Rugalmas tengelykapcsolók méretezése és kiválasztása

A tengelykapcsolók olyan szerkezeti egységek, amelyek két tengelyvég összekapcsolására szolgálnak. Alapfeladatuk nyomaték (teljesítmény) vagy erő, valamint forgó vagy haladó mozgás egyik tengelyvégről a másikra való átvitele. Leggyakrabban erő- és munkagépek vagy közbeiktatott hajtóművek tengelyeinek összekötése a feladat. A modern hajtásrendszerekben a rugalmas tengelykapcsolók jelentik az egyik legfontosabb működési és biztonsági elemet. Szerepük jóval túlmutat a tengelyek összekapcsolásán: hozzájárulnak a gépek stabilitásához, csökkentik a dinamikus terheléseket, és kiegyensúlyozottabb üzemet biztosítanak még változó terhelési viszonyok mellett is.

Miért van szükség rugalmas tengelykapcsolókra?

Az összekapcsolt tengelyek középvonalai a gyakorlatban ritkán esnek egy egyenesbe. Gyakran a kapcsolt gépek pontos axiális beállítása sem tökéletes, valamint gyakori a tengelyek egymással szöget bezáró elhelyezkedése is. Ezeket az egytengelyűségtől való eltéréseket tengelyhibáknak nevezhetjük. Az egytengelyűtlenség kompenzáció az egyik legfontosabb terület a tengelykapcsolók számára, mivel a hajtás kialakítása vagy a pontatlan beállítás miatt szinte minden hajtásrendszernél előfordul.

Alapvetően három fajtáját különböztetjük meg az egytengelyűtlenségnek: axiális, radiális és szögeltérés. Az axiális egytengelyűtlenség hosszváltozást eredményez a hosszanti tengely irányába a hajtó és a hajtott tengely között. A gépek üzemét külső vagy belső okokra visszavezethető lökések és dinamikus hatások jellemzik. Ezek csökkentése, kiküszöbölése igen gyakori feladat, amely dinamikus terhelések esetén különösen fontossá válik. A lökésszerű terhelésingadozásokat rugalmas kapcsolók vagy rugalmas hajtások alkalmazásával csillapíthatjuk.

A rugalmas tengelykapcsolók alapvető jellemzői és előnyei

A rugalmas tengelykapcsoló két tengely összekapcsolására szolgál, miközben képes a kisebb szöghibák, tengelyeltérések és rezgések kiegyenlítésére. A gépszerkesztés egész területén a lengések és dinamikus hatások káros következményeinek elhárításában mind fontosabb szerep jut a rugóknak. Az elv a tengelykapcsoló szerkesztésben is tért hódított, és a rugóval működő, úgynevezett rugalmas tengelykapcsolók az egyik legnépesebb kapcsolócsaládot alkotják. Előnyük, hogy csökkentik a rezgéseket, elnyelik az ütéseket, és hozzájárulnak a hajtásrendszer élettartamának növeléséhez.

A rugalmas tengelykapcsolók általánosságban alkalmasak a tengelyhibák kiegyenlítésére is. Az a tulajdonsága, amivel a rugalmas tengelykapcsoló többet nyújt az előzőeknél, a forgási rugalmasság. Amíg a kiegyenlítőképességnek általában kinematikai jellege van, a forgási rugalmasság dinamikai tulajdonság. Az a tengelykapcsoló, amelynek van forgási rugalmassága, csökkentheti a rajta áthaladó fluktuáló, vagy lökésszerű nyomatékok hatását. Ezekben a szerkezetekben a fő alakváltozás a rugóra koncentrálódik, ezért az egész szerkezet rugalmasságát tekintve, a rugó tulajdonságai, főleg jelleggörbéje a mérvadó.

Tengelykapcsoló kiválasztási szempontok

A rugalmas tengelykapcsolók fontosabb tulajdonságai:

• Lengéscsillapítók
• Lökésgátlók
• Villamos szigetelők (a gumirugósak)
• Egyszerű szerkezetűek
• Kis súlyúak

Néhány fontosabb szerkesztési szempont:

• A tengelyek közötti kapcsolatot egyszerű szereléssel lehessen megoldani.
• A kapcsolat oldásához ne kelljen a tengelyeket axiálisan eltolni.
• Könnyű legyen a beállítása.
• Több rugóelemes tengelykapcsoló rugói egyenletesen legyenek terhelve.
• Egy rugóelem meghibásodása ne okozzon üzemzavart.
• A hibás rugó egyszerűen legyen cserélhető.
• Működéséből axiális erőhatás ne származzék.
• Játékmentesen kapcsoljon.

Rugalmas tengelykapcsoló típusok és alkalmazásuk

Nagyon sokfajta rugalmas tengelykapcsolót használnak és gyártanak napjainkban, mert a technikai megoldás és az erőátviteli elemek a konkrét alkalmazás igényeihez vannak kiválasztva. Az egyes típusokra a rugók alakja, száma, szerkezeti anyaga, beépítési módja jellemző.

Főbb rugalmas tengelykapcsoló típusok:

• Csillagbetétes körmös tengelykapcsoló: Két félből és egy rugalmas, csillag alakú betétből áll. Elérhető normál és holtjátékmentes változatban, ezért CNC gépekhez, szivattyúkhoz és motorhajtásokhoz ideális.
• Gumidugós tengelykapcsoló: Nagyobb nyomatékátvitelhez ajánlott, ahol két tengelykapcsoló fél körfuratokkal kapcsolódik egymáshoz a rugalmas gumidugók segítségével.
• Gumiabroncsos tengelykapcsoló: Ha jelentős szögeltérés és dinamikus terhelés is jelen van, ez az ideális megoldás lehet. Cserélhető köpenye hatékonyan nyeli el a terhelésingadozásokat, különösen dinamikus igénybevételű alkalmazások, mint például hosszú pályás szállítórendszerek vagy intenzív ipari gépek esetén.
• Fogasgyűrűs tengelykapcsoló: Rugalmas eleme egy poliamid ház belső fogazással, amely normál terhelés mellett megbízható, túlterhelés esetén viszont ledarálódik, így megvédi a hajtásláncot.
• Csőmembrános tengelykapcsoló: A léptetőmotoros és szervomotoros hajtásoknál a holtjátékmentes rugalmas tengelykapcsolók elengedhetetlenek. Ez a típus egy fém harmonikával rendelkezik, amely kiválóan kompenzálja a tengelyeltéréseket és játékokat.

A rugalmas tengelykapcsolókat csoportosíthatjuk a felhasznált rugóanyag alapján is:

• Gumirugós tengelykapcsolók: Dugós, több-betétes, egybetétes, gumitárcsás, gumiabroncsos és gumitányéros tengelykapcsolók.
• Acélrugós tengelykapcsolók: Acélhuzalos, acélrudas, kígyórugós, kengyelrugós, hüvelyrugós tengelykapcsolók.

A rugalmas tengelykapcsolók méretezése

A sokoldalú hajtási rendszerek folyamatosan fejlesztés alatt állnak, és a tengelykapcsolóknak is követniük kell a trendeket, ezért a kuplungok is egyre fejlettebbek lesznek. A tengelykapcsolók főbb paraméterei közül a nyomaték, a torziós merevség, a rugó erősség, a kiegyensúlyozottság, a holtjátékmentesség és a tehetetlenségi nyomaték játsszák a főbb szerepet.

tudnivalók a CNC tengelykapcsolókról

Nyomaték (M)

A nyomaték a forgó testeknél rendkívül fontos a gépészmérnököknek. Ez egy érték, mely az erő és az effektív kar hosszának szorzata: M=Fxr [Nm]. Így a nyomaték lehetséges 100 Nm nyomatéknál 100 N erőnél és 1 m karnál, vagy 1000 N erőnél és 0,1 m erőkaránál is egyenlő. Ugyanezt használjuk a tengelykapcsolók méretezésénél is. Vagyis minél nagyobb erőt akarunk átvinni, annál nagyobb átmérőjű tengelykapcsoló lesz az optimális megoldás.

Torziós merevség

A tengelykapcsoló külső átmérőjén kívül még a másik fontos tényező a kuplung torziós szilárdsága. Ez meghatározza a tengelykapcsoló merevségét a torziós (csavaró) igénybevétellel szemben. Ha a nyomaték túl magas és meghaladja a maximális torziós szilárdságot, onnantól kezdve a tengelykapcsoló nem képes átvinni a forgó erőt.

Az egység "torziós merevség" mértéke a Nm/rad, mely 10 Nm esetén az elem 1/1000 rad-ot elfordul. Egyenlő, ha szögben mérjük, akkor 0,057°-kal (1 rad = 57°17'44.8"). A tengelykapcsoló típusát nézve (torziósan merev vagy rezgéscsillapítós tengelykapcsoló) ez az elfordulási szög jó esetben a tengelykapcsoló megadott paraméterei közé esik. Praktikusan nézve a merev tengelykapcsoló normál esetben maximum csavarodási szöge kevesebb, mint 0,05 fok, és a rugalmas csillapítású tengelykapcsolóknál ez kevesebb, mint 5 fok. Ha az elfordulási szög nem haladja meg a megengedhető szöget, akkor a tengelykapcsoló végtelen élettartamú.

Rugó merevség

A rugó merevség egy ellenerő, mely a tengelykapcsoló eltérő pozíciójából ered axiális, radiális és laterális irányából. A rugó merevségét N/mm egységgel jelzik. Amennyiben a gyártó 30 N/mm értéket ad meg a tengelykapcsolónál, úgy 30 N erő használatánál 1 mm az axiális eltérés. Ezt az értéket mindig figyelembe kell venni a csapágy vagy más hajtási elemek kiválasztásánál.

Forgatónyomaték (Tehetetlenségi nyomaték)

A forgatónyomatékot a sebességváltozásból adódó nyomatékváltozás miatt alakul ki, melyet a kuplung test és a test tömegközéppontjának távolsága a tengelyközépponttól befolyásolja jelentősen. Normális esetben minél kisebb a kuplung tömege és minél kisebb az átmérője, úgy az ébredő forgatónyomaték is kisebb, és ennek a fordítottja is igaz. A forgatónyomaték nagysága fontos a magasan dinamikus alkalmazásoknál, mert ez befolyásolja a hajtásrendszerek gyorsítását és lassítását.

Lízing Cégeknek és Magánszemélyeknek

Kiegyensúlyozottság

Nagyon fontos, hogy a hajtásrendszer simán fusson. A kiegyensúlyozatlanság abból eredhet, ha a forgó tömegek nem asszimetrikus kialakításúak, mely nem megfelelő centrifugális erőket ébreszt, ami rossz esetben rezgéseket, vibrációt ébreszt a hajtásrendszerben. A tengelykapcsolóknál ezt kiegyensúlyozó furatokkal lehet korrigálni, melyek olyan helyre kerülnek, ahol a tömegkoncentráció nagyobb. A hajtástechnikában a kiegyensúlyozatlanságnak osztályozása is létezik, mely leírja a maximális értékeket egyes osztályoknál. A legáltalánosabb értékek a Q16, Q6.3 és Q2.5, ahol a kisebb értékek nagyobb kiegyensúlyozottsági minőséget jelentenek (alacsonyabb megengedhető kiegyensúlyozatlanság).

Holtjátékmentesség (Zero Backlash)

A nulla holtjáték vagy holtjáték mentesség - Zero Backlash - azt jelenti, hogy nincs holtjáték (üres rés vagy játék) az átviteli rendszerben, amennyiben a forgási sebesség, forgásirány vagy nyomaték változik. Ellenben a holtjáték mentesség nem jelenti azt, hogy nincs szögeltérésből eredő elcsavarodás. A nulla holtjáték vagy holtjáték mentesség fontos a tengelykapcsolóknál, kihat a villanymotor csapágy és más mechanikus mechanizmusok élettartamára.

A rugalmas tengelykapcsolók kínálata és műszaki adatai

A kínálatban szereplő rugalmas tengelykapcsolók különféle átmérőben, furatkivitelben és nyomatéktartományban érhetők el. Az alábbi táblázat néhány jellemző típust és azok paramétereit mutatja be:

tags: #rugalmas #tengelykapcsolo #meretezese

• Részletes útmutató az Opel Corsa D izzó cseréjéhez
• A Jimny sokoldalúsága abroncsokkal
• Zárt végű lízing Mitsubishi gépjárművekre
• Sokoldalú Toyota Hiace
• Keresztmerevítő áttekintés Suzuki Swift modellekhez