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русскийUm supervisor de manutenção em uma usina de chapas de aço nos contou recentemente por que ele mantém três tipos diferentes de acoplamentos flexíveis em sua loja: acoplamentos de mandíbula para os conjuntos de bombas, um acoplamento de engrenagem de tambor para o acionamento principal e um acoplamento de diafragma sobressalente para o soprador de alta velocidade. Ele os escolheu pelo que cada sistema de eixo realmente faz, não por hábito. Essa é a maneira correta de abordar o assunto.
Os tipos de acoplamento flexível não são acessórios intercambiáveis. Cada família negocia conformidade, capacidade de torque, velocidade e necessidades de manutenção com as outras. Este guia explica o que torna um acoplamento flexível, compara os principais designs elastoméricos e metálicos e fornece um caminho prático de seleção para máquinas reais.
O que torna um acoplamento flexível?
Um acoplamento flexível transmite torque entre duas extremidades do eixo enquanto permite uma quantidade controlada de movimento relativo. Ele deve lidar com três tipos de desalinhamento: angular, onde as linhas centrais do eixo se encontram em ângulo; deslocamento paralelo, onde são deslocados lateralmente; e deslocamento axial, onde o crescimento térmico ou empuxo move um eixo ao longo de seu eixo. Ele também filtra vibrações e amortece cargas de choque antes que elas atinjam engrenagens e rolamentos.
A compensação de engenharia é consistente em todos os tipos: quanto mais conformidade um acoplamento oferece, mais desalinhamento ele absorve, mas menor se torna sua densidade de torque. Os acoplamentos elastoméricos permitem que um elemento de borracha ou poliuretano faça a flexão. Os acoplamentos metálicos flexionam-se através de dentes de engrenagem, discos de aço, molas ou flexões usinadas e ganham seu lugar onde o torque, a velocidade ou a temperatura ultrapassam o que os polímeros podem suportar.
Visão geral dos tipos de acoplamento flexível
A maioria das especificações industriais pode ser selecionada a partir dos tipos na tabela abaixo. Os projetos elastoméricos são a primeira escolha para máquinas em geral; designs metálicos dominam unidades pesadas, de alta velocidade e de precisão.
| Tipo de acoplamento | Elemento flexível | Dever típico | Força para lembrar |
|---|---|---|---|
| Mandíbula / aranha | Aranha elastomérica | Leve a médio | Baixo custo, troca fácil da pastilha e amortece a vibração |
| Pneu | Corpo de borracha | Médio, com carga de choque | Maior capacidade de desalinhamento, sem lubrificação |
| Pino elástico | Pinos ou buchas elastoméricas | Médio | Perdoando com cargas pulsantes, simples de manter |
| Primavera serpentina | Pacotes de molas de aço | Choque forte | Alto torque com amortecimento torcional |
| Engrenagem | Dentes de engrenagem lubrificados | Pesado, contínuo | Maior densidade de torque, comprovada na indústria pesada |
| Diafragma | Pacotes de discos de aço | Alta velocidade | Folga zero, livre de manutenção, excelente equilíbrio |
| Feixe | Ranhura usinada helicoidal | Precisão leve | Monolítico, folga zero, econômico |
| Fole | Fole metálico de parede fina | Precisão leve | Baixa inércia, alta rigidez torcional |
Lendo a tabela de cima para baixo: os tipos elastoméricos toleram alinhamento desleixado e vibração úmida, enquanto os tipos metálicos suportam cargas mais pesadas, sobrevivem a ambientes mais severos e mantêm a precisão ao custo de demandas de instalação mais rigorosas.
Acoplamentos Elastoméricos
Um acoplamento elastomérico é atraente por um motivo simples: quando o inserto de borracha falha, você substitui o inserto, não os cubos, e a máquina volta a funcionar rapidamente. Os projetos de compressão comprimem o elastômero entre os membros acionadores e acionados, enquanto os projetos de cisalhamento carregam o elastômero de maneira diferente para um comportamento de torção mais suave.
Acoplamento de mandíbula em liga de alumínio RSK-CPFJC com cubo de fixação e furos personalizáveis Este acoplamento leve de mandíbula de alumínio usa uma aranha de poliuretano para desempenho sem folga e absorção de vibração. Seu design de fixação simplifica a instalação, enquanto o inserto elastomérico suporta desalinhamentos e choques moderados, tornando-o uma opção econômica para bombas e acionamentos de transporte. Ver Produto → Acoplamentos de mandíbula e aranha
O acoplamento de mandíbula é o carro-chefe da família elastomérica. Dois cubos de metal com mandíbulas curvas se interligam e uma aranha elastomérica preenche os espaços entre eles. A aranha funciona em compressão, de modo que o acoplamento tolera desalinhamento moderado, amortece a vibração e protege os componentes conectados contra choques. Os compostos Spider variam de poliuretano rígido, que proporciona desempenho próximo de folga para serviços de posicionamento leve, até borracha natural macia, que absorve impactos pesados. Para bombas, caixas de engrenagens e unidades de transporte, os acoplamentos de mandíbula são geralmente a resposta confiável e de menor custo.
Acoplamentos de pneus
Um acoplamento de pneu usa um elemento de borracha em forma de pneu, aparafusado a dois flanges. Ele oferece a maior capacidade de desalinhamento de qualquer projeto elastomérico: deslocamentos angulares, paralelos e axiais são todos absorvidos pelo corpo flexível. Ele também fornece forte amortecimento torcional e não precisa de lubrificação. As vantagens são a baixa rigidez torcional e um limite de velocidade modesto. As tarefas típicas incluem grupos geradores a diesel, transportadores, misturadores e outras máquinas de baixa velocidade com carga de choque.
Acoplamentos elásticos de pino e pino-bucha
Os acoplamentos de pino elástico transmitem torque através de pinos equipados com buchas ou luvas elastoméricas que assentam em furos no flange oposto. Eles são uma escolha padrão para trens de bombas e ventiladores porque toleram desalinhamentos, amortecem a pulsação de máquinas alternativas e permitem substituir pinos desgastados sem perturbar as posições do eixo. Eles são simples de inspecionar e econômicos de manter.
Acoplamentos de mola serpentina
O acoplamento de mola serpentina envolve uma mola de aço contínua em torno dos dentes de dois cubos. Sob carga, a mola desvia, o que suaviza o choque torcional e equilibra os picos de torque em máquinas pesadas. Combina alta capacidade de torque com desempenho de amortecimento mais próximo de um design elastomérico. Trituradores, laminadores, transportadores e sistemas de transmissão de equipamentos móveis são instalações comuns.
Acoplamentos Flexíveis Metálicos
Os acoplamentos metálicos transportam a carga através de componentes de aço em vez de elementos de polímero. Eles toleram temperaturas mais altas, óleo e produtos químicos, funcionam em velocidades muito mais altas e fornecem torque mais alto para um determinado envelope. O preço é um alinhamento mais rígido e, em projetos de engrenagens, lubrificação programada.
Acoplamento de engrenagem de tambor RSK-GICL com alta capacidade de torque e design amplo Apresentando um perfil de dente em forma de tambor, este acoplamento permite deslocamento angular e radial significativo, ao mesmo tempo em que oferece alta capacidade de carga e transmissão de torque. É adequado para acionamentos contínuos de serviço pesado, como moinhos e transportadores, embora exija lubrificação e inspeção periódica para um serviço confiável. Ver Produto → Acoplamentos de engrenagem
Um acoplamento de engrenagem possui dois cubos com dentes de engrenagem externos engatando em uma luva dentada interna. Os dentes transmitem torque continuamente enquanto permitem o desalinhamento angular e paralelo através da folga dentária e do formato da coroa. É a solução padrão para acionamentos contínuos de serviço pesado: laminadores, acionamentos de guindastes, fornos e grandes transportadores. Os acoplamentos de engrenagem oferecem a maior densidade de torque entre os tipos flexíveis, mas exigem lubrificação e inspeção de rotina. Se você estiver dimensionando ou substituindo um, os detalhes técnicos do seleção de acoplamento de engrenagem de tambor explicar como a classificação, a lubrificação e o formato do dente afetam a vida útil.
O tipo durável da braçadeira do acoplamento da liga de alumínio do disco do diafragma de RSK-CPL compensa angular A luva do eixo é feita de liga de alumínio de alta resistência Ver Produto → Acoplamentos de diafragma
Um acoplamento de diafragma transmite torque através de um conjunto de diafragmas de aço fino que flexionam ao dobrar. Como não há peças deslizantes, superfícies de desgaste e folgas, ele funciona sem manutenção e com excelente equilíbrio. Essas qualidades o tornam a escolha preferida para turbomáquinas de alta velocidade, bancadas de teste, compressores e equipamentos servo-acionados, onde a precisão do posicionamento é importante.
Acoplamentos de viga e fole
Os acoplamentos de viga são usinados a partir de uma única peça de metal com uma ranhura helicoidal que cria uma viga flexível. Eles são compactos, sem folga e baratos para eixos de precisão de pequeno diâmetro, por isso aparecem em encoders, motores de passo e equipamentos de posicionamento de luz. Os acoplamentos de fole usam um fole de metal corrugado fino que flexiona facilmente enquanto permanece rígido à torção; sua baixa inércia e transmissão de torque precisa são adequadas para instrumentação e servo-eixos de precisão.
Escolhendo o acoplamento flexível correto
A seleção começa com números e termina com condições operacionais. Trabalhe com essas cinco entradas em ordem:
- Torque com fator de serviço. O torque máximo, incluindo torque de partida, condições de travamento e eventos de choque, deve permanecer abaixo da classificação do acoplamento.
- Desalinhamento. Determine os deslocamentos angulares, paralelos e axiais da instalação real, não do desenho. Os tipos elastoméricos toleram mais; tipos de precisão metálica precisam de um alinhamento mais rígido.
- Velocidade e equilíbrio. Acima de aproximadamente 1.500 rpm, o equilíbrio e a inércia são importantes. Acoplamentos metálicos de diafragma e de alta velocidade cobrem a extremidade superior.
- Ambiente. Alta temperatura, óleo, ozônio e produtos químicos degradam os elastômeros. Os tipos metálicos são preferidos em áreas quentes, oleosas ou carregadas de solventes.
- Política de manutenção. Se o tempo de atividade for crítico, prefira insertos de substituição rápida ou pacotes de discos livres de manutenção. Se o local tiver um programa de lubrificação, os acoplamentos de engrenagem tornam-se acessíveis.
Nenhum tipo de acoplamento vence em todos os lugares. Para bombas, ventiladores e transportadores leves, um acoplamento de mandíbula ou pino elástico é geralmente a escolha mais econômica. Para choques pesados e alto torque, os designs de engrenagens e molas serpentinas são a resposta comprovada. Para velocidade, precisão e manutenção zero, os acoplamentos de diafragma, viga e fole justificam seu preço mais alto.
Um último conselho prático: meça o desalinhamento antes de alterar o tipo de acoplamento. Muitas falhas prematuras são causadas não pelo tipo errado de acoplamento flexível, mas por assentamento, desgaste da fundação ou crescimento térmico que empurrou os eixos para fora da tolerância. Corrija isso primeiro, depois combine o acoplamento com a função e você obterá a vida útil pretendida pelo projetista. Se você quiser comparar acoplamentos flexíveis padrão e personalizados entre essas famílias, o gama completa de produtos é um bom ponto de partida.
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