ミスアライメント補正に適切なフレキシブル カップリングを選択するにはどうすればよいですか?

2 つの同様のポンプ セットは、非常に異なるメンテナンス履歴をたどることができます。1 つはベアリングを何年も維持し、もう 1 つは数か月以内に高温で動作し、騒音が発生します。違いが試運転調整シートに現れることはほとんどありません。それはカップリングの選択、具体的には f かどうかに表示されます。 フレキシブルカップリング 過剰な反力をベアリングに押し込むことなく、シャフトトレインが温かく負荷がかかっているときに現れるミスアライメントを吸収できます。これは、ミスアライメント補正用のフレキシブル カップリングを選択する際の本当のテストです。

選択は、カタログに記載されている高いトルク定格を採用することではありません。これは、剛性、補償範囲、メンテナンスのニーズを 1 つのシャフト トレインに適合させることです。まずミスアライメントのパターンを定量化し、次にトルク、速度、スペース、サービス アクセスをこの順序で確認します。

位置ずれは単一の数値ではありません

位置ずれのほとんどは、平行オフセット、角度位置ずれ、軸方向の変位という 3 つの要素の組み合わせです。レーザーアライメントレポートは、低温の静的な状態を記録します。モーターと被駆動機械が動作温度に達すると、熱の増大、パイプの歪み、ベースプレートの沈下により相対的なシャフトの位置が変化します。

カップリングは設置値ではなく動作値を考慮するため、各コンポーネントは低温および高温条件で定量化する必要があります。実際的なルールは、可能な限り、予想される定常状態のミスアライメントを定格許容値の半分未満に抑えることです。

弾性要素が補償動作を決定する方法

フレキシブルカップリングは、金属要素が曲がり、エラストマー要素がせん断および圧縮し、機械的ジョイントがスライドまたは回転するという 3 つの基本的に異なる方法で位置ずれを補正します。この違いにより、剛性、耐用年数、メンテナンス間隔、故障モードが決まります。

金属弾性要素: 予測可能な剛性を維持

ダイヤフラムカップリングとスネークスプリングカップリングがこのグループに属します。金属弾性要素は予測可能な方法で変形するため、その剛性は温度や速度によってほとんど変化せず、補償機能の内部で摩耗する滑り接触がありません。そのため、連続プロセスラインや高速シャフトでは通常の選択肢となります。補正エンベロープはエラストマーのものよりも小さいため、取り付け時に最終的な調整を適切に行う必要があります。そのメリットは、日常的なメンテナンスをほとんど行わなくても、耐用年数が長くなるということです。

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非金属弾性要素: 減衰とエラストマーの限界

タイヤ、プラム、スター、およびエラスティックピンのカップリングには、ゴムまたはポリウレタンの要素が使用されます。その主な長所は減衰です。クラッシャー、レシプロ機械、および頻繁な始動による衝撃のピークを軽減し、ドライバーと被駆動機器の間に電気絶縁を提供します。限界は平均余命です。約 80 ～ 100 °C を超える温度で連続運転すると劣化が促進され、オイル、オゾン、化学物質によりトルクよりも早くエラストマーの寿命が短くなります。エレメントは永久部品ではなく、消耗品として扱う必要があります。

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機械的補償: 弾性要素なしの容量

ドラムギアカップリング、ユニバーサルシャフト、スライダーカップリングは、弾性変形ではなく、機械加工された表面と機械的クリアランスに依存します。このグループは、コンパクトなエンベロープで非常に高いトルクを処理し、多くの場合、圧延機、キルン ドライブ、およびクレーンの移動に対する唯一の答えとなります。角度補償は大きくなる可能性がありますが、衝撃減衰は提供されません。潤滑と摩耗のチェックはサービス スケジュールの一部ですが、ジョイントの耐用期間中は剛性が高く維持されます。

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最初に行うトルク計算

モーター銘板のトルクは出発点にすぎません。設計トルクは、銘板の値に、始動周波数、衝撃荷重、逆転デューティ、駆動慣性を含むアプリケーションサービス係数を乗算したものです。モーターがローターのロックされたトルクを発生できる場合、カップリングもその過渡状態に耐える必要があります。

たとえば、1480 r/min での 150 kW モーターの定格トルクは約 968 N・m (9,549 × 150 / 1,480) です。中衝撃荷重時のサービスファクター1.75の場合、選定トルクは約1,700N・mとなります。起動トルクが定格の2倍に達すると、ピークは3,400N・mに近づきます。平均負荷だけでなくピーク容量を確認し、優れたサプライヤーがモーター出力だけでなく駆動負荷について質問することを期待してください。

剛性: ベアリングが過熱するまで人々が忘れる選択

ねじれ剛性は、荷重下でカップリングがどの程度の角度たわみを示すかを制御します。印刷ロール、サーボ軸、研削スピンドルには、同期を維持するために高い剛性が必要です。ディーゼルドライブ、クラッシャー、およびファンは、多くの場合、剛性が低いため、衝撃がギアボックスから遠ざけられます。

あまり明白ではないパラメータは、軸方向および曲げ剛性です。ダイヤフラム カップリングは、シャフトが互いに近づいたり遠ざかったりすると、顕著な軸方向の力を加える可能性があり、その力はモーターまたはギアボックスのベアリングによって支えられる必要があります。エラストマーカップリングは軸方向に柔らかいですが、ゴムは非線形に動作するため、トルクがかかると剛性が急速に上昇します。接続された機械の許容ベアリング荷重に対するねじり剛性、減衰力、反力をチェックします。

プラント環境で機能する選択シーケンス

次の順序では、カップリングが実際に経験する順序でデータが保持されます。

1. 利用可能なスペース: シャフト直径、シャフト端の距離、ハブの長さに加えて、軸方向のエンベロープを共有する必要があるブレーキ ホイールまたはブレーキ ディスクを測定します。
2. トルクサイクルを定義します。定格トルク、ピークトルク、始動周波数、逆転デューティを設定してサービスファクターを設定します。
3. 低温および高温条件における 3 つのミスアライメント構成要素を定量化し、プラントが現実的に保持できる設置公差を確認します。
4. 速度と慣性を確認します。グレードと慣性モーメントのバランスが高速シャフトの選択を左右する場合があります。
5. 補償原理を選択します: 減衰、同期剛性、または大きな角容量。
6. ベアリングに過負荷がかからず、摩耗部品に手が届くように、反力とメンテナンスのアクセスを確認します。

これらの手順は、適切なカップリングを選択する方法に関するエンジニアリング ノートでも取り上げられており、同じワークフローに従って詳細に説明されています。

後でメンテナンスレポートに現れる間違い

メンテナンスレポートでいくつかの選択ミスが再発しました。

• 定格トルクのみを選択してください。銘板の値は、ハブに亀裂を入れたり、エラストマーを溶かしたりする始動ピークを隠します。
• ピーク補償を連続動作点として扱います。完全なミスアライメントで動作すると、カップリングの寿命が短くなり、ベアリングに安定した負荷がかかります。
• エラストマーの温度上限は無視します。作業場では機能するカップリングが、炉のそばで故障する可能性があります。
• メンテナンスアクセスを忘れています。乗組員がエレメントまたは潤滑ポイントに到達できない場合、メンテナンスは行われません。
• カップリングをより堅くして振動を「解決」します。カップリングの剛性が高いと、ねじり共振がより危険な周波数範囲に移動する可能性があります。

確認すべきセクターの状況

冶金工場では、炉から放射される熱によりエラストマーの使用が制限されます。ドラムギアカップリングとユニバーサルシャフトが主流であり、それらの潤滑スケジュールは狭いシャットダウンウィンドウに適合する必要があります。

採掘では、衝撃荷重と粉塵が主な懸念事項となります。タイヤと弾性ピンのカップリングは、シーリングによって作業面から埃や湿気が遠ざけられれば、エレメントを迅速に交換できるため、一般的です。

クレーンおよびポート設備には通常、軸方向のスペースを固定するブレーキ ホイールまたはブレーキ ディスクが組み込まれています。標準カタログ カップリングでは、多くの場合、ホイストの形状に合わせてハブまたはフランジの調整が必要です。

抄紙機やウォーターポンプのドライブでは、中間シャフトを備えたスペーサーカップリングが頻繁に使用されます。シャフトが長くなると、各カップリング半分の角度設定に対する感度が高まるため、アセンブリの臨界速度を想定するのではなく確認する必要があります。

ミスアライメント補正用のフレキシブル カップリングの選択は、1 つの実際的な質問から始まります。それは、機械に負荷がかかり、温まっているときに 2 つのシャフトが相互にどのように動くかということです。その動きを定量化し、トルクサイクルを定義すると、適切なカップリングファミリーが明確になります。動作チェックで終了します。検査時間、要素の交換間隔、プラントで最初に発生する故障モードなどです。

モーターや被駆動機器を動かすことなく、ハブ長さ、フランジ形状、中間軸長さを調整できます。反力、バランスグレード、エラストマーの温度制限については、書面でお問い合わせください。標準シリーズがシャフト間隔またはブレーキ インターフェイスに適合しない場合、まさにその理由から当社の非標準設計ルートが存在します。本物のエンジニアリングと製造能力を備えたサプライヤーは、注文が発注されるかなり前から価値が高まります。