Acoplamento Flexível de Motor: Tipos, Limites de Desalinhamento e Etapas de Seleção

Uma bomba centrífuga de 15 kW em uma fábrica de produtos químicos consumia acoplamentos de motor flexíveis do tipo mandíbula a cada oito meses. O acoplamento não era o problema. A medição mostrou que os eixos do motor e da bomba estavam separados por 0,9 mm em deslocamento paralelo e 0,6 graus fora do alinhamento angular, aproximadamente três vezes o que a inserção da aranha poderia absorver. A substituição falhou da mesma maneira. Um acoplamento de motor flexível é uma peça que transmite torque com uma margem fixa e finita de desalinhamento. Tratá-lo como uma cura para o mau alinhamento é a maneira mais confiável de continuar comprando a mesma peça duas vezes por ano.

O que um acoplamento flexível de motor faz e o que não pode fazer

Um acoplamento flexível do motor une o eixo do motor ao eixo de entrada de uma bomba, caixa de engrenagens, compressor, ventilador ou máquina-ferramenta. Ele executa três funções ao mesmo tempo: transmite torque, absorve os pequenos deslocamentos do eixo que nenhuma instalação real elimina e reduz a vibração e o choque que, de outra forma, atingiriam os rolamentos do motor e os dentes da engrenagem. A palavra flexível descreve o elemento de trabalho, seja ele um inserto de elastômero, um fole metálico, um conjunto de discos inoxidável, uma seção de viga helicoidal ou uma grade de mola. Não descreve uma capacidade ilimitada de engolir o desalinhamento.

O que a parte não fará é igualmente importante. Ele não pode alinhar dois eixos mal alinhados, absorver o crescimento térmico de um trem de eixo longo, compensar um pé manco ou atuar como um espaçador entre máquinas que deveriam ter sido posicionadas corretamente em primeiro lugar. Todo design flexível também acarreta um custo. Os tipos elastoméricos amortecem bem as vibrações, mas têm limites de temperatura e uma vida útil finita; os tipos metálicos não suportam folga e toleram o calor, mas passam a vibração e podem fadigar. A recompensa, que se resume a menores cargas nos rolamentos, menos ruído e maior vida útil da máquina, está resumida nesta nota sobre o vantagens de um acoplamento flexível .

Os tipos de acoplamento de motor flexível que você realmente especificará

Na prática, as máquinas motorizadas são atendidas por oito famílias de acoplamentos. A tabela abaixo lista o desalinhamento que cada um lida em serviço e os acionamentos onde ele ocupa seu lugar. Trate os números como valores de planejamento e não como limites.

Duas regras são mais importantes do que os números. Continue trabalhando o desalinhamento até cerca de um terço da tolerância nominal, porque um acoplamento que já está funcionando no seu limite não tem reserva para crescimento térmico ou assentamento da fundação. E combine o material do elemento com o ambiente: as inserções de nitrila são confortáveis ​​de cerca de -40 °C a 100 °C, o poliuretano um pouco menos no topo dessa faixa, enquanto um conjunto de fole ou diafragma é limitado pela resistência à fadiga e não pela temperatura.

Acoplamento de aranha de mandíbula de alumínio de alta rigidez RSK-CPFJC Ao dimensionar um acoplamento acionado por motor, esta unidade de mandíbula/aranha de alumínio com folga zero amortece a vibração e compensa o deslocamento sob o torque calculado e o desalinhamento. Ver Produto →

Sequência de seleção: Torque, Desalinhamento, Velocidade, Ajuste

Torque e fator de serviço

Comece pela máquina acionada, não pelo motor. O torque necessário é T = 9550 x P/n, com P em kW en em rpm, portanto, um motor de 22 kW a 1470 rpm precisa de cerca de 143 Nm. Multiplique por um fator de serviço: aproximadamente 1,5 para ventiladores lisos e bombas centrífugas, 2,0 para transportadores, misturadores e compressores alternativos e 2,5 ou mais para britadores, prensas de rolos e acionamentos reversores. Em seguida, confirme o pico de torque. Um motor direto em linha pode fornecer duas a três vezes o torque nominal na partida, e a classificação de pico do acoplamento, e não sua classificação contínua, governa esse momento.

Orçamento desalinhado

Meça o deslocamento depois que as máquinas forem cimentadas e aparafusadas, e não a partir do desenho. Adicione crescimento térmico entre estados frios e quentes. Em seguida, escolha um tamanho cujas tolerâncias paralelas, angulares e axiais sejam pelo menos três vezes maiores do que você espera ver. A tolerância axial é a mais frequentemente esquecida: um acoplamento de fole em um trem de eixo que cresce 1 mm quando quente falhará no empuxo muito antes de falhar na torção.

Velocidade, equilíbrio e reação

Acima de aproximadamente 3.000 rpm, o equilíbrio torna-se um critério de seleção e não uma nota de rodapé, e um acoplamento que se comporta a 1.500 rpm pode vibrar a 6.000 rpm se o conjunto não estiver balanceado como uma unidade. Nos eixos servo e de posicionamento, a folga e a rigidez torcional superam a capacidade de torque, e é por isso que os cubos do tipo braçadeira e os elementos de folga zero substituem os parafusos de fixação e as inserções de elastômero nessas posições.

Detalhes de instalação que decidem a vida útil do acoplamento

• Alinhe com um relógio comparador ou sistema de laser em dois planos e verifique novamente após o primeiro dia de operação.
• Ajuste os cubos de forma que o elemento flexível fique na folga projetada e nunca use o acoplamento para fechar a folga do eixo.
• Respeite o ajuste do furo. Um furo H7 em um eixo h6 com a chaveta correta desliza sem força; um furo solto desgasta em semanas e um cubo martelado danifica os rolamentos.
• Aperte os parafusos de fixação e os pinos com uma chave calibrada, na sequência mostrada no desenho.
• Mantenha os elementos de elastômero longe de óleo, ozônio e luz solar direta durante o armazenamento e inspecione-os em paradas planejadas, em vez de esperar por uma avaria.

Padrões de falha e o que eles dizem

• Uma inserção de aranha usada em forma de meia-lua aponta para desalinhamento angular; até mesmo o desgaste em todos os lóbulos indica sobrecarga.
• Um fole de metal rachado próximo a um flange geralmente significa sobrecurso axial ou angular repetido, e não um defeito de material.
• Mangas de pinos achatadas ou derretidas indicam calor ambiente ou radiante acima do limite do elastômero.
• O furo do cubo e a chaveta com desgaste mostram um ajuste frouxo combinado com reversão de torque.
• Um acoplamento que funciona a quente com carga moderada é frequentemente excessivamente comprimido axialmente durante a instalação.

Combinando o acoplamento com a máquina acionada

Em uma bomba centrífuga, ventilador ou transportador helicoidal acionado por um motor de indução padrão de 7,5 a 45 kW, um acoplamento tipo mandíbula ou pino com luva elástica geralmente é a escolha sensata. Ambos toleram deslocamento paralelo e angular, amortecem a ondulação torcional do motor e podem ser reelementados no local em menos de uma hora, sem mover nenhuma das máquinas.

Acoplamento de pino de manga elástica RSK-LT Para acionamentos de motores de indução padrão em ventiladores, bombas ou transportadores, esse acoplamento de pino elástico de baixo custo tolera deslocamento e simplifica a manutenção no local. Ver Produto →

Os eixos servo e de posicionamento são um problema diferente. Aqui a folga é mais importante do que o torque bruto, portanto, um fole metálico ou um acoplamento de viga com cubos de fixação mantém a conexão rígida em torção, ao mesmo tempo que permite um pequeno deslocamento. Porque o faixa de servoacoplamento inclui versões de viga, fole, diafragma, mandíbula e Oldham, um único estilo de montagem pode ser mantido em toda a máquina.

Acoplamento servo de fole de liga de alumínio RSK-CPRC Para eixos de posicionamento servo e de passo onde a folga é importante, este acoplamento de fole inoxidável tipo braçadeira compensa pequenos deslocamentos sem perder a rigidez torcional. Ver Produto →

Bancadas de testes de alta velocidade, turbocompressores e fusos de máquinas-ferramenta ultrapassam os limites de equilíbrio e fadiga dos elastômeros, e é aí que um acoplamento de diafragma classificado para 10.000 rpm assume o controle. Na extremidade pesada, prensas de rolos, guindastes, laminadores e eixos marítimos exigem engrenagens de tambor ou acoplamentos de mola serpentina, às vezes com uma roda de freio, um eixo intermediário ou um cubo dividido, e muitas vezes como um conjunto personalizado em vez de um conjunto de catálogo.

O que enviar a um fabricante para um orçamento preciso

Uma cotação de acoplamento é tão boa quanto os dados por trás dela. Forneça o seguinte antes de solicitar um preço:

• Potência do motor, velocidade e método de partida
• Diâmetros do eixo, dimensões da chaveta e classe de ajuste em ambos os lados
• Desalinhamento paralelo, angular e axial medido ou esperado
• Ciclo de trabalho, nível de choque e se o inversor reverte
• Temperatura ambiente, umidade, poeira e produtos químicos
• Velocidade de operação e, acima de 3.000 rpm, o grau de equilíbrio necessário
• Se é necessária uma roda de freio, disco de freio, eixo intermediário ou cubo dividido

Com essa lista, um fornecedor pode escolher um tamanho padrão, recomendar o material do elemento e confirmar se é necessário um furo modificado, rasgo de chaveta ou montagem balanceada. Esse nível de personalização é rotineiro na fabricação de acoplamentos industriais e normalmente é mais barato do que especificar uma unidade padrão superdimensionada para cobrir um desconhecido.

O acoplamento é o componente mais barato na maioria dos trens de força e falha com mais frequência por motivos que nada têm a ver com o acoplamento em si. Corrija o alinhamento, dimensione para o torque máximo, mantenha um terço da margem de desalinhamento na reserva e um acoplamento flexível do motor durará mais que os rolamentos de cada lado dele.