Como você pode escolher o acoplamento flexível correto para compensação de desalinhamento?

Dois conjuntos de bombas semelhantes podem seguir históricos de manutenção muito diferentes: um mantém seus rolamentos por anos, o outro fica quente e barulhento em questão de meses. A diferença raramente aparece na folha de alinhamento de comissionamento. Aparece na seleção do acoplamento, especificamente se o f acoplamento flexível pode absorver o desalinhamento que aparece quando o trem de eixo está quente e carregado, sem exercer forças de reação excessivas nos rolamentos. Esse é o verdadeiro teste ao escolher acoplamentos flexíveis para compensação de desalinhamento.

A seleção não consiste em obter uma classificação de torque elevada no catálogo. Trata-se de combinar rigidez, faixa de compensação e necessidades de manutenção com um trem de eixo: primeiro quantificar o padrão de desalinhamento e, em seguida, verificar o torque, a velocidade, o espaço e o acesso para serviço, nessa ordem.

O desalinhamento não é um número único

A maior parte do desalinhamento é uma combinação de três componentes: deslocamento paralelo, desalinhamento angular e deslocamento axial. Os relatórios de alinhamento a laser registram a condição fria e estática. Quando o motor e a máquina acionada atingem a temperatura operacional, o crescimento térmico, a tensão do tubo e o assentamento da placa de base alteram as posições relativas do eixo.

Cada componente precisa ser quantificado em condições frias e quentes, porque o acoplamento vê o valor operacional e não o valor de instalação. Uma regra prática é manter o desalinhamento esperado em estado estacionário abaixo da metade do valor nominal permitido, sempre que possível.

Como o elemento elástico determina o comportamento de compensação

Os acoplamentos flexíveis compensam o desalinhamento de três maneiras fundamentalmente diferentes: os elementos metálicos dobram, os elementos elastoméricos cisalham e comprimem e as juntas mecânicas deslizam ou rolam. A diferença define rigidez, vida útil, intervalo de manutenção e modo de falha.

Elementos elásticos metálicos: rigidez que permanece previsível

Os acoplamentos de diafragma e mola de cobra pertencem a este grupo. Os elementos elásticos metálicos se deformam de maneira previsível, de modo que sua rigidez muda pouco com a temperatura e a velocidade, e não há contato deslizante para desgaste dentro da função de compensação. Isso os torna a escolha normal para linhas de processo contínuas e eixos de alta velocidade. O envelope de compensação é menor que o de um elastômero e ainda é necessário um bom alinhamento final durante a instalação. A recompensa é uma longa vida útil com pouquíssima manutenção de rotina.

Acoplamento de diafragma elástico de tipo único DMA Um acoplamento elástico metálico de precisão que oferece alta rigidez torcional e folga zero para operação em alta velocidade, adequado para linhas de processo contínuo onde se espera manutenção mínima e longa vida útil. Ver Produto →

Elementos elásticos não metálicos: limites de amortecimento e elastômero

Os acoplamentos de pneu, ameixa, estrela e pino elástico utilizam elementos de borracha ou poliuretano. Seu principal ponto forte é o amortecimento: eles reduzem os picos de choque dos britadores, das máquinas alternativas e das partidas frequentes, e fornecem isolamento elétrico entre o acionador e o equipamento acionado. A limitação é a expectativa de vida. A operação contínua acima de aproximadamente 80 a 100 °C acelera o envelhecimento, e o óleo, o ozônio e os produtos químicos reduzem a vida útil do elastômero mais rapidamente do que o torque. O elemento deve ser tratado como um consumível e não como uma peça permanente.

Acoplamento de pneu tipo LCA Um acoplamento altamente elástico e com absorção de choque com corpo de pneu de corte radial sem moldura, proporcionando forte compensação de desalinhamento e operação livre de lubrificação, ideal para máquinas pesadas em ambientes severos. Ver Produto →

Compensação Mecânica: Capacidade Sem Elementos Elásticos

Acoplamentos de engrenagem de tambor, eixos universais e acoplamentos deslizantes dependem de superfícies usinadas e folga mecânica em vez de deformação elástica. Este grupo lida com torques muito altos em um envelope compacto e muitas vezes é a única resposta para laminadores, acionamentos de fornos e deslocamentos de guindastes. A compensação angular pode ser grande, mas não é fornecido nenhum amortecimento de choque. As verificações de lubrificação e desgaste fazem parte do cronograma de serviço, enquanto a rigidez permanece elevada durante toda a vida útil da junta.

Acoplamento de engrenagem de tambor GA Um acoplamento de engrenagem robusto de alto torque com dentes em formato de tambor para compensação abrangente de desalinhamento do eixo, projetado para acionamentos industriais pesados que exigem transmissão de energia sem folga. Ver Produto →

O cálculo do torque que vem primeiro

O torque da placa de identificação do motor é apenas o ponto de partida. O torque de projeto é o valor da placa de identificação multiplicado por um fator de serviço da aplicação que abrange frequência de partida, cargas de choque, serviço de reversão e inércia acionada. Se o motor puder desenvolver torque de rotor bloqueado, o acoplamento também deverá sobreviver a esse transitório.

Por exemplo, um motor de 150 kW a 1.480 rpm tem um torque nominal de cerca de 968 N·m (9.549 × 150/1.480). Com um fator de serviço de 1,75 para carga de choque moderada, o torque selecionado passa a ser de cerca de 1.700 N·m. Se o torque de partida atingir o dobro do valor nominal, o pico se aproxima de 3.400 N·m. Verifique a capacidade máxima, não apenas a carga média, e espere que um bom fornecedor pergunte sobre a carga acionada e não apenas sobre a potência do motor.

Rigidez: a escolha que as pessoas esquecem até que um rolamento superaqueça

A rigidez torcional controla quanta deflexão angular o acoplamento apresenta sob carga. Rolos de impressão, servo-eixos e fusos de retificação precisam de alta rigidez para manter o sincronismo. Acionamentos, britadores e ventiladores a diesel geralmente se beneficiam de menor rigidez, o que afasta o choque da caixa de câmbio.

O parâmetro menos óbvio é a rigidez axial e à flexão. Um acoplamento de diafragma pode impor uma força axial perceptível se os eixos se aproximarem ou se afastarem um do outro, e essa força deve ser transportada pelo rolamento do motor ou da caixa de engrenagens. Um acoplamento de elastômero é axialmente mais macio, mas sua rigidez aumenta rapidamente sob o torque porque a borracha se comporta de maneira não linear. Verifique a rigidez torcional, o amortecimento e as forças de reação em relação às cargas admissíveis dos rolamentos das máquinas conectadas.

Uma sequência de seleção que funciona em um ambiente vegetal

A ordem a seguir mantém os dados na sequência que o acoplamento realmente experimenta.

1. Meça o espaço disponível: diâmetros do eixo, distância da extremidade do eixo, comprimento do cubo, além de qualquer roda ou disco de freio que deva compartilhar o envelope axial.
2. Defina o ciclo de torque: torque nominal, torque de pico, frequência de partida e serviço de reversão definem o fator de serviço.
3. Quantifique os três componentes de desalinhamento em condições de frio e calor e confirme a tolerância de instalação que a planta pode suportar de forma realista.
4. Verifique a velocidade e a inércia. O grau de equilíbrio e o momento de inércia podem governar a escolha em eixos de alta velocidade.
5. Selecione o princípio de compensação: amortecimento, rigidez síncrona ou grande capacidade angular.
6. Revise as forças de reação e o acesso para manutenção para que os rolamentos não fiquem sobrecarregados e as peças desgastadas possam ser alcançadas.

Essas etapas também são abordadas em nossa nota de engenharia sobre como selecionar o acoplamento apropriado, que segue o mesmo fluxo de trabalho com mais detalhes.

Erros que aparecem posteriormente nos relatórios de manutenção

Alguns erros de seleção são recorrentes nos relatórios de manutenção.

• Escolhendo apenas o torque nominal. O valor da placa de identificação oculta os picos de inicialização que quebram os cubos ou derretem os elastômeros.
• Tratar a compensação de pico como um ponto operacional contínuo. Operar com desalinhamento total reduz a vida útil do acoplamento e adiciona uma carga constante aos rolamentos.
• Ignorando o teto de temperatura do elastômero. Um acoplamento que funciona na oficina pode falhar ao lado de um forno.
• Esquecer o acesso de manutenção. Se a tripulação não conseguir alcançar o elemento ou ponto de lubrificação, eles não farão a manutenção.
• Tornando o acoplamento mais rígido para "resolver" a vibração. Um acoplamento mais rígido pode mover a ressonância torcional para uma faixa de frequência mais perigosa.

Condições do setor que valem a pena confirmar

Nas plantas metalúrgicas, o calor irradiado dos fornos restringe o uso do elastômero. Os acoplamentos de engrenagem do tambor e os eixos universais dominam, e seu cronograma de lubrificação deve se ajustar a uma janela estreita de desligamento.

Na mineração, as cargas de choque e a poeira são as principais preocupações. Acoplamentos de pneus e pinos elásticos são comuns porque o elemento pode ser substituído rapidamente, desde que a vedação mantenha a poeira e a umidade longe das superfícies de trabalho.

Equipamentos de guindastes e portos geralmente integram uma roda ou disco de freio, que fixa o espaço axial. Um acoplamento de catálogo padrão geralmente precisa de ajuste de cubo ou flange para se ajustar à geometria da talha.

Os acionamentos de máquinas de papel e bombas de água freqüentemente usam acoplamentos espaçadores com um eixo intermediário. O eixo mais longo aumenta a sensibilidade ao ajuste angular em cada metade do acoplamento, portanto a velocidade crítica da montagem deve ser verificada em vez de assumida.

A escolha de um acoplamento flexível para compensação de desalinhamento começa com uma questão prática: como os dois eixos se moverão um em relação ao outro quando a máquina estiver carregada e quente? Quantifique esse movimento, defina o ciclo de torque e a família de acoplamento correta ficará clara. Finalize com uma verificação operacional: tempo de inspeção, intervalo de substituição do elemento e o modo de falha que a planta verá primeiro.

Podemos ajustar o comprimento do cubo, a geometria do flange e o comprimento do eixo intermediário sem mover o motor ou o equipamento acionado. Solicite-nos por escrito as forças de reação, o grau de equilíbrio e os limites de temperatura do elastômero. Se uma série padrão não se ajusta ao espaçamento do eixo ou à interface do freio, nossa rota de projeto não padrão existe exatamente por esse motivo. Um fornecedor com capacidade genuína de engenharia e fabricação torna-se valioso muito antes de o pedido de compra ser feito.