Одне з найчастіших питань під час вибору муфти Oldham оманливо просте: який рівень несоосності насправді може витримати ця муфта? Відповідь залежить від того, який тип несоосності ви маєте на увазі, який розмір муфти ви використовуєте, як ви визначаєте «ручку» — чи означає це витримку протягом одного оберту, чи 10 000 годин — і чи запитуєте ви про максимально можливе значення, чи про значення, яке оптимізує термін служби. У цій статті розглядаються всі ці розміри, надаючи практичний посібник з допусків, упорядкований за розміром муфти та типом несоосності.
Три типи перекосу валів
Перш ніж обговорювати цифри, важливо точно визначити три різні типи перекосу валів, з якими може зіткнутися муфта Oldham:
Латеральне (паралельне) зміщення – це умова, коли дві центральні лінії валів паралельні одна одній, але зміщені радіально — вони вказують в одному напрямку, але не збігаються. Це тип зміщення, який призначений для врахування муфти Oldham, і це найпоширеніша форма, що зустрічається в з'єднаннях двигуна з машиною. Бічне зміщення вимірюється як перпендикулярна відстань між двома осями валів у міліметрах.
Кутове зміщення – це стан, коли дві центральні лінії валів не паралельні — вони сходяться або розходяться, зустрічаючись у точці (або здається, що зустрічаються, якщо їх продовжити). Кутове зміщення вимірюється в градусах як кут між двома осями валів, якщо дивитися збоку. Муфта Oldham має дуже обмежену кутову здатність, і цей тип зміщення необхідно виправити механічно перед встановленням.
Осьове зміщення (кінцеве зміщення) – це стан, коли один вал рухається до іншого або від нього вздовж осі вала. Це не перекіс у позиційному сенсі, а радше осьове зміщення, яке муфта повинна враховувати, не передаючи значної осьової сили на підшипники. Муфта Oldham має помірну осьову вільну здатність, що визначається зазором між поверхнями диска та внутрішніми поверхнями маточини.
Бічне зміщення: максимальне номінальне та рекомендоване робоче
Виробники вказують два значення бічного зміщення, які необхідно ретельно розрізняти:
The максимальне номінальне зміщення – це найбільше поперечне зміщення, при якому муфта може функціонувати без механічних пошкоджень — шип не заходить у паз, диск не торкається поверхонь маточини, а пази маточини не перевантажені. Робота з максимальним номінальним зміщенням технічно допустима, але призводить до максимальної швидкості зносу диска, максимального тепловиділення та мінімального терміну служби.
The рекомендоване робоче зміщення – це зміщення, при якому муфта розрахована на забезпечення належного терміну служби за умов номінальної швидкості та крутного моменту. Зазвичай це від 40 до 60 відсотків від максимального номінального значення. Робота на цьому рівні або нижче забезпечує найдовший термін служби диска та залишає запас для теплового зростання, прогину рами та зносу підшипників протягом терміну служби машини.
Під час вибору муфти очікуване бічне зміщення для застосування має бути на рівні або нижче рекомендованого робочого значення, а не максимального номінального значення. Це найчастіше неправильно тлумачений аспект специфікації перекосу муфти Oldham.
Місткість бічного зміщення залежно від розміру муфти
| Зовнішній діаметр муфти (мм) | Максимальне номінальне зміщення (мм) | Рекомендоване робоче зміщення (мм) | Типовий діапазон діаметрів (мм) |
|---|---|---|---|
| 16–20 | 0,20–0,30 | 0,08–0,15 | 3–8 |
| 25–32 | 0,40–0,60 | 0,15–0,30 | 5–16 |
| 40–50 | 0,60–1,00 | 0,25–0,50 | 10–25 |
| 63–80 | 1,00–1,50 | 0,40–0,75 | 20–40 |
| 100–125 | 1,50–2,50 | 0,60–1,25 | 30–60 |
Значення є репрезентативними діапазонами для стандартних полімерно-дискових муфт Oldham. Завжди перевіряйте відповідність технічним характеристикам виробника для конкретної муфти, яку вибираєте.
Кутове зміщення: жорстка межа
Муфти Oldham постійно розраховані на максимальне кутове зміщення від 0,5 до 1,0 градуса практично для всіх розмірів та виробників. Це не м’яка рекомендація — це жорстке механічне обмеження, що накладається геометрією інтерфейсу шип-паз.
Коли присутнє кутове зміщення, диск не може рівно ковзати в пазах маточини протягом повного оберту. У певних положеннях обертання один край шипа торкається стінки паза раніше за протилежний край, створюючи умову заклинювання з концентрованим точковим навантаженням, а не розподіленим контактом з поверхнею. Це точкове навантаження у багато разів перевищує нормальне розподілене контактне напруження при тому ж крутному моменті, що призводить до швидкого та асиметричного зносу диска та періодичних ударних навантажень, які передаються на підшипники вала.
Практичний висновок однозначний: Кутове зміщення необхідно виправити механічно перед встановленням муфти Oldham, не враховується муфтою. Якщо монтажна плита двигуна не перпендикулярна до осі веденого вала, підкладіть прокладки під ніжки двигуна, доки вона не стане перпендикулярною. Якщо геометрія рами приводу робить це неможливим, муфта Oldham є неправильним типом муфти для цього застосування — перейдіть на сильфонну або балкову муфту, яка конструкцією вирішує кутове зміщення.
Осьова місткість поплавця
Осьова плаваюча здатність муфти Oldham визначається зазором між поверхнями диска та внутрішніми поверхнями маточини, коли муфта встановлена в номінальному осьовому положенні. Більшість стандартних муфт Oldham забезпечують осьове плавання в діапазоні від 0,5 до 2,0 мм залежно від розміру муфти.
Таке осьове зміщення враховує теплове розширення валів під час прогріву, незначне осьове переміщення підшипників двигуна під навантаженням та невеликі похибки осьового позиціонування під час встановлення. Воно не допускає тривалого осьового зміщення — якщо один вал рухається осьово більше, ніж доступне зміщення, диск торкається поверхні маточини та починає передавати осьове зусилля на підшипник цього вала.
Для застосувань зі значним тепловим осьовим зростанням — довгих валів з великими перепадами температур або валів у високотемпературних технологічних середовищах — сильфонна муфта забезпечує кращу осьову податливість. Для більшості застосувань серводвигунів та крокових двигунів, де осьовий рух невеликий, ємність муфти Oldham більш ніж достатня.
Як точно виміряти бічне зміщення
Для точного вимірювання бічного зміщення потрібен індикатор годинникового типу та чиста опорна поверхня на кожному валу. Процедура:
Метод 1 — Вимірювання прямого биття: Встановіть індикатор годинникового типу на магнітну основу, закріплену на корпусі підшипника веденого вала. Розташуйте кінчик індикатора на поверхні вала двигуна. Поверніть вал двигуна на 360 градусів, утримуючи ведений вал нерухомо. Запишіть загальне показання індикатора (TIR). Бічне зміщення дорівнює половині TIR (TIR = 2 × зміщення, оскільки індикатор охоплює обидві сторони кола ексцентриситету).
Спосіб 2 — Лінійка та щуп (швидка перевірка): Прикладіть прецизійну лінійку до зовнішнього діаметра маточини вала двигуна та простягніть її до веденого валу. Використовуйте щупи, щоб виміряти зазор між лінійкою та веденим валом на визначеній відстані. Обчисліть зміщення за вимірюванням зазору та вимірювальної відстані. Цей метод менш точний, ніж метод індикатора годинникового типу, але не вимагає спеціальних інструментів та забезпечує швидку перевірку під час встановлення.
Завжди вимірюйте перекіс після того, як машина досягла робочої температури та повного навантаження, а не лише під час холодного запуску. Теплове збільшення двигуна, коробки передач та рами машини під час прогріву може змінити бічне зміщення на 0,1–0,3 мм у типових промислових установках.
Комбіноване перекісування: коли присутні як латеральний, так і кутовий
У реальних установках поперечне та кутове зміщення часто виникають одночасно. Муфта Олдхема справляється з цією комбінованою умовою гірше, ніж чисте поперечне зміщення, оскільки кутова складова додає до диска напругу згину, якої немає при чистому поперечному зміщенні.
Коли присутні обидва типи, кутову складову слід зменшити до значення нижче 0,3 градуса, перш ніж покладатися на здатність муфти до поперечного зміщення. Сумарна здатність до зміщення приблизно становить:
Комбінований коефіцієнт потужності = (бічне зміщення / максимальне номінальне бічне зміщення) + (кутове зміщення / максимальне номінальне кутове зміщення) ≤ 1,0
Якщо сума цих двох часток перевищує 1,0, муфта має обробляти більше комбінованого перекісу, ніж дозволяє її конструкція. Зменште один або обидва компоненти за допомогою механічної корекції або виберіть муфту з вищими номінальними характеристиками для обох параметрів.
Вплив перекосу на швидкість зносу диска
| Робоче зміщення (% макс. номінального значення) | Відносний коефіцієнт зносу диска | Очікуваний термін служби (відносний) |
|---|---|---|
| 20% максимального номінального значення | 1× (базовий рівень) | Дуже довго |
| 40% максимального номінального значення | ~4× | Довгий |
| 60% максимального номінального значення | ~9× | Помірний |
| 80% максимального номінального значення | ~16× | Короткий |
| 100% максимального номінального значення | ~25× | Дуже короткий |
Швидкість зносу приблизно залежить від квадрата частки неспіввісності, оскільки знос диска пропорційний квадрату швидкості ковзання (швидкість = зміщення × кутова швидкість). Ця нелінійна залежність пояснює, чому навіть незначні покращення вирівнювання валів призводять до непропорційно великого збільшення терміну служби диска.
Висновок
Муфта Oldham краще справляється з поперечним зміщенням вала, ніж будь-який інший поширений тип муфти з нульовим люфтом, але найкраще вона справляється з ним, коли працює значно нижче свого номінального максимуму, а не на межі. Кутове зміщення є жорстким обмеженням, яке необхідно виправляти механічно, а не враховувати муфтою. Осьове зміщення є незначним, але достатнім для більшості застосувань сервоприводів та керування рухом. Використання рекомендованого робочого зміщення, а не максимального номінального зміщення, як критерію вибору, вимірювання фактичного зміщення в робочих умовах, а не при холодному монтажі, та виправлення будь-якого кутового зміщення перед монтажем муфти — ці три методи разом забезпечують монтаж, який забезпечує повний термін служби муфти та захищає підшипники вала від навантажень, викликаних муфтою, протягом усього терміну експлуатації машини.
Перегляньте наші повний асортимент муфт Oldham з детальними специфікаціями щодо перекосуабо зв'яжіться з нашою інженерною командою для допомоги з вимірюванням перекосу та вибором муфти.
