Еластични съединители за предаване на движение

Механични системиСп. Инженеринг ревю - брой 3/2022 • 25.05.2022

  • Еластичните съединители са подвижни съединители, които облекчават динамичното натоварване и демпферират колебанията в движението

  • В приложения със сервоуправление се използват съединители, за да свържат високопрецизни, високоскоростни задвижвания към чувствителни товари

  • При еластичните съединители с еластомерен елемент той играе важна роля за намаляване на вибрациите и предаване на въртящия момент

Доказан способ за предаване на въртящия момент между два вала в практиката е използването на съединители, които свързват краищата на валовете. Обикновено конструкцията им се състои от два диска, поставени в краищата на валовете, а съединяването помежду им се реализира по различни начини в зависимост от особеностите на приложението. Необходимостта от съединяване на валовете произтича от това, че почти всички машини и работни механизми се състоят от отделни възли. В най-честия случай на приложение на съединителите това са двигател, редуктор, работен механизъм. Съединителите служат, за да осъществят кинематичната и силовата връзка между тях. В много случаи обаче специфични типове съединители могат да изпълняват и допълнителни функции, като например да компенсират неточността при разположението на осите на валовете, т.е. несъосност, осово изместване l, ъглово изместване; да смекчават резките колебания в натоварването, сътресения и удари, възникващи при предаване на въртеливото движение от единия вал на другия; да предпазват работния механизъм от непредвидени претоварвания.

 

Функционални характеристики и приложения

В зависимост от функционалното си предназначение съединителите се разделят на постоянни, осигуряващи постоянно съединяване на двата вала в процеса на експлоатация, управляеми, позволяващи прекъсване или осъществяване на връзката между валовете пo време на работа, и самоуправляеми, позволяващи зацепване и отцепване на валовете автоматично при изменение на режима на работа. В зависимост от конструкцията постоянните съединители се разделят на неподвижни, позволяващи свързване на съосни валове, и подвижни, предназначени за свързване на валове с неголеми линейни и осови измествания вследствие на неточност на изработката, неправилен монтаж и еластични деформации на валовете.

Еластичните съединители са подвижни съединители. Тяхното предназначение е да облекчат динамичното натоварване и да демпферират колебанията във въртящия момент, а също така до определена степен те компенсират неточностите във взаимното разположение на валовете. По този начин те осигуряват буферна връзка, която е проектирана така, че да се повреди, преди да настъпи повреда в редуктора. Въпреки че съединителите могат да компенсират известно несъответствие в осите, не трябва да се използват като извинение за лошо подравняване на валовете по ос или отсъствие на обслужване. Прекомерно голямата несъосност при съединители може да доведе до упражняване на прекомерна сила върху двигателя или задвижвания товар. Това може да доведе до повреда на други компоненти или до вибрации.

Те могат да поемат несъответствие между валовете от порядъка на 0,5 градуса ъглово отклонение и 5 mm аксиално отклонение.
Еластичните съединители може също така да предпазят монтажната конструкция на електромотора, като позволяват контролирано движение на мотора с изолиране на вибрациите и спомагат за компенсиране на несъосността на задвижващия вал, предизвикана от товара.

В зависимост от материала на еластичния елемент еластичните съединители се поделят на два основни вида – съединители с неметални еластични елементи и такива с метални еластични елементи. В случаи на динамично натоварване в кинематичната верига при тръгване, спиране и обръщане на посоката на движение на задвижванията се наблюдават хлабини. Еластичните съединители спомагат за елиминиране на риска от колебания и повреда, като абсорбират ударните натоварвания и погасяват трептенията. Това причинява временно акумулиране на механичната енергия, генерирана от удара или колебанията, в еластичния елемент на съединителя.

 

Прецизно предаване на въртящия момент

В приложения със сервозадвижвания съединители обикновено свързват високопрецизни, високоскоростни задвижвания към чувствителни товари. Съединителите трябва да имат висока коравина на усукване, нулева хлабина и способност за компенсиране на несъосност при същевременно поддържане на предаваните обороти в минута. Скорошни подобрения в технологиите за сервомотори увеличиха честотата на реакция по отношение на скоростта, но когато е налице повишено усилване, особено когато се използват дискови или силфонни съединители, възникват вибрации.

Когато ротационна ос трябва да следва предварително определен профил на движение, за да достигне или поддържа точна позиция, скорост или въртящ момент, сервосистемата със затворен контур често е най-добрият избор. Енкодер, монтиран към задвижването или директно върху оста, осигурява обратна връзка, като предоставя информация относно действителното състояние на системата (позиция, скорост или въртящ момент). Тази стойност се сравнява с целевото състояние и контролер издава команди за коригиране на грешки в параметрите. В една идеална система управлението ще бъде напълно точно и ще работи мигновено, а целевата стойност на параметрите на движението ще бъде постигната без превишаване, трептене или удължено време за установяване.

Но в реалните приложения това рядко се случва и контурите със сервоуправление трябва да бъдат настроени, за да се сведе до минимум грешката между зададените и действителните стойности. Когато целта на настройката е да се сведе до минимум грешката в позицията, един нежелан резултат може да бъде непрекъснато колебание на системата под и над предварително зададената стойност в много малки граници, като се стреми да достигне и да се установи в целевата позиция. Тези колебания са известни като “лов” (hunting).

Един от начините за намаляване на колебанията е чрез много точно настройване. Ако сервозадвижващата система е настроена прецизно, но все още се наблюдават колебания в установяването на позицията, машинните проектанти се справят с проблема, като използват други методи за подобряване на точността на позициониране и времето за установяване. Един такъв надежден метод е интегрирането на съединител, който се характеризира с добър показател за коравина на усукване и способност да погасява вибрации. За справяне с колебанията и поддържане на върхова производителност на едно сервозадвижване са разработени антивибрационни еластични съединители със специална конструкция, които осигуряват погасяване на вибрациите, като същевременно поддържат висока коравина на усукване. За изработването на дисковете на такива съединители се използва алуминий, а еластичният елемент е от специален вибропогасяващ каучук (FKM). Получената конструкция позволява оптимална устойчивост на усукване и амортизация. Съединителите с тези характеристики подобряват точността на позициониране и повторяемостта и намаляват грешката в действителното положение на оста.

Тази конструкция на съединителя осигурява работа при по-високи честоти, като поглъща генерираните вибрации и същевременно поддържа високо ниво на точност. В сравнение с дисковите съединители, антивибрационните с еластичен елемент от каучук многократно потискат колебанията и подобряват сервоусилването, като същевременно съкращават времето за стабилизиране.

 

Еластични съединители с висока надеждност

Еластомерните съединители са форма на еластични съединители, чийто еластичен елемент е изработен от еластомерен полимер, за да подпомогне предаването на въртящ момент. Еластомерните съединители се проектират така, че еластичният материал е предвиден да се износи преди металните компоненти на задвижването. Това не само спестява време и пари за поддръжка, но също така означава, че такива съединители не изискват смазване под никаква форма.

Палцовите съединители с еластомерна вложка имат общо предназначение и се състоят от еластомерен елемент, притиснат между две метални главини с челюсти, една към друга. Еластомерната вложка действа като амортисьор за съединителя и помага за намаляване на вибрациите и в някои приложения служи като електрическа изолация. Палцовите съединители се считат за безопасни, защото ако еластомерният елемент се повреди, челюстите на двете главини ще се зацепят и ще продължат да предават въртящия момент безопасно. Това ще намали производителността на съединителя, но ще предотврати повреда на машината и ще даде време на инженерите да изключат системата.

Еластичният съединител с торообразен еластичен елемент се състои от два диска, еластичен торообразен кожух и два пръстена, които свързват кожуха с двата диска. Този съединител може да компенсира значителни осеви, радиални и ъглови неточности, има проста конструкция, лесен монтаж и висока надеждност.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top