O que torna os acoplamentos de grade uma escolha comum para alinhamento de eixos industriais?

A resposta direta: uma grade de aço flexível absorve o desalinhamento

Os acoplamentos de grade são escolhidos para trabalhos de alinhamento de eixo industrial principalmente porque o elemento de grade de aço flexível situado entre os dois cubos pode flexionar levemente para acomodar pequenas quantidades de desalinhamento angular, paralelo e axial sem transmitir essa tensão diretamente aos rolamentos ou eixos conectados. Esta ação de flexão é o que separa um acoplamento de grade de um acoplamento rígido, uma vez que mesmo equipamentos cuidadosamente alinhados tendem a se desviar do alinhamento verdadeiro ao longo do tempo devido à expansão térmica, assentamento da fundação ou desgaste normal. , e a mola da grade absorve esse movimento enquanto ainda transfere o torque entre os eixos acionador e acionado. Como o elemento da grade também se comprime levemente sob carga, ele fornece um grau de absorção de choque e amortecimento de vibrações que ajuda a proteger caixas de engrenagens, motores e bombas contra picos repentinos de torque durante a partida ou condições de carga irregulares.

Como o elemento Grid Spring transfere o torque

O princípio de funcionamento de um acoplamento de grade centra-se em uma mola de aço em forma de serpentina ou zigue-zague que serpenteia através de ranhuras usinadas em dois flanges de cubo opostos. À medida que o torque passa de um cubo para o outro, a mola da grade comprime e flexiona dentro dessas ranhuras, permitindo uma pequena amplitude de movimento relativo entre os dois eixos, mantendo ao mesmo tempo a transmissão contínua de potência. Esse comportamento de flexão é o que permite que o acoplamento tolere o deslocamento paralelo e o desalinhamento angular entre os eixos conectados, condições que fariam com que um acoplamento sólido e rígido se prendesse ou gerasse tensão excessiva nos rolamentos. Uma caixa de cobertura circundante normalmente envolve o elemento de grade e é preenchida com graxa lubrificante, tanto para reduzir o atrito à medida que a mola flexiona quanto para manter os contaminantes longe das superfícies metálicas em movimento.

Por que as molas metálicas se comportam de maneira diferente dos elementos elastoméricos

Ao contrário dos acoplamentos que dependem de elementos de borracha ou polímero para proporcionar flexibilidade, uma mola de grade metálica oferece atraso elástico mínimo, o que significa que o eixo de saída responde ao movimento de entrada com muito pouco atraso ou folga. Esta característica torna os projetos do tipo grade uma opção razoável em aplicações onde as relações de transmissão consistentes são importantes, embora a desvantagem seja que as molas metálicas geralmente fornecem menos amortecimento de vibração do que uma inserção elastomérica macia, portanto, a precisão do alinhamento durante a instalação permanece mais importante do que seria com um acoplamento à base de borracha.

Propriedades do material por trás da alta temperatura e tolerância à carga

Os acoplamentos de grade contam com liga de aço endurecido para a própria mola da grade, uma escolha de material que permite que o componente flexione repetidamente sob carga cíclica sem fissuras por fadiga durante longos períodos de serviço. Como a mola é de metal e não de um composto de polímero, ela tende a resistir bem sob temperaturas operacionais elevadas e velocidades de rotação mais altas, condições que podem fazer com que os acoplamentos à base de borracha amoleçam, endureçam ou se degradem prematuramente. Os corpos do cubo são normalmente usinados em ferro fundido ou aço, cortados com precisão com ranhuras que combinam com o caminho serpentino da mola da grade, e todo o conjunto é fechado em uma carcaça de duas peças que retém o lubrificante e protege o elemento flexível contra poeira, umidade e detritos no ambiente circundante.

Comparando acoplamentos de grade com outros tipos de acoplamentos flexíveis

Dentro da categoria mais ampla de acoplamentos flexíveis que utilizam elementos metálicos elásticos, os acoplamentos de grade ficam ao lado de designs de diafragma e tipo disco, cada um adequado para condições operacionais um tanto diferentes. Os acoplamentos de diafragma, que dependem de discos de metal finos em vez de uma mola enrolada, tendem a oferecer folga zero e são frequentemente selecionados para aplicações de precisão ou servoacionadas, onde a precisão posicional é mais importante do que a absorção de choque. Os acoplamentos de grade, em comparação, fornecem capacidade de amortecimento moderada, ao mesmo tempo que mantêm a alta resistência e capacidade de torque associadas aos elementos elásticos metálicos, tornando-os um meio-termo prático entre acoplamentos rígidos e designs elastoméricos mais macios para equipamentos rotativos industriais em geral.

Aplicações industriais comuns para projetos de acoplamento de rede

Os acoplamentos de rede aparecem frequentemente em equipamentos onde a tolerância moderada ao desalinhamento e a absorção de choques são importantes, como conexões entre motores elétricos e bombas, compressores, ventiladores e vários tipos de caixas de engrenagens industriais. Sua capacidade de lidar com picos de torque durante a partida do motor os torna adequados para sistemas de acionamento de transportadores e equipamentos de britagem ou moagem, onde mudanças repentinas de carga são comuns durante a operação normal. Em ambientes de processamento mais pesados, como mineração, produção de cimento e manuseio de materiais, os acoplamentos de grade são frequentemente combinados com equipamentos sujeitos a cargas variáveis, uma vez que o elemento de mola ajuda a amortecer mudanças bruscas de torque que, de outra forma, colocariam tensão adicional nos eixos e rolamentos conectados.

Fatores de manutenção e instalação que afetam o desempenho

Como a mola de grade metálica oferece um amortecimento comparativamente fraco próximo aos acoplamentos elásticos não metálicos, alcançar o alinhamento preciso do eixo durante a instalação continua sendo importante, mesmo que o próprio acoplamento possa tolerar pequenos desvios durante a operação. A inspeção periódica da graxa acondicionada dentro da carcaça da tampa ajuda a garantir que a mola da grade continue flexionando suavemente, sem atrito excessivo ou desgaste nos pontos de contato entre a mola e as ranhuras do cubo. Com o tempo, as molas da grade podem sofrer fadiga se as condições de operação excederem regularmente sua capacidade nominal de torque, portanto, combinar o tamanho do acoplamento com os requisitos reais de carga e velocidade do equipamento conectado desempenha um papel significativo na extensão dos intervalos de serviço e evitando a substituição prematura.