在这个由3部分组成的关于柔性接头与刚性接头的每周系列的第一部分中,R+W美国的Andy Lechner分享了他对不同应用的最佳选择的见解。这段摘录自Lechner在设计期间的演讲世界网络研讨会,柔性与刚性联轴器。
快速免责声明,R&W不是刚性联轴器的制造商。显然,我们经常接触到它们,并帮助人们决定在某些情况下这是否是一个实际的选择,但请记住,我们不会做出这样的选择。
当涉及到不对中,当然,最关键的几乎任何耦合系统是平行轴不对中。当电机或齿轮箱被安装到机器框架没有任何类型的导航,两轴之间的对齐可能很难控制,特别是在涡轮驱动应用,那里经常没有足够的空间用于激光对准系统或其他工具。这也是很重要的,因为任何要求跨越偏置轴的联轴器都会有非常重的侧负荷,这将会转移回轴上。即使是很小的量,例如千分之一英寸的轴不对中,仍然可以引起明显的应力,退化,或振动。
角度偏差是另一个轴,所以它通常是由安装表面不平坦或垂直造成的。让我们说你有一个驾驶框架在一个电机,举个例子,这两个是不垂直于从动轴轴,然后一个角度偏差将导致。如果没有平行不对中,这些就很少存在,因为当这种错误已经在括号中存在时,很可能会错过其他东西。这对联轴器,尤其是柔性联轴器的危害较小。这很简单,因为它们只被要求向一个方向弯曲,而不是同时向两个方向弯曲,就像平行错位一样。
第三种类型的轴不对中是轴向不对中。这可能是由于轴系和末端运动的热膨胀造成的。由于材料、轴尺寸和其他因素的不同,这种情况会在不同程度上发生。大多数灵活的联轴器能够采取一些轴向不对中,没有太多的恢复负荷或造成损害。
当然,特别是当它涉及到运动控制应用,大多数驱动组件将有一个安装飞行员或定心功能。对于大多数灵活的联轴器,即使是那些不太能容忍不对中,一个有很好的同心外壳的导航系统通常是足够的。只要这个括号做得很好,就应该保证千分之一以内的对齐。我们倾向于看到更多的不对中是当你有一个更大的电机时,例如,那将被脚安装在底座上,轴承支撑,然后基本上是分开的,从从动轴。
同样,一个声明。R&W不生产刚性联轴器。然而,它们绝对有一些很好的应用。一是从动轴没有轴承支撑。然后它需要由传动轴支撑起来。在那种情况下,很明显,刚性联轴器是有用的,作为轴的延伸和桥梁的不同直径。即使连接的组件有一个灵活的框架,比如带有灵活底座的编码器,它们也是有用的或必要的。这允许组件框架在轴旋转期间弯曲。另一个经常成功使用的领域是千斤顶轴的布置,例如,一段轴系要跨越刚性联轴器,它的重量全部由连接或连接的组件支撑。如果轴是足够长的,那么它将实际上能够弯曲,以补偿非常小的不对中。 In slower speed applications, this can be a nice low cost way to go.
有越来越多的应用需要非常高的扭转刚度在旋转轴。这可以提高定位精度,例如,也适用于动态,间歇运动和软,灵活的元素被认为是不合适的应用。在那些情况下,刚性联轴器将被用来安装两个轴承支撑轴,通常再次保持高扭转刚度的利益,这是非常重要的对齐轴,超出你会得到的简单的导航的东西。在这个行业中,我有同事标准化的轴对准只有万分之几,当使用刚性联轴器时,肯定少于0.5万分之一英寸的平行不对中。
当然,R + W的建议是首先考虑柔性联轴器。当然,这里有一个很大的区别,一个重要的区别,在精确应用中,在齿隙和扭转偏转之间应该做一个区分。
例如,齿轮是齿轮箱中的东西,例如,在牙齿之间的间隙是传输电源之间的间隙。尽管如此,反弹是可以在柔性联轴器中避免的东西。他们都在一定程度上蜿蜒而来。当然,只有关于任何有或实际上,真正任何延伸到它的扭矩时刻的任何东西都会被某种金额偏转。像波纹管联轴器一样的产品设计的目标是尽可能靠近刚性耦合的扭转刚度,同时仍然补偿最后一点的错位,几千秒左右。
波纹管联轴器,至少我们公司建议,当试图添加一个灵活的组件,以采取不对中首先考虑。同样的,两个支撑轴即使在千分之一英寸内对齐也会更好如果有一个非常软的元素。它可以有惊人的高扭转刚度,即使他们看起来像一个弹簧,或其他应用梁或螺旋联轴器。这些联轴器可以占用相当多的不对中,但没有接近扭转刚度。这是当您退出极端精度校准的领域,但仍然需要保持高水平的刚度时的妥协。
最后,这里有一个小应用程序示例来考虑是否需要一个刚性耦合。如果我们考虑滚珠丝杠的应用,在那里会有一个峰值扭矩负载由一个10牛顿米的电机施加,滚珠丝杠有一个10毫米的引线,我们举一个波纹管联轴器的例子它有10牛顿米的扭矩额定值。其中一个R + W恰好有一个扭转刚度,157牛顿米每度,这意味着在10牛顿米的载荷下,它会偏转0.064度。在10毫米的引线中,这将导致非常小的线性误差:10万分之7英寸,这在几乎所有的线性运动应用中都是可以容忍的。
这可能是一些用于任何期望刚性耦合的设计师的食物,所以需要僵硬的耦合,并且需要疼痛排放的准确程序。如果您考虑了滚珠丝杠的引线和线性误差的实际容差,则可能会发现一个灵活但扭转刚性的耦合将更容易使用。即使在弹性体耦合下,该耦合也将偏转2.2°,将为此应用程序进行非常常见的尺寸,您仍然谈论的线性误差2.5 / 1000th。我只是想在那里添加一点透视,以便扭转僵硬。
R + W美国
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