Elastomeerikytkimet: miten ne toimivat, tyypit ja valintaopas

Mikä on elastomeerinen kytkentä

Purista polyuretaanipala kahden teräsleuan väliin, ruuvaa se akselipariin, ja sinulla on elastomeerisen kytkimen toimiva ydin. Suunnittelu näyttää melkein liian yksinkertaiselta teollisuuskäyttöön, mutta nämä kytkimet kuljettavat rutiininomaisesti satojen newtonmetrien vääntömomentin pumpuissa, puhaltimissa ja kuljetinkäytöissä kellon ympäri.

Elastomeerinen kytkin yhdistää kaksi pyörivää akselia käyttämällä metallisia navoja molemmissa päissä ja ei-metallista joustavaa elementtiä - yleensä kumia tai polyuretaania - välissä. Elastomeeri tekee kolme tehtävää kerralla: se siirtää vääntömomentin käyttöakselilta käytettävälle akselille, se taipuu vaimentaakseen pieniä määriä akselivirheitä ja vaimentaa voimansiirtoa tärinää ja iskukuormitusta vastaan. Tämän yhdistelmän vuoksi elastomeeriset mallit hallitsevat yleiskäyttöisiä moottorin ja pumpun sekä moottorin ja tuulettimen välisiä liitäntöjä, joissa täydellinen akselin kohdistus on harvoin käytännöllistä ja sisäänrakennettu anteeksianto säästää laakereita.

Kuinka elastomeerikytkimet siirtävät vääntömomenttia

Vääntömomentti ei kulje metallin välisen kosketuksen läpi näissä kytkimissä - se kulkee elastomeerin läpi, ja tapa jakaa luokan kahteen perheeseen.

Puristuskuormitetut mallit , kuten leuka- ja hämähäkkiliittimet, purista joustavaa elementtiä kunkin navan lukituskorvakkeiden väliin. Kun vetonapa pyörii, sen korvakkeet painavat hämähäkin keiloja vasten, jotka puolestaan ​​työntyvät käytettävän navan korvakkeita vasten. Elementtiä ei koskaan venytetä tai leikkaa, vain puristetaan, mikä levittää jännitystä suuremmalle pinnalle ja pyrkii pidentämään käyttöikää.

Leikkauskuormitetut mallit , kuten tappi- ja holkki- tai rengastyyppiset liitokset, työstävät elastomeeriä kierto- tai taivutusliikkeellä puhtaan puristuksen sijaan. Tämä geometria mahdollistaa usein suuremman taivutuspolun ja suuremman kohdistuskapasiteetin jonkin verran pienemmän vääntömomentin huipputiheyden kustannuksella verrattuna puristustyyppeihin.

Useimmissa elastomeerisissä kytkimissä on myös sisäänrakennettu turvamarginaali: jos joustava elementti kuluu tai vioittuu, monien mallien metalliset napaominaisuudet saavat lyhyen mekaanisen kosketuksen, jolloin vääntömomentti voi virrata pienellä kapasiteetilla riittävän pitkään ohjattua sammutusta varten äkillisen käytön menettämisen sijaan.

Yleiset elastomeeriset kytkentätyypit

Kaikki elastomeerikytkimet eivät näytä samalta, ja eroilla on merkitystä valinnassa. Kolme mallia kattaa suurimman osan teollisista sovelluksista.

• Leuka- ja hämähäkkiliittimet käytä kahta napaa, joissa on lukittuvat leuat ja niiden välissä tähden muotoinen elastomeerihämähäkki. Ne ovat kompakteja, helppohoitoisia – hämähäkki voidaan vaihtaa liikuttamatta kumpaakaan akselia – ja ne antavat anteeksi kohtalaisen kulman ja yhdensuuntaisen kohdistusvirheen.
• Renkaiden kytkimet vaihda hämähäkki täyskumisella "renkaalla", joka on kiedottu molempien navojen ympärille. Suurempi joustotilavuus antaa niille elastomeeriperheen laajimman kohdistusvirhealueen sekä vahvan sähköisen eristyksen akselien välillä, millä on merkitystä paikoissa, joissa hajavirrat uhkaavat laakereita.
• Joustavat tappi (tappi ja holkki) liittimet pujota kumiholkkien metallitapit kahdessa kytkinlaippassa olevien reikien läpi. Terästapit kantavat enemmän suoraa kuormaa kuin puhdas elastomeerirakenne, mikä nostaa vääntökapasiteettia ja pitää iskunvaimennuksen ehjänä.

Elastomeerimateriaalin ja kovuuden valinta

Kumi- tai polyuretaanilohko tekee enemmän suunnittelutyötä kuin sen yksinkertainen muoto antaa ymmärtää, ja valittu materiaaliluokka muuttaa kytkimen käyttäytymistä kuormitettuna.

Luonnonkumi vaimentaa voimakkaasti tärinää ja toimii hyvin kylmissä olosuhteissa, mutta sillä on rajallinen kestävyys öljyjä ja korkeita lämpötiloja vastaan. Polyuretaani vaimentaa hieman suuremman vääntökapasiteetin, paremman kulutuskestävyyden ja paljon paremman öljynkestävyyden, minkä vuoksi se hallitsee yleistä teollista käyttöä. Erikoiselastomeerit, kuten Hytrel, täyttävät kuilun ja pitävät ominaisuutensa laajemmalla lämpötila-alueella vaativissa ympäristöissä.

Minkä tahansa materiaalin sisällä kovuus on muuttuja, joka säätää suorituskykyä. Pehmeämmät seokset taipuvat helpommin ja vaimentavat tärinää paremmin, mutta välittävät vähemmän vääntömomenttia ennen liiallista muotoaan; kovemmat yhdisteet kuljettavat enemmän vääntömomenttia ja pitävät tiukemmin kuormitettuna jonkin verran iskunvaimennuksen kustannuksella. Valmistajat arvioivat tämän ominaisuuden käyttämällä durometrin kovuutta, useimmiten Shore A -asteikolla, joka on testattu ASTM-standardi kumin painaumien kovuudelle . 80–85 Shore A -sarjan pehmeämpi elementti sopii sovelluksiin, joissa iskunvaimennus on tärkeintä, kun taas kiinteämpi elementti lähellä 95–98 Shore A sopii vetolaitteille, jotka tarvitsevat suurempaa vääntömomenttitiheyttä pienemmällä joustavuudella.

Virheen kompensointi ja tärinänvaimennus

Todellisessa maailmassa akselit eivät ole koskaan täysin kohdakkain, ja elastomeerikytkimet ovat suurelta osin olemassa, jotta tämä epätäydellisyys olisi vaaraton.

• Kulmavirhe tapahtuu, kun kaksi akselin keskilinjaa leikkaavat kulmassa sen sijaan, että ne kulkevat rinnakkain. Elastomeeri taipuu epätasaisesti kehän ympärillä absorboidakseen tämän siirtämättä taivutuskuormitusta laakereihin.
• Rinnakkaissuuntaus tapahtuu, kun akselin akselit pysyvät samansuuntaisina, mutta ovat siirtyneet sivuttain. Joustava elementti leikkaa hieman raon silottamiseksi.
• Aksiaalinen (pään kelluva) liike johtuu lämpölaajenemisesta tai laakerin välyksen muutoksista. Useimmat elastomeeriset mallit sallivat jonkin verran aksiaalista luistoa siirtämättä työntövoimaa takaisin voimansiirron läpi.

Vaimennusteho johtuu samasta joustavuudesta. Kun vääntömomentti vaihtelee – moottorin käynnistyspiikistä, kuljettimen epätasaisista kuormituksista tai edestakaisen pumpun syklisestä kuormituksesta – elastomeeri venyy ja rentoutuu hieman sen sijaan, että se kulkisi jokaisen piikin suoraan läpi. Tämä tasoittaa vääntövärähtelyä ennen kuin se saavuttaa laakerit ja vaihteistot, mikä on tärkein syy, miksi elastomeerikytkimet kestävät usein kauemmin kuin jäykät liitokset vaihtelevalla kuormituksella.

Oikean elastomeerisen liittimen valinta

Väärän kytkintyypin valitseminen on yleisempi vian syy kuin yksinkertaisesti alimittaisen. Lyhyt päätösjakso pitää valinnan maadoitettuna todellisissa käyttöolosuhteissa.

1. Laske huippuvääntömomentti , mukaan lukien käynnistyssyöttö ja mahdollinen iskukuormitus, ja käytä käytettävälle laitteelle sopivaa huoltokerrointa (yleensä 1,25–2,5).
2. Arvioi saavutettavissa oleva linjaus. Jos asennuksen kohdistus on likimääräinen tai muuttuu ajan myötä, suosi mallia, jossa on suuri kohdistusvirhe, kuten rengasliitin, tiukemman toleranssin leukatyypin sijaan.
3. Punnitse tärinä- ja iskualtistus. Mäntäkompressorit, murskaimet ja käynnistys-pysäytyskuljetinkäytöt hyötyvät pehmeämmistä elastomeerilaaduista, joissa vaimennus on etusijalla.
4. Tarkista toimintaympäristö. Öljyaltistus suosii polyuretaania luonnonkumiin verrattuna; suuret lämpötilanvaihtelut voivat vaatia erikoisyhdistettä.
5. Varmista reiän, nopeuden ja koon sopivuus valmistajan suositeltua kytkinperhettä vastaan.

Tämä tarjoaa laajemman vierekkäisen elastomeerirakenteen jäykkiä, hammaspyörä- ja kalvokytkimiä vastaan. täydellinen opas moottorin akselin kytkintyypeille käy läpi koko päätöspuun yksityiskohtaisemmin.

Huolto- ja vikamerkit

Elastomeerikytkimet ovat suurelta osin huoltovapaita verrattuna voideltuihin vaihteisto- tai ristikkomalleihin, mutta joustava elementti kuluu ja vaatii säännöllistä huomiota. Tarkista rutiinitarkastuksen aikana, onko elastomeeripinnassa halkeamia tai tarkistuksia, näkyvää venymää tai pysyvää jähmettymistä puristetussa hämähäkissä, havaittavaa tärinän tai melun lisääntymistä kytkentäalueelta sekä kovettumista tai värimuutoksia, jotka viittaavat kemialliseen tai lämpöhajoamiseen.

Elastomeerisen rakenteen kääntöpuoli näkyy tässä: useimmissa leuka-, rengas- ja tappiholkkikytkimissä joustava elementti voidaan vaihtaa häiritsemättä akselin kohdistusta tai vetämällä jompaakumpaa kytkettyä konetta, mikä muuttaa muiden kytkintyyppien suuren korjauksen rutiiniksi osien vaihdoksi. Tutustu täysi valikoima joustavia kytkinmalleja verrata reikien kokoa, vääntömomenttiarvoja ja elementtien materiaaleja taajuusmuuttajan erityisvaatimuksiin.