Guia de acoplamento de disco: tipos, seleção e instalação de acoplamento de diafragma

Peça a três engenheiros para explicarem a diferença entre um acoplamento de diafragma e um acoplamento de disco e você poderá obter três respostas diferentes. Alguns tratam os dois nomes como sinônimos exatos. Outros insistem que um acoplamento de diafragma utiliza uma placa metálica contornada, enquanto um acoplamento de disco utiliza uma pilha de placas laminadas finas. Ambas as visões contêm alguma verdade, e as consequências práticas são geralmente menores do que sugere a linguagem de marketing em torno delas.

A versão curta: ambos os designs pertencem à mesma família de acoplamentos de elementos metálicos com rigidez torcional e sem folga. Ambos transmitem torque através de metal fino e flexível que também absorve o desalinhamento do eixo. A verdadeira questão não é “diafragma ou disco”, mas qual detalhe de construção se adapta à sua realidade de torque, velocidade, desalinhamento e manutenção.

Acoplamento de diafragma vs acoplamento de disco: dois nomes para uma família

Um acoplamento de diafragma normalmente usa um ou dois diafragmas de metal com contornos, formados de aço inoxidável ou liga de aço de alta resistência e conectados aos cubos por soldagem, aparafusamento ou junta fixada. O perfil do diafragma é projetado de modo que o material fino flexione elasticamente enquanto ainda transporta um torque substancial do aro do cubo para o espaçador ou para o cubo oposto.

Um acoplamento de disco utiliza um conjunto de discos muito finos, geralmente entre 0,2 mm e 1 mm de espessura cada, empilhados e aparafusados ​​ou rebitados em um padrão alternado para que o torque seja compartilhado entre muitas camadas. A adição de discos aumenta a capacidade de torque sem tornar o elemento inaceitavelmente rígido, razão pela qual grandes conjuntos de discos são comuns em trens de alta potência e alta velocidade.

A terminologia varia por região e por catálogo. O que os fornecedores norte-americanos costumam chamar de acoplamento de disco é frequentemente vendido na Europa e na Ásia como acoplamento de diafragma. Ao comparar cotações, compare desenhos, contagens de discos, espessura dos elementos, padrões de parafusos e desalinhamento nominal, e não o nome do produto.

Como o elemento metálico suporta torque e desalinhamento

Em ambos os projetos, o torque percorre o elemento metálico flexível, que atua principalmente em tensão e flexão, e não em cisalhamento. É por isso que os acoplamentos são rígidos à torção: não há borracha, nenhuma ranhura deslizante e nenhuma folga entre os dentes, de modo que a posição angular na entrada é reproduzida na saída com folga essencialmente zero. Essa qualidade é importante no posicionamento de unidades, máquinas de impressão e papel e em qualquer trem onde a perda de movimento cria problemas de qualidade.

O desalinhamento é tratado pela flexão elástica do mesmo elemento. Um único pacote de disco ou diafragma normalmente aceita entre aproximadamente 0,5 e 1,5 graus de desalinhamento angular. O deslocamento paralelo não é absorvido pelo próprio elemento; requer um espaçador ou um eixo intermediário entre dois pacotes. O deslocamento axial, o crescimento térmico e as pequenas tolerâncias de montagem são acomodados dentro de limites que dependem da espessura do elemento e da altura da pilha.

A rigidez axial é o fator decisivo silencioso

Como ambos os acoplamentos são rígidos na direção axial, eles empurram os eixos quando esticados ou comprimidos. Em equipamentos frios isso raramente importa. Em equipamentos quentes, ou onde um eixo longo cresce vários milímetros entre condições frias e quentes, essa força de restauração carrega os rolamentos continuamente. Um pacote de discos com camadas mais finas geralmente é um pouco mais tolerante axialmente do que um único diafragma grosso, o que é um dos motivos pelos quais os pacotes laminados dominam em turbomáquinas de alta temperatura.

Comparação cara a cara

A tabela abaixo resume como as duas construções costumam se comportar. Trate-o como uma orientação geral, porque os limites reais dependem do tamanho, da contagem dos discos, do design do parafuso e dos testes do próprio fabricante.

Onde a diferença realmente aparece no serviço

Nas condições diárias da planta, três fatores separam os dois projetos. A primeira é a junta aparafusada. Os pacotes de discos aparafusados ​​podem ser abertos, inspecionados e reconstruídos, o que é adequado para fábricas que devem documentar a condição em cada grande revisão. Um diafragma soldado geralmente é substituído como um elemento completo, o que é mais simples, mas menos flexível, se você quiser prolongar a vida útil por meio de rechapeamento.

A segunda é a fadiga sob torque cíclico. Acionamentos reversores, compressores alternativos e auxiliares de laminação carregam o elemento milhões de vezes. Discos laminados finos distribuem essa carga por muitas camadas, enquanto um único diafragma concentra a tensão em seu perfil. Ambos sobrevivem bem quando dimensionados corretamente; ambos falham cedo, quando não o são.

O terceiro é o meio ambiente. Os elementos inoxidáveis ​​resistem à maioria das atmosferas industriais, mas os cloretos, o vapor ácido e a névoa salina ainda os atacam. Nessas condições, a espessura do disco é importante porque um disco fino perde seção mais rapidamente do que um diafragma mais grosso.

Longos vãos e espaçadores

Sempre que as duas máquinas estiverem distantes uma da outra ou o acoplamento precisar ser removido sem mover nenhuma das máquinas, você estará realmente especificando um acoplamento espaçador. Dois pacotes de elementos, um tubo rígido e um comprimento definido tornam-se os parâmetros decisivos. Esta é a configuração que construímos com mais frequência para conjuntos de bombas, bancadas de teste e acionamentos de moinhos onde o acesso para manutenção é restrito.

Acoplamento de diafragma espaçador MPJ com eixo intermediário Para transmissão de potência de longo alcance, este acoplamento de diafragma metálico do tipo espaçador compensa o desalinhamento, ao mesmo tempo que proporciona alta rigidez torcional e operação livre de lubrificação. Ver Produto →

Se você estiver instalando uma dessas unidades, o procedimento de alinhamento merece tanta atenção quanto a seleção em si. Apresentamos um passo a passo das etapas de instalação do acoplamento de diafragma que abrange a localização do centro, a sequência de aperto dos parafusos e as verificações que vale a pena repetir após o primeiro funcionamento a quente.

Quando um acoplamento diferente lhe atende melhor

Os acoplamentos de elementos metálicos não são a resposta para todos os problemas de acionamento. Se você precisa de um torque muito alto em baixa velocidade, pode tolerar uma pequena folga e tem alguém disponível para lubrificar o acoplamento, um acoplamento de engrenagem de tambor costuma ser a escolha mais econômica e mais tolerante. Seu perfil de dente coroado suporta deslocamento angular e radial em um pacote compacto e tolera o alinhamento irregular que acompanha equipamentos de manuseio pesado.

Acoplamento de engrenagem de tambor para serviço pesado série GA Para acionamentos de alto torque e baixa velocidade, esse robusto acoplamento de engrenagem de tambor compensa o desalinhamento angular e radial e é adequado para manuseio pesado, fresagem e aplicações marítimas. Ver Produto →

Os acoplamentos de mola cobra são adequados para acionamentos carregados por choque, onde alguma resiliência torcional é bem-vinda. Os acoplamentos de elastômero, como os tipos de pneu, estrela e pino de luva, amortecem a vibração e são baratos para recolocar a bucha, mas seus elementos de borracha envelhecem, amolecem com a temperatura e adicionam uma pequena quantidade de enrolamento que os sistemas de posicionamento não gostam. Os acoplamentos de segurança pertencem a uma conversa completamente diferente, já que sua função é liberar ou escorregar quando o torque excede um valor definido.

Como construímos e verificamos esses acoplamentos

A Zhongye Heavy Industry Technology fabrica acoplamentos em Zhenjiang, Jiangsu desde 2014, e os acoplamentos de elementos metálicos são uma de nossas principais linhas de produtos. A linha abrange designs de diafragma simples e duplo, tipos de espaçadores com eixos intermediários e variantes de maior torque para serviços pesados. Juntamente com o catálogo padrão, projetamos e fabricamos acoplamentos não padronizados, que geralmente é o caminho mais rápido quando uma máquina tem um diâmetro de eixo incomum, uma extensão estranha ou um envelope de espaço que nenhum tamanho de catálogo cabe.

Acoplamento de diafragma elástico de tipo único DMA Um acoplamento metálico de diafragma único chaveado para transferência precisa de torque, oferecendo folga zero, alta rigidez torcional e operação livre de lubrificação. Ver Produto →

Nossas oficinas incluem uma sala de usinagem pesada de 5.500 metros quadrados e uma sala de precisão de 4.600 metros quadrados, para que tanto flanges grandes quanto pilhas de discos finos possam ser produzidos internamente. O material recebido, o tratamento térmico e as dimensões finais são verificados antes do envio, e teremos prazer em discutir as tolerâncias mais importantes para o seu trem específico. Uma descrição mais completa de nossa capacidade de fabricação e testes está disponível na página de capacidade de nossa empresa.

Uma lista de verificação prática de seleção

Antes de decidir entre um diafragma e um acoplamento de disco, reúna as seguintes informações. Isso encurtará consideravelmente a conversa com qualquer fornecedor.

1. Torque nominal e de pico do inversor, incluindo torque de partida e qualquer condição de travamento.
2. Velocidade contínua e máxima, além de saber se o trem passa por uma velocidade crítica de torção.
3. Desalinhamento angular, paralelo e axial esperado após o alinhamento, não a figura ideal.
4. Distância entre as extremidades do eixo e quanto espaço está disponível para remoção e remontagem.
5. Temperatura ambiente e de operação, umidade, poeira e qualquer vapor corrosivo.
6. Diâmetros de eixo e detalhes de chaveta ou fixação em ambos os lados.
7. Arranjo dos rolamentos e se os rolamentos podem aceitar a força de restauração axial do acoplamento.
8. Política de manutenção: substitua como uma unidade ou abra, inspecione e reconstrua no local.

A conclusão

O acoplamento de diafragma versus acoplamento de disco é frequentemente uma comparação entre dois ramos da mesma família, em vez de duas tecnologias rivais. O conjunto de discos laminados e o diafragma contornado comportam-se de maneira semelhante: rígidos à torção, sem folga, sem lubrificação e capazes de durar muito tempo quando dimensionados corretamente. Escolha a espessura do elemento, o número de discos, a rigidez axial, as juntas aparafusadas ou soldadas e a prática de manutenção que sua planta realmente segue.

Envie-nos os dados de serviço e um esboço simples do arranjo do eixo, e lhe diremos honestamente qual construção se encaixa e onde uma engrenagem de tambor ou acoplamento de elastômero seria melhor para você.