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重型轴联轴器策略

通过迈克桑托拉|2021年1月4日

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超越传统的耦合设计,以提高性能并降低成本

重型联轴器历来有几个定义设计的特点。其一,这些接头通常依赖于键轴连接。另一个原因是,他们往往是过度设计方面的刚度。

在许多方面,这种设计方法是完美的意义。键控的连接具有很长的轨道记录和良好的工程要求,这使得它们在许多应用中都是默认选择。当涉及最大效率时,刚度具有明显的工程美德。

然而,键连接和过于刚性耦合的设计的确实有一些尚未被充分认识的局限性 - 特别是在大工业,材料处理,建筑和采矿设备。这些限制包括减小的转矩传输,对准困难,磨损,和昂贵的装配要求。

在这篇白皮书中,我们将看看几个重型应用,突出了传统耦合设计的局限性。一个应用涉及采矿输送系统中的循环联轴器的优异替代方案。另一方面涉及齿轮箱和电缆鼓之间的直接刚性连接引起的陷阱。这两种应用都具有更广泛的大型大量负载耦合应用。

Torque-transmission-comparison机械收缩拟合消除了键道
在许多重型应用中,轴联轴器可称为数百或数千磅,导致对准和安装挑战。这些大型联轴器还必须与扭矩传递要求相抗衡,因此键控连接变得不切实际。

要采取最近的一个示例,我们提供了一组法兰联轴器,其最大额定值为240,000 ft-lb。这些重型联轴器,九个内部,加入驱动大型采矿输送机系统的电机和齿轮箱。在该特定应用中,联轴器必须传输超过180,000ft-1b的逆转扭矩。在这种情况下,没有弯曲载荷适用,但除了扭矩负载之外,这些刚性联轴器还可容忍另外75,000 ft-磅的弯曲力。

虽然有可能在理论上满足这些扭矩要求的循环联轴器,但这些设计将容纳承受扭矩载荷所需的大键和键(参见侧栏“扭矩传输比较”)。

在这种情况下,一个更好的选择是使用法兰联轴器,该联轴器采用了我们的收缩DiscTM技术,在轴周围采用机械收缩配合。为了连接轮毂和轴,收缩阀瓣使用一个锥形止推环系统,一个内压环和一组锁紧螺钉。当您拧紧围绕阀瓣周长的锁紧螺钉时,外止推环被拉在一起,内圈压紧轮毂,轮毂压紧轴。由此产生的收缩配合可以处理这些应用程序的极高压力。

最大允许 - 扭矩 - 计算

收缩联接盘在此应用程序的原因有四击败了键槽型联轴器:

简化安装。每个联轴器重量超过1,720磅。尝试将键道与联轴器对齐和接合,这是矿工工程师想要避免的工作。并减轻拆卸。矿山的工程团队同样想要一个耦合解决方案,可以轻松拆卸以进行维护。通过收缩盘,松动锁定螺钉释放凸缘轮毂上的压力。连接返回其原始间隙尺寸,释放
用于拆卸的轴。传统的机械收缩配合没有这样的释放机构。为了解除传统的收缩接头,你必须加热接头数小时,以扩大接头内径。有时这个过程并不像计划的那样进行,损坏了器官。

抵制污染。一旦锁定螺丝啮合,并且所有接触面都处于压力下,收缩阀瓣就会将灰尘和碎片排除在外。这种能力在容易受污染的采矿应用程序中非常重要。

防止偏差。由于压缩力的均匀分布周围的圆周轴,收缩盘联轴器内在地防止不对中。除了用于采矿和其他大型输送机,带收缩盘技术的法兰轴联轴器也用于其他重型应用,包括齿轮箱,工艺设备,材料处理系统和聚合生产。

选择性地符合耦合保护齿轮箱
驱动电缆鼓的大齿轮箱不便宜。然而,工程师经常制作一个设计错误,可以缩短变速箱的工作寿命。此错误涉及使用齿轮箱输出轴和电缆鼓之间的刚性直接连接。虽然常见的是,当滚筒旋转时,这种布置可以将输出轴进行交替弯曲的时刻和其他力,但从长期造成短期内的磨损并长期减少生命周期。

直接联轴器的问题归结为静力学:轴和滚筒之间的刚性连接产生了一个超静定结构——有太多的力,但没有足够的平衡方程(见图2)。这些结构可能会发生不可预测的变形,很难正确地设计。通常的策略是过度设计和精确对齐所有的结构组件。这是一个非常昂贵的策略。

戒指 - 扭矩 - 扭矩 - 图2

更好的电缆鼓安装方法是在输出轴和滚筒之间使用选择性柔顺的联接。得到的结构将静态确定,使得更容易预测和管理变速箱输出轴上的力。

桶联轴器,如TSCHAN TK模型,对于这些电缆鼓安装应用程序 - 在起重机,吊机,卷扬机,以及输送机专门设计的。这些耦合是在这个意义上,它们可以容忍角度和轴向未对准,而不会牺牲所需的抗扭刚度选择性地兼容。

的TK桶联轴器包括轮毂,套筒,和桶形刀片的集合。由硬化钢制成,因为它们滚动内交配半圆形口袋在轮毂OD和套筒ID加工的筒插入传递转矩。插入件补偿了毂和套筒,并最终之间的角度和轴向偏差的筒形的几何形状,齿轮箱轴和鼓之间。换句话说,联接器在角度方向和轴向方向产生一个铰接接头,同时维持扭转刚性。该铰接接头吸收了所发生的旋转滚筒变负荷失调。

筒联接毂连接到齿轮箱轴,而套筒附接到滚筒。耦合的大部分实际上突出到鼓中,使耦合较小的整体轮廓而不是可比较的齿轮耦合。整个联接组件被密封以防止任何尘埃入口。因为联接允许轴向行驶,所以滚筒的远端上的支撑轴承应是自调节轴承,以承受轴向载荷。

TSCHAN TK筒形联轴器外径可达850mm,可容纳轴高达400mm。最大扭矩为650,000 Nm。

Ringfeder
www.ringfeder.com


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