Hướng dẫn lựa chọn, lắp và bảo trì khớp nối chốt ống bọc đàn hồi

Một kỹ sư bảo trì kéo khớp nối bị hỏng ra khỏi bộ truyền động máy bơm. Các ống bọc đàn hồi bị nứt, các bu lông chốt bị khía và lỗ khoan ở trục có dấu hiệu đáng lo ngại về độ vừa vặn kém. Đối với hầu hết các bộ truyền động công nghiệp công suất trung bình, việc thay thế không phải là một công việc kỹ thuật kỳ lạ: khớp nối chốt ống bọc đàn hồi thường là lựa chọn đơn giản nhất, tiết kiệm nhất. Nó sẽ hấp thụ độ rung, chịu được độ lệch nhỏ và tiếp tục hoạt động trong nhiều năm nếu việc lắp đặt và bảo trì đúng cách.

Hướng dẫn này giải thích khớp nối chốt ống bọc đàn hồi là gì, nó hoạt động như thế nào khi chịu tải, những điều cần kiểm tra khi chọn khớp nối cũng như cách lắp và bảo trì khớp nối để khớp nối không trở thành liên kết yếu trong hệ thống truyền động.

Khớp nối ghim tay áo đàn hồi là gì?

Khớp nối chốt ống bọc đàn hồi là khớp nối trục linh hoạt truyền mô-men xoắn thông qua các chốt hình trụ được lắp vào các lỗ trên hai trục. Trục dẫn động mang các chốt; xung quanh mỗi chốt là một ống bọc đàn hồi. Trục dẫn động có các lỗ hoặc khe phù hợp. Khi trục dẫn động quay, mỗi chốt sẽ nén ống bọc vào thành của trục dẫn động, truyền mô-men xoắn bằng cách nén chứ không phải bằng tiếp xúc kim loại với kim loại.

Một tổ hợp điển hình bao gồm:

• Hai trục có mặt bích, thường được gia công từ thép hoặc gang.
• Bu lông chốt, thường bố trí trên một vòng tròn.
• Tay áo đàn hồi, làm bằng cao su hoặc polyurethane, vừa khít với các chốt.
• Vòng đệm giữ, vòng đệm khóa và đai ốc giữ chặt các chốt.

Thiết kế này còn được gọi là "khớp nối chốt và ống lót" hoặc "khớp nối chốt ống lót". Trong dòng LT/TL, ống bọc đàn hồi là bộ phận chịu lực; chốt chỉ đẩy ống bọc chứ không phải kim loại giao phối. Đây là chìa khóa cho sự rung động và hấp thụ sốc của nó.

Cách nó xử lý mô-men xoắn, sốc và sai lệch

Khi bộ truyền động khởi động, mô-men xoắn tăng lên nhanh chóng. Ống bọc đàn hồi biến dạng khi bị cắt và nén, làm dịu tải trọng đột ngột. Biến dạng đó cũng cho phép khớp nối hấp thụ các bất thường theo chu kỳ từ động cơ diesel, hộp số hoặc động cơ điện. Kết quả là ứng suất đỉnh trong thiết bị được dẫn động thấp hơn và ít tiếng ồn hơn.

Ống bọc ngoài cũng tạo ra một mức độ tuân thủ nhỏ giữa các trục. Khớp nối chốt ống bọc đàn hồi có thể chấp nhận độ lệch hướng tâm vài phần mười milimét, độ lệch góc lên tới khoảng 1 độ và độ dịch chuyển dọc trục vài milimet trong sử dụng bình thường. Các giá trị chính xác phụ thuộc vào tốc độ, mô-men xoắn và chất đàn hồi được sử dụng. Các giới hạn này không lớn như giới hạn của khớp nối bánh răng, nhưng chúng đủ cho hầu hết các hệ thống lắp đặt thẳng hàng và chúng dễ dàng đạt được hơn nhiều trong thực tế.

Đối với bộ truyền động đa năng không bị ảnh hưởng bởi mô-men xoắn cực đại, khớp nối ống bọc mang lại sự cân bằng tuyệt vời giữa khả năng bảo vệ và chi phí.

Chọn khớp nối chốt ống bọc đàn hồi phù hợp

Việc lựa chọn bắt đầu với mô-men xoắn, sau đó là tốc độ, sau đó là các ràng buộc vật lý và cuối cùng là các điều kiện môi trường. Mô-men xoắn định mức của khớp nối phải vượt quá mô-men xoắn cực đại của máy được dẫn động, bao gồm cả mô-men xoắn khởi động và bất kỳ tình trạng quá tải nào thường xuyên xảy ra. Đối với máy bơm hoặc quạt, mômen quay liên tục thường là đủ; đối với máy nghiền hoặc băng tải, hệ số vận hành nằm trong khoảng từ 1,5 đến 2,0 sẽ an toàn hơn.

Kích thước lỗ khoan là lần kiểm tra tiếp theo. Trục khớp nối phải vừa với cả đường kính trục dẫn động và trục dẫn động. Lỗ khoan lớn hơn không phải lúc nào cũng có nghĩa là công suất mô-men xoắn cao hơn, vì vòng chốt được cố định. Xếp hạng danh mục dựa trên lỗ khoan lớn nhất được phép; một trục nhỏ vẫn có thể được trang bị một ống giảm tốc, nhưng phải giảm mức mô-men xoắn.

Tốc độ ảnh hưởng đến độ lệch cho phép và chất lượng cân bằng. Ở tốc độ thấp, cân bằng trung tâm tiêu chuẩn là đủ. Ở tốc độ cao hơn, sự mất cân bằng dư có thể gây ra rung động, do đó cần kiểm tra khớp nối và cân bằng động nếu cần.

Nhiệt độ và không khí rất quan trọng vì ống bọc đàn hồi là vật liệu yếu nhất. Dầu, ozon và nhiệt đều đẩy nhanh quá trình đông cứng của cao su. Đối với môi trường có nhiệt độ cao hoặc nhiều dầu, hãy chọn ống bọc làm bằng polyurethane hoặc cao su có công thức đặc biệt và kiểm tra giới hạn nhiệt độ của nhà sản xuất.

Nếu máy được điều khiển cũng cần phanh, phiên bản có bánh phanh tích hợp có thể đơn giản hóa việc lắp đặt. Sự sắp xếp này phổ biến ở cần trục và tời, trong đó khớp nối và phanh tạo thành một bộ phận nhỏ gọn.

Khớp nối chốt ống bọc đàn hồi LTZ(TLL) với bánh xe phanh Khớp nối này tích hợp truyền mô-men xoắn và phanh trong một bộ phận, lý tưởng cho cần cẩu và tời khi cần lắp đặt nhỏ gọn và dừng đáng tin cậy. Bánh phanh hoạt động với phanh ngoài để đảm bảo giảm tốc mượt mà và định vị chính xác. Xem sản phẩm →

Cấu hình có bánh phanh sử dụng trục rộng hơn hoặc ống bọc mở rộng và chúng phải được chọn cùng với khe hở kẹp phanh và mô-men phanh cần thiết. Điều đó cho thấy, đối với khớp nối thẳng không có phanh, thiết kế LT/TL tiêu chuẩn là một trong những lựa chọn linh hoạt được sử dụng rộng rãi nhất trong máy móc công nghiệp.

Shaft Fit: Kết nối trung tâm đúng cách

Sự ăn khớp giữa moay ơ khớp nối và trục xác định liệu kết nối có bị mài mòn, rung hoặc chùng hay không. Khớp lỏng, chẳng hạn như H8/h7, có thể dễ lắp ráp nhưng có thể cho phép chuyển động vi mô ở bề mặt lỗ khoan. Theo thời gian, chuyển động vi mô đó tạo ra sự ăn mòn đáng lo ngại, trông giống như bụi màu đỏ sẫm hoặc nâu trên trục. Trong bộ truyền động đảo chiều, chuyển động tương tự có thể nhanh chóng mở rộng rãnh then và biến một sự cố nhỏ thành trục bị hỏng.

Đối với hầu hết các khớp nối cứng và linh hoạt, ưu tiên lắp khớp chuyển tiếp. Theo thuật ngữ ISO, lỗ trung tâm thường là H7, trong khi trục là k6 hoặc m6. H7/k6 cho cảm giác vừa vặn nhẹ nhàng; H7/m6 cho cảm giác cầm chắc chắn hơn và thường xảy ra khi xảy ra hiện tượng đảo chiều mô-men xoắn hoặc va chạm nhẹ. Đối với chế độ làm việc khắc nghiệt, có thể sử dụng bộ phận chống nhiễu như H7/p6, miễn là khớp nối có thể được tháo rời bằng bộ kéo thủy lực hoặc bộ gia nhiệt cảm ứng.

Đường then chốt cũng cần được chú ý. Chìa khóa vuông tiêu chuẩn truyền mô-men xoắn từ trục đến trục. Sự vừa khít của phím trong rãnh then sẽ cho phép có sự can thiệp nhỏ vào các cạnh; một phím lỏng lẻo cho phép búa và mài mòn nhanh chóng. Trước khi lắp ráp, hãy đo lỗ khoan, trục và rãnh then bằng micromet chứ không chỉ bằng thước cặp. Nếu khớp nối đã tồn kho lâu ngày, hãy đo lại lỗ khoan ở hai vị trí để phát hiện độ hở.

Sự ăn khớp giữa moay ơ và trục là chủ đề thường xuyên được nhắc đến trong tài liệu kỹ thuật bảo trì vì nó thường quyết định tuổi thọ sử dụng của khớp nối. Chỉ một vài micromet không khớp có thể khiến kết nối từ không gặp sự cố trở nên lỏng lẻo thường xuyên.

Thực hành tốt nhất về cài đặt và bảo trì

Làm sạch trục và lỗ khoan thật kỹ trước khi lắp ráp. Loại bỏ rỉ sét, sơn, gờ hoặc kim loại nhô lên xung quanh rãnh then. Bôi trơn nhẹ lỗ khoan bằng hợp chất chống kẹt, nhưng không bôi trơn bề mặt ma sát nếu khớp nối có nghĩa là khớp ép; làm theo khuyến nghị của nhà cung cấp.

Sử dụng chỉ báo quay số để kiểm tra căn chỉnh. Đặt độ lệch góc trong giới hạn của khớp nối, thường là 0,1 mm/100 mm trở xuống và độ lệch hướng tâm trong khoảng 0,1–0,2 mm. Siết chặt khớp nối để bù cho động cơ bị lệch là cách nhanh chóng dẫn đến hỏng hóc.

Để siết chặt bu lông, hãy sử dụng cờ lê lực và siết dần các bu lông chốt theo hình ngôi sao. Siết quá chặt sẽ làm xẹp ống bọc hoặc làm biến dạng chốt. Việc siết chặt quá mức cho phép chốt di chuyển theo chiều dọc và đập vào vòng đệm giữ.

Các hoạt động bảo trì rất đơn giản nhưng cần được lên lịch:

1. Kiểm tra dầu, dung môi hoặc nhiệt độ quá cao trên các ống bọc đàn hồi ba đến sáu tháng một lần.
2. Tìm kiếm các vết nứt, vết phồng hoặc vết nén ở tay áo.
3. Đo chuyển động dọc trục của moay ơ trên trục; chuyển động có thể nhìn thấy có nghĩa là sự phù hợp không thành công.
4. Thay tất cả các tay áo và ghim thành một bộ chứ không phải thay từng cái một để đảm bảo việc chia tải đồng đều.
5. Kiểm tra lại căn chỉnh sau khi thay thế chất đàn hồi, vì ống bọc mới cứng hơn và có thể thay đổi vị trí chạy.

Khi cần thay thế, khớp nối chốt ống bọc đàn hồi thường rẻ hơn và sửa chữa nhanh hơn so với khớp nối bánh răng hoặc đĩa, điều này giải thích sự phổ biến của nó trong bảo trì nhà máy.

Những khớp nối này được sử dụng ở đâu

Khớp nối chốt ống bọc đàn hồi được tìm thấy trong hầu hết các ngành công nghiệp sản xuất liên tục. Các ứng dụng điển hình bao gồm máy bơm, quạt, máy nén, băng tải, máy trộn, máy nghiền, cần cẩu, tời nâng và máy công cụ. Khả năng hấp thụ rung động xoắn khiến chúng đặc biệt hữu ích trên máy bơm và máy phát điện chạy bằng diesel, nơi không thể tránh khỏi xung mô-men xoắn.

Trong các nhà máy thép, chúng được sử dụng trên bộ truyền động bàn lăn và thiết bị phụ trợ; trong khai thác mỏ, trên băng tải và máy bơm bùn; trong môi trường hàng hải và hóa dầu, máy móc trên boong và máy bơm xử lý. Đối với dịch vụ cẩu, khớp nối thường được kết hợp với bánh phanh và toàn bộ cụm phải đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn khi nâng. Trang các ngành được đề cập của chúng tôi cung cấp thông tin tổng quan về các điều kiện vận hành mà các khớp nối như vậy cần hoạt động một cách đáng tin cậy. Xem danh sách ứng dụng ngành để biết thêm.

Các cân nhắc về tùy chỉnh và mua sắm

Hầu hết các nhà sản xuất đều sẵn sàng sửa đổi khớp nối chốt ống bọc đàn hồi tiêu chuẩn để phù hợp với một bộ truyền động cụ thể. Các tùy chỉnh phổ biến bao gồm đường kính lỗ khoan, kích thước và vị trí rãnh then, chiều dài trục, vật liệu của ống bọc và liệu khớp nối có phải được cân bằng để có tốc độ cao hơn hay không. Để nâng và nâng, bánh phanh có thể được rèn hoặc hàn vào trục và sau đó được gia công để chạy đúng.

Loại LT/TL tiêu chuẩn là đặc trưng của dòng này. Nó có một mặt bích nhỏ gọn và sử dụng cách sắp xếp các chốt một hàng hoặc hai hàng, tùy thuộc vào mô-men xoắn. Nhiều nhà máy dự trữ sẵn khớp nối LT/TL dự phòng vì nó phù hợp với nhiều loại trục động cơ và máy bơm.

Khớp nối chốt và ống lót đàn hồi LT(TL) Khớp nối linh hoạt tiêu chuẩn này phù hợp với nhiều loại trục động cơ và máy bơm, mang lại khả năng giảm rung và bù độ lệch. Mặt bích nhỏ gọn và dễ bảo trì khiến nó trở thành phụ tùng thiết thực cho nhiều nhà máy công nghiệp. Xem sản phẩm →

Khi bạn gửi yêu cầu, hãy cung cấp thông tin sau: công suất hoặc mô-men xoắn, tốc độ vận hành, đường kính trục và kích thước rãnh then, khoảng trống giữa các trục, nhiệt độ môi trường và thiết bị ở trong nhà hay ngoài trời. Đồng thời nêu rõ tải trọng là không đổi hay tải trọng kiểu sốc. Dữ liệu đó cho phép nhà sản xuất tính toán hệ số sử dụng thực tế và đề xuất vật liệu lỗ khoan và trục chính xác.

Trước khi đặt hàng, bạn cũng nên xem xét các yếu tố lựa chọn quan trọng ảnh hưởng đến độ tin cậy của khớp nối; một chi tiết rõ ràng là nhỏ, chẳng hạn như độ cứng của chất đàn hồi hoặc độ hoàn thiện bề mặt chốt, có thể thay đổi tuổi thọ sử dụng một khoảng lớn. Bài viết trên các yếu tố quan trọng để lựa chọn khớp nối công nghiệp phù hợp giải thích các vấn đề dễ bị bỏ qua trong quá trình mua sắm.

Kết luận

Khớp nối chốt ống bọc đàn hồi vẫn là lựa chọn thiết thực đầu tiên cho nhiều bộ truyền động công nghiệp. Nó đơn giản để hiểu, dễ cài đặt và dễ sử dụng trong dịch vụ. Các yêu cầu chính là lắp lỗ khoan chính xác, căn chỉnh hợp lý và kiểm tra thường xuyên các ống bọc đàn hồi. Khi được lựa chọn với hệ số bảo trì phù hợp và được tùy chỉnh cho trục và môi trường thực tế, nó sẽ mang lại tuổi thọ lâu dài, đáng tin cậy mà không cần đến nhu cầu bôi trơn và bảo trì của khớp nối bánh răng.

Lần tới khi khớp nối bị hỏng, đừng ngay lập tức cho rằng khớp nối lớn hơn hoặc đắt tiền hơn là giải pháp. Thay vào đó, hãy kiểm tra độ vừa khít, căn chỉnh và tình trạng của ống bọc đàn hồi. Trong hầu hết các trường hợp, khớp nối chốt ống bọc đàn hồi được lắp chính xác sẽ giải quyết vấn đề với chi phí thấp hơn và ít thời gian ngừng hoạt động hơn.