Maatvoering van askoppelingen voor zwaar materieel: koppel, verkeerde uitlijning en selectie

Een transportbandaandrijving van 132 kW op een mijnterrein doorliep in één bedrijfsseizoen drie koppelingen. Elke vervanging had dezelfde catalogusgrootte en elke vervanging faalde bij de naaftanden. De fout was niet de materiële kwaliteit; het was een maatmethode waarbij alleen naar de asdiameter en het motorvermogen werd gekeken. De werkcyclus omvatte veelvuldig starten onder een belaste band, en niemand had de hoekafwijking gemeten die door de bezinkende fundering werd veroorzaakt. Die les is van toepassing op de hele zware industrie: het dimensioneren van askoppelingen voor zwaar materieel is een technische berekening, geen opzoeking in de catalogus.

De dimensioneringslogica die veldfouten voorkomt

Werk in de juiste volgorde en de meeste koppelingsfouten verdwijnen. Bereken het toepassingskoppel, pas een servicefactor toe die de aangedreven machine en zijn taak weerspiegelt, identificeer piek- en schokomstandigheden, meet de verkeerde uitlijning die de apparatuur daadwerkelijk veroorzaakt, en selecteer pas daarna een koppelingsgrootte die tegelijkertijd aan alle beperkingen voldoet. Een koppeling die perfect geschikt is voor nominaal koppel kan nog steeds snel defect raken als deze draait met voortdurende hoekafwijkingen of als het startkoppel driemaal het bedrijfskoppel bereikt.

Ontwerpkoppel is het anker van de hele berekening: Td = Tn x SF. Tn is het nominale koppel dat wordt overgedragen bij continu bedrijf, en SF is de servicefactor. Voor zwaar materieel ligt de SF zelden onder de 1,5 en bereikt deze vaak 2,5 tot 3,0 voor brekers en keermolens. Twee aandrijvingen met hetzelfde motorkoppel kunnen verschillende koppelingsgroottes vereisen. Een centrifugaalpomp die constant op 1480 tpm draait, gebruikt doorgaans een servicefactor van 1,25, terwijl een breker met dezelfde motor 2,5 of hoger nodig heeft vanwege schokbelasting. De onderstaande tabel geeft een overzicht van de servicefactoren die vaak worden gebruikt voor elektrische motoraandrijvingen.

De drie cijfers die de koppelingsgrootte bepalen

Elke selectie van een askoppeling komt neer op drie cijfers: koppel, boring en verkeerde uitlijning. Snelheid en omgeving zijn ook belangrijk, maar deze drie bepalen de framegrootte.

Nominaal koppel

Voor een roterende aandrijving is het nominale koppel T = 9550 x P / n, waarbij P in kilowatt is, n in omwentelingen per minuut en T in newtonmeter. Een motor van 132 kW bij 1480 tpm brengt bij constante belasting dus ongeveer 852 Nm over.

Piekkoppel

Elektromotoren produceren tijdens het starten doorgaans 150 tot 200 procent van het nominale koppel. Dieselmotoren en hydraulische motoren kunnen nog hogere pieken produceren. De koppeling moet de piek overleven, en niet alleen het gemiddelde, omdat het piekkoppel de tanden, naaf en bevestigingselementen belast. Als de aandrijving regelmatig onder belasting start of van richting verandert, behandel het piekkoppel dan als een continue ontwerpomstandigheid en niet als een occasionele gebeurtenis.

Boring capaciteit

Een koppeling kan aan het koppeldoel voldoen, maar toch falen als de boring te klein is voor de as en de spiebaan. Controleer de maximale boring van het geselecteerde frame en bevestig dat de spiebaan het ontwerpkoppel kan overbrengen zonder de randen te verpletteren. Wanneer de axiale belastingen hoog zijn, overweeg dan een vergrendeling in plaats van een sleutel; de klemkracht houdt de naaf stevig vast en elimineert spiebaanmoeheid.

Verkeerde uitlijning

Radiale, hoekige en axiale verkeerde uitlijning verkorten allemaal de levensduur van de koppeling wanneer ze de nominale waarden overschrijden. Tandwielkoppelingen kunnen hoekafwijkingen tot ongeveer 1,5 graden per mesh aan, terwijl membraankoppelingen minder tolereren maar een hogere torsiestijfheid bieden. Universele assen accepteren de grootste hoek- en axiale verplaatsingen, waardoor ze de standaard zijn voor langeafstands- of bewegende aandrijvingen. Snelheid versterkt het effect: bij hoge toerentallen veroorzaken zelfs kleine hoekfouten trillingen en dynamische belastingen waarvoor de koppeling nooit ontworpen was.

Koppelingsfamilies voor zwaar materieel

Elke koppelingsfamilie lost een andere combinatie van koppel, verkeerde uitlijning en snelheid op. Het kennen van de grenzen van elk gezin is de helft van de maatstaf.

Trommeltandwielkoppelingen

Trommeltandwielkoppelingen zijn de werkpaarden van de zware industrie. Hun gekroonde tandvorm vermindert de randdruk en maakt hoekafwijkingen mogelijk zonder dat dit ten koste gaat van het koppelvermogen. Wanneer de aandrijving honderden kilonewtonmeters moet overbrengen in een compact omhulsel, is een brede trommeltandwielkoppeling meestal de eerste keuze. De brede trommeltandwielkoppeling met hoog draagvermogen dekt het boring- en koppelbereik dat typisch is voor molen-, transportband- en kraanaandrijvingen, en de vervangbare tandwielsets vereenvoudigen het onderhoud. Voor een breder beeld van hoe deze koppelingen zich tijdens gebruik gedragen, raadpleegt u het artikel over trommeltandwielkoppelingen voor zware industriële aandrijfsystemen legt tandgeometrie, smering en faalwijzen uit.

RSK-GICL trommeltandwielkoppeling breed type Hoge belastbaarheid en koppeloverdracht Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology Co., Ltd is RSK-GICL Drum Gear Coupling Wide Type Hoge belastbaarheid en koppeloverdracht Sup... Bekijk Product →

Universele askoppelingen

Wanneer de aangedreven machine ten opzichte van de motor beweegt, of de aandrijflijn een aanzienlijke hoekafwijking heeft, is een cardanas de juiste oplossing. De precisie universele as van het dubbele type handhaaft een hoge transmissienauwkeurigheid bij grote werkhoeken en is verkrijgbaar met telescopische secties waarbij de afstand tussen de asuiteinden tijdens het gebruik verandert. Toepassingen zijn onder meer walserijen, mixeraandrijvingen en alle apparatuur waarbij de motor en de werkende machine op afzonderlijke funderingen zitten die onafhankelijk van elkaar bewegen.

RSK-WS Precisie Universele as Dubbel type Groothoekkoppeltransmissie Sup Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology Co., Ltd is RSK-WS Precision Universal-as Dubbel type Groothoekkoppeltransmissieleverancier ... Bekijk Product →

Membraankoppelingen

Wat betreft torsiestijfheid en geen speling presteren membraankoppelingen beter dan de meeste alternatieven. Turbomachines, testbanken en hogesnelheidspompaandrijvingen gebruiken ze omdat ze koppel overbrengen via dunne metalen schijven die elastisch buigen. Op frequentieregelaars met een toerental van maximaal 10.000 tpm geldt a op maat gemaakte hogesnelheidsmembraankoppeling met een vermogen tot 10.000 tpm vermijdt smering en slijtage, en de volledig metalen constructie is geschikt voor hoge omgevingstemperaturen waarbij elastomere onderdelen snel zouden verslechteren.

RSK op maat gemaakte hogesnelheidsmembraankoppeling tot 10.000 tpm Leveranciers, Bedrijf - Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology Co., Ltd is RSK-op maat gemaakte hogesnelheidsmembraankoppeling tot 10.000 tpm Leveranciers en groothandel ... Bekijk Product →

Elastomere koppelingen

Bandkoppelingen en pen-en-buskoppelingen zorgen voor torsiezachtheid en vochtige trillingen. Het zijn economische keuzes voor aandrijvingen met lagere snelheden en matig koppel, maar hun koppeldichtheid ligt ruim onder die van tandwiel- of membraanontwerpen. Bij zwaar materieel komen ze vooral voor op hulpaandrijvingen en kleine transportbanden, waar schokabsorptie belangrijker is dan compactheid.

Een stapsgewijze maatvoeringsprocedure

De onderstaande procedure werkt voor de meeste aandrijvingen van zwaar materieel, of u nu een defecte koppeling vervangt of een nieuwe transmissie ontwerpt.

1. Bepaal het nominale koppel op basis van het motorvermogen en de bedrijfssnelheid.
2. Selecteer de servicefactor op basis van het machinetype, de startfrequentie en het schokniveau.
3. Bereken het ontwerpkoppel door het nominale koppel te vermenigvuldigen met de servicefactor.
4. Controleer het piekkoppel onder starten, achteruitrijden of afslaan.
5. Meet de radiale, hoekige en axiale verkeerde uitlijning die de installatie daadwerkelijk veroorzaakt.
6. Kies een koppelframe met een nominaal koppel boven het ontwerpkoppel en een uitlijningsvermogen boven de gemeten waarden.
7. Bevestig de afmetingen van de boring en de spiebaan tegen de daadwerkelijke asuiteinden.
8. Controleer de maximale snelheid en voer bij hogesnelheids- of variabele snelheidsaandrijvingen een torsietrillingsanalyse uit.
9. Controleer de omgeving: temperatuurbereik, stof, vochtigheid en toegang tot smeermiddel.

Veel voorkomende maatfouten en hoe u ze kunt vermijden

De meeste veldfouten zijn terug te voeren op een van de volgende fouten:

• Gebruik het koppel op het motortypeplaatje in plaats van het losbreek- of blokkeerkoppel.
• Een te lage servicefactor kiezen voor intermitterende zware belastingen.
• Het meten van een verkeerde uitlijning alleen bij installatie en het negeren van thermische groei en zettingen van de fundering.
• Het selecteren van de koppeling alleen op basis van de boring, zonder het koppel te controleren.
• Zo ver dat de koppeling het systeem niet langer beschermt tegen overbelasting.
• Het vergeten van axiale retentie wanneer de aandrijving een hoge axiale stuwkracht heeft.

Wanneer de apparatuur moet voldoen aan de Europese praktijk, leest u in de handleiding DIN-koppelingstypen en selectie verduidelijkt hoe de DIN-serie zich verhoudt tot torsiestijfheid, uitlijningscapaciteit en onderhoudsvereisten.

Een praktisch maatvoorbeeld

Neem een transportband aangedreven door een elektromotor van 132 kW bij 1480 tpm, met een motoras van 80 mm en een ingaande as van de versnellingsbak met dezelfde diameter.

1. Nominaal koppel: Tn = 9550 x 132 / 1480 = 852 Nm.
2. Servicefactor voor een transportband met matige schokken en frequente starts: 1,75.
3. Ontwerpkoppel: Td = 852 x 1,75 = 1491 Nm.
4. Piekstartkoppel bij 200 procent motorkoppel: ongeveer 1704 Nm.
5. Kies een koppelframe met een nominaal vermogen boven 1491 Nm, met een maximale boring van minimaal 80 mm en een spiebaan die op de as past.

Een trommeltandwielkoppeling met een nominaal koppel van 2000 Nm, een maximale boring van 85 mm en een hoekafwijkingsvermogen van ongeveer 1,5 graden zou met een redelijke veiligheidsmarge aan de eis voldoen. Het volgende kleinere frame, met een nominaal vermogen van 1200 Nm, zou falen bij de ontwerpkoppelcontrole, zelfs als de boring op de as past. Dit is de reden waarom de koppelberekening vóór elke boringvergelijking moet komen.

Laatste controles voordat u de bestelling plaatst

Controleer deze punten voordat u de koppelingsmaat bevestigt:

• Controleer of de koppelingsboring overeenkomt met zowel de motoras als de aangedreven machineas.
• Controleer de spiebaanafmetingen aan de hand van de toepasselijke norm.
• Bepaal of voor de toepassing een remwiel- of remschijfversie vereist is.
• Let op het smeerinterval en of de installatie gemakkelijk toegankelijk is voor onderhoud.
• Voor hogesnelheids- of omkerende belastingen dient u een torsieanalyse aan te vragen bij de fabrikant voordat u de maat definitief maakt.

Het dimensioneren van askoppelingen voor zwaar materieel werkt het beste als een gestructureerd proces. Begin met het koppel, pas een eerlijke servicefactor toe, respecteer de piekomstandigheden en meet de verkeerde uitlijning die de installatie daadwerkelijk veroorzaakt. Als deze cijfers correct zijn, volgt de koppelingsmaat vanzelf en heeft het onderdeel dat u installeert een realistische kans om mee te gaan zolang de machine die het bedient.