Acoplamiento flexible de motor: tipos, límites de desalineación y pasos de selección

Una bomba centrífuga de 15 kW de una planta química devoraba cada ocho meses acoplamientos de motor flexibles de mandíbula. El acoplamiento no fue el problema. La medición mostró que los ejes del motor y de la bomba estaban separados por 0,9 mm en paralelo y 0,6 grados fuera de alineación angular, aproximadamente tres veces lo que el inserto de araña podía absorber. El reemplazo fracasó de la misma manera. Un acoplamiento de motor flexible es una pieza transmisora ​​de par con un margen de desalineación finito y fijo. Tratarlo como una cura para una mala alineación es la forma más confiable de seguir comprando la misma pieza dos veces al año.

Qué hace y qué no puede hacer un acoplamiento de motor flexible

Un acoplamiento de motor flexible une el eje del motor al eje de entrada de una bomba, caja de cambios, compresor, ventilador o máquina herramienta. Realiza tres trabajos a la vez: transmite torque, absorbe los pequeños desplazamientos del eje que ninguna instalación real elimina y reduce la vibración y los golpes que de otro modo alcanzarían los cojinetes del motor y los dientes de los engranajes. La palabra flexible describe el elemento de trabajo, ya sea un inserto de elastómero, un fuelle metálico, un paquete de discos de acero inoxidable, un perfil de viga helicoidal o una rejilla de resorte. No describe una capacidad ilimitada para tragar desalineaciones.

Lo que la parte no hará es igualmente importante. No puede alinear dos ejes mal alineados, absorber el crecimiento térmico de un tren de ejes largo, compensar un pie cojo o actuar como espaciador entre máquinas que deberían haberse colocado correctamente en primer lugar. Todo diseño flexible también conlleva un coste. Los tipos elastoméricos amortiguan bien las vibraciones, pero tienen límites de temperatura y una vida útil finita; Los tipos metálicos no tienen holgura y toleran el calor, pero transmiten vibraciones y pueden fatigarse. La recompensa, que se reduce a menores cargas en los rodamientos, menos ruido y una mayor vida útil de la máquina, se resume en esta nota sobre el ventajas de un acoplamiento flexible .

Los tipos de acoplamientos de motor flexibles que realmente especificará

En la práctica, las máquinas accionadas por motor funcionan con ocho familias de acoplamientos. La siguiente tabla enumera la desalineación que cada uno maneja en servicio y las unidades donde gana su lugar. Trate las cifras como valores de planificación en lugar de límites.

Dos reglas importan más que los números. Mantenga la desalineación de trabajo hasta aproximadamente un tercio del margen nominal, porque un acoplamiento que ya está funcionando al límite no tiene reserva para el crecimiento térmico o el asentamiento de los cimientos. Y haga coincidir el material del elemento con el entorno: los insertos de nitrilo son cómodos entre -40 °C y 100 °C aproximadamente, el poliuretano un poco menos en la parte superior de ese rango, mientras que un fuelle o un paquete de diafragma están limitados por la vida a la fatiga más que por la temperatura.

Acoplamiento tipo araña de mandíbula de aluminio de alta rigidez RSK-CPFJC Al dimensionar un acoplamiento impulsado por motor, esta unidad de mandíbula/araña de aluminio sin juego amortigua la vibración y compensa la desviación bajo el torque y la desalineación calculados. Ver producto →

Secuencia de selección: par, desalineación, velocidad, ajuste

Factor de par y servicio

Comience desde la máquina accionada, no desde el motor. El par requerido es T = 9550 x P/n, con P en kW y n en rpm, por lo que un motor de 22 kW a 1470 rpm necesita aproximadamente 143 Nm. Multiplique por un factor de servicio de trabajo: aproximadamente 1,5 para ventiladores suaves y bombas centrífugas, 2,0 para transportadores, mezcladores y compresores alternativos, y 2,5 o más para trituradoras, prensas de rodillos y transmisiones inversas. Luego confirme el par máximo. Un motor directo en línea puede entregar dos o tres veces el par nominal en el arranque, y el valor máximo del acoplamiento, no su valor continuo, gobierna ese momento.

Presupuesto desalineado

Mida el desplazamiento después de que las máquinas hayan sido enlechadas y atornilladas, no según el dibujo. Agregue crecimiento térmico entre estados fríos y calientes. Luego elija un tamaño cuyos márgenes nominales paralelos, angulares y axiales sean al menos tres veces mayores de lo que espera ver. El margen axial es el que más a menudo se olvida: un acoplamiento de fuelle en un tren de ejes que crece 1 mm cuando está caliente fallará en empuje mucho antes de que falle en torsión.

Velocidad, equilibrio y reacción

Por encima de aproximadamente 3000 rpm, el equilibrio se convierte en un criterio de selección más que en una nota al pie, y un acoplamiento que se comporta a 1500 rpm puede vibrar a 6000 rpm si el conjunto no está equilibrado como unidad. En los ejes servo y de posicionamiento, el juego y la rigidez torsional superan la capacidad de torsión, razón por la cual los cubos tipo abrazadera y los elementos sin juego reemplazan los tornillos de fijación y los insertos de elastómero en esas posiciones.

Detalles de instalación que deciden la vida útil del acoplamiento

• Alinee con un indicador de cuadrante o un sistema láser en dos planos, luego vuelva a verificar después del primer día de funcionamiento.
• Coloque los cubos de modo que el elemento flexible quede en el espacio diseñado y nunca use el acoplamiento para cerrar el espacio del eje.
• Respetar el ajuste del agujero. Un orificio H7 en un eje h6 con la llave correcta se desliza sin fuerza; un orificio suelto se desgasta en cuestión de semanas y un cubo golpeado daña los cojinetes.
• Apriete los tornillos de la abrazadera y los pernos con una llave calibrada, en la secuencia que se muestra en el dibujo.
• Mantenga los elementos elastoméricos almacenados alejados del aceite, el ozono y la luz solar directa, e inspecciónelos en las paradas planificadas en lugar de esperar a que se produzca una avería.

Patrones de fracaso y lo que te dicen

• Un inserto de araña desgastado en forma de media luna indica una desalineación angular; incluso el desgaste en todos los lóbulos indica una sobrecarga.
• Un fuelle de metal agrietado junto a una brida generalmente significa sobrecarrera axial o angular repetida, no un defecto del material.
• Los manguitos de pasador aplanados o derretidos indican calor ambiental o radiante por encima del límite del elastómero.
• El orificio del cubo y el chavetero desgastados muestran un ajuste flojo combinado con inversión de torsión.
• Un acoplamiento que se calienta con una carga moderada a menudo se sobrecomprime axialmente durante la instalación.

Adaptación del acoplamiento a la máquina accionada

En una bomba centrífuga, ventilador o transportador de tornillo accionado por un motor de inducción estándar de 7,5 a 45 kW, la opción más sensata suele ser un acoplamiento de pasador de manguito elástico o de mandíbula. Ambos toleran el desplazamiento paralelo y angular, amortiguan la ondulación torsional del motor y se pueden volver a colocar en el sitio en menos de una hora sin mover ninguna de las máquinas.

Acoplamiento de pasador de manguito elástico RSK-LT Para accionamientos de motores de inducción estándar en ventiladores, bombas o transportadores, este acoplamiento de pasador elástico de bajo costo tolera el desplazamiento y simplifica el mantenimiento en el sitio. Ver producto →

Los ejes servo y de posicionamiento son un problema diferente. Aquí el juego importa más que el par bruto, por lo que un fuelle metálico o un acoplamiento de viga con cubos de abrazadera mantienen la conexión rígida en torsión y al mismo tiempo permiten un pequeño desplazamiento. porque el rango de servoacoplamiento Incluye versiones de viga, fuelle, diafragma, mandíbula y Oldham; se puede mantener un único estilo de montaje en toda la máquina.

Acoplamiento servo de fuelle de aleación de aluminio RSK-CPRC Para ejes de posicionamiento servo y paso a paso donde el juego es importante, este acoplamiento de fuelle de acero inoxidable tipo abrazadera compensa pequeñas compensaciones sin perder rigidez torsional. Ver producto →

Los bancos de pruebas de alta velocidad, los turbocompresores y los husillos de máquinas herramienta superan los límites de equilibrio y fatiga de los elastómeros, y es ahí donde un acoplamiento de diafragma con capacidad para 10.000 rpm toma el relevo. En el extremo pesado, prensas de rodillos, grúas, laminadores y ejes marinos requieren engranajes de tambor o acoplamientos de resorte serpentinos, a veces con una rueda de freno, un eje intermedio o un cubo dividido y, a menudo, como un conjunto personalizado en lugar de catálogo.

Qué enviar a un fabricante para obtener una cotización precisa

Una cotización de acoplamiento es tan buena como los datos que la respaldan. Proporcione lo siguiente antes de solicitar un precio:

• Potencia del motor, velocidad y método de arranque.
• Diámetros de eje, dimensiones de chavetero y clase de ajuste en ambos lados
• Desalineación paralela, angular y axial medida o esperada
• Ciclo de trabajo, nivel de impacto y si la unidad retrocede
• Temperatura ambiente, humedad, polvo y productos químicos.
• Velocidad de funcionamiento y, por encima de 3000 rpm, grado de equilibrio requerido
• Si se necesita una rueda de freno, un disco de freno, un eje intermedio o un buje dividido

Con esa lista, un proveedor puede elegir un tamaño estándar, recomendar el material del elemento y confirmar si se requiere un orificio modificado, un chavetero o un conjunto equilibrado. Ese nivel de personalización es una rutina en la fabricación de acoplamientos industriales y normalmente es más económico que especificar una unidad estándar de gran tamaño para cubrir algo desconocido.

El acoplamiento es el componente más barato en la mayoría de los trenes de transmisión y falla con mayor frecuencia por razones que no tienen nada que ver con el acoplamiento en sí. Fije la alineación, el tamaño para el par máximo, mantenga en reserva un tercio del margen de desalineación y un acoplamiento de motor flexible durará más que los cojinetes a ambos lados.