Khớp nối trục định cỡ cho thiết bị nặng hoạt động tốt nhất như một quy trình có cấu trúc. Bắt đầu với mô-men xoắn, áp dụng hệ số dịch vụ trung thực, tôn trọng các điều kiện cao nhất và đo độ lệch mà hệ thống lắp đặt thực sự tạo ra. Khi những con số đó chính xác, kích thước khớp nối sẽ diễn ra một cách tự nhiên và bộ phận bạn lắp đặt có cơ hội thực tế tồn tại lâu dài như máy mà nó phục vụ.