Co to jest sprzęgło zębate?
Sprzęgło zębate przeznaczone jest do przenoszenia momentu obrotowego między dwoma wałami, które nie są współliniowe. Zazwyczaj sprzęgło zębate składa się z dwóch elastycznych połączeń — po jednym przymocowanym do każdego wału — które są połączone wrzecionem lub trzecim wałem. Sprzęgło zębate łączy silnik napędowy z przekładnią w mechanizmach podnoszenia, ale może również łączyć przekładnię bezpośrednio z mniejszymi bębnami linowymi za pomocą połówki kołnierzowej.
Rodzaje sprzęgieł zębatych
Najczęściej stosowane są dwa rodzaje sprzęgieł zębatych:
– Sprzęgło elastyczne (lub elastyczne sprzęgło zębate)
– Sprzęgło elastyczno-sztywne (lub sprzęgło półelastyczne)
Elastyczne sprzęgło zębate
Rys. 1 Sprzęgło elastyczne
Elastyczne sprzęgło zębate: Składa się z dwóch piast z zewnętrznymi zębatkami i dwóch tulei z wewnętrznymi zębatkami. Zarówno piasty, jak i tuleje połączone są siatką zębatą i skręcane śrubami.
Elastyczne sprzęgło zębate może być używane do wszelkiego rodzaju zastosowań i kompensuje wszystkie możliwej niewspółosiowości (kątowe, przesunięte, osiowe lub kombinację wszystkich).
Dzięki temu nie ma dodatkowej siły na maszyny, łożyska, uszczelnienia i wały.
Więcej o sprzęgle elastycznym, co to jest, dobór i zastosowanie w kolejnym poradniku: https://www.ebmia.pl/wiedza/porady/mechanika-porady/sprzeglo-elastyczne/
Półelastyczne sprzęgło zębate
Rys. 2 Sprzęgło półelastyczne
Półelastyczne sprzęgło zębate: Składa się z jednej elastycznej połowy, podobnie jak elastyczne sprzęgło, ale druga połowa zostanie zamocowana jak sprzęgło kołnierzowe. I obie połówki będą połączone śrubami.
Budowa sprzęgła zębatego
Jak pokazano na poniższym rysunku, sprzęgła zębate składają się z dwóch piast. Zęby zewnętrzne, które zaczepiają zęby wewnętrzne na jedno- lub dwuczęściowej tulei. Zęby mogą być proste lub zakrzywione (koronowane). Moment obrotowy jest przenoszony z jednej piasty przez tuleję na przeciwną piastę poprzez zazębienie trybów. Sprzęgła te uzyskują elastyczność dzięki luzowi między współpracującymi zębami. Sprzęgła lepiej przenoszą osiowy (wewnętrzny) ruch wału, niż inne konkurencyjne konstrukcje, ponieważ ich zęby piasty łatwo ślizgają się wzdłuż zębów tulei bez wpływu na działanie sprzęgła.
Rys. 3 Budowa sprzęgła zębatego
Zerknijmy na rysunek poniżej. W przypadku prostych zębów piasty występuje duże skupienie obciążenia w warunkach niewspółosiowości. Wraz ze wzrostem niewspółosiowości więcej obciążenia jest przenoszone na końce zębów, co prowadzi do przedwczesnego uszkodzenia i uszkodzenia sprzęgła.
W zębie koronowym kontur zęba jest segmentem łuku. Ukoronowanie może obejmować korony wierzchołkowe, korony boczne i fazki na ostrych krawędziach. We wszystkich warunkach pracy pomiędzy zębami piasty, a zębami tule, występują powierzchnie styku równe lub podobne do powierzchni styku pokazanych na rysunku. Większa powierzchnia styku powoduje zmniejszenie naprężeń w koronie zęba. Zapobiega to wbijaniu się i blokowaniu złącza przez ostre, kwadratowe krawędzie zęba. Należy pamiętać, że koronowanie dotyczy tylko zębów piasty; zęby rękawa są proste z wyjątkiem fazki na krawędzi mniejszej średnicy. W przypadku aplikacji wymagających niewspółosiowości kątowej przekraczającej 0,25°, bardziej odpowiednie mogą być zęby koronowane/zakrzywione.
Poniżej przedstawiamy wzór śledzenia zębów koła zębatego (obrót o 360°) w warunkach niewspółosiowości.
Jak działa sprzęgło zębate?
Dzięki temu, że sprzęgła są elastyczne zęby które ze sobą współpracują umożliwiają wspólny ruch przemieszczający (przesuw wahania,) który rekompensuje niedokładności położenia. Efekt wzajemnej współpracy uzyskuje się dzięki współpracującym trybom uzębienia zewnętrznego (zęby o kształcie kulisto-beczkowy), oraz prostego cylindrowatego uzębienia wewnętrznego. Dzięki temu występuje pomiędzy zębami luz styczny.
Baryłkowa głowa zęba, oraz owalny kształt części roboczej, zapewniają płynną pracę zazębionej zewnętrznej piasty względem, osi tulei wewnętrznego uzębienia. Co przy jednoczesnym przemieszczeniu wzdłużnym oraz smarowaniu wspólnych części uzębienia, eliminuję ryzyko powstawania ryzykownych naprężeń na powierzchniach zębów. Piasta zęba zaprojektowana jest, aby centralny punkt znajdował się na zewnętrznej średnicy zębów z uwzględnieniem odpowiedniego luzu wierzchołkowego, co za tym idzie, uniemożliwia generowanie wibracji przy przenoszeniu momentu obrotowego przy małych prędkościach.
Tryby zazębiają się na bokach krawędzi roboczych, dzięki czemu na wszystkich zębach rozkładane jest obciążenie. Następuje to przy wzroście prędkości obrotowej bądź wartości momentu.
Sprzęgła zębate – właściwości
Specyfikacje sprzęgieł zębatych obejmują następujące parametry i atrybuty
– Rozmiar lub średnica otworu – średnica otworu sprzęgła, w którym mieści się wał łączący. Rozmiary otworów mogą być identyczne lub różne po każdej stronie sprzęgła, w zależności od modelu.
– Długość całkowita – długość złącza od końca do końca mierzona od dwóch powierzchni czołowych złącza.
– Średnica sprzęgła – całkowita średnica sprzęgła.
– Dopuszczalna prędkość – maksymalna prędkość obrotowa sprzęgła.
– Współczynnik serwisowy – mnożnik stosowany w celu uwzględnienia trudnych warunków pracy, takich jak wysokie obciążenia szczytowe lub częste uruchamianie i zatrzymywanie. Obliczony moment obrotowy razy współczynnik serwisowy musi być mniejszy niż maksymalny moment znamionowy.
– Szczelina – przestrzeń, która musi być zachowana pomiędzy sprzężonymi wałami.
– Maksymalny znamionowy moment obrotowy – maksymalny znamionowy moment obrotowy sprzęgła dla szczytowego znamionowego momentu obrotowego.
– Przesunięcie boczne – zwane również niewspółosiowością równoległą, reprezentuje maksymalną dopuszczalną odległość niewspółosiowości wału wzdłuż wymiaru osiowego, którą może zniwelować sprzęgło.
– Przesunięcie kątowe – zwane również niewspółosiowością kątową, reprezentuje maksymalne odchylenie kątowe niewspółosiowości wału wzdłuż wymiaru promieniowego, które może być zniwelowane przez sprzęgło.
– Przesunięcie osiowe – reprezentuje maksymalne odchylenie osiowe wzdłuż osi wału, które może zniwelować sprzęgło.
– Sposób mocowania sprzęgła wału – sposób mocowania sprzęgła do wału napędowego lub napędzanego.
Sprzęgła zębate podsumowanie
Sprzęgła zębate są uważane za energochłonne, co oznacza, że mogą przenosić większe momenty obrotowe niż inne sprzęgła przy tej samej masie i objętości. Ich mniejsze rozmiary mogą być zaletą, gdy przestrzeń na złącze jest ograniczona. Przy odpowiednich okresach smarowania sprzęgła zębate mogą wytrzymać tak długo, jak sprzęt, na którym są zainstalowane. W przeciwieństwie do sprzęgieł szczękowych, które mogą ulec katastrofalnej awarii wraz ze zniszczeniem elementu elastycznego, sprzęgła zębate zazwyczaj stopniowo osiągają stan bezużyteczny, w którym to momencie wymieniane jest całe sprzęgło.
W przeciwieństwie do sprzęgu szczękowego, sprzęgło zębate jest mniej sprawne w radzeniu sobie z dużymi obciążeniami udarowymi ze względu na kontakt metal-metal zębów sprzęgła.
Niewspółosiowość jest definiowana w dwóch płaszczyznach, równoległej i kątowej, zwykle występuje jako pewna kombinacja tych dwóch. Sprzęgło zębate z pojedynczą siatką będzie kompensować niewspółosiowość kątową, zdefiniowaną jako dwa wałki łączące, których osie przecinają się pod kątem mniejszym niż 180°. Sprzęgło zębate z podwójną siatką jest niezbędne do radzenia sobie z niewspółosiowością równoległą, w której osie wału biegną równolegle do siebie, ale nie współliniowo.
Procedury wyrównywania pociągów maszynowych różnią się od ręcznych technik pomiaru typu „rury i czujki” po zaawansowane systemy oparte na laserach. Usługi osiowania są powszechną ofertą wielu organizacji serwisowych zajmujących się sprzętem rotacyjnym.
W artykule przedstawiono krótkie omówienie sprzęgieł zębatych, w tym ich konstrukcję, zastosowania, specyfikacje i kwestie doboru. Aby uzyskać więcej informacji na temat powiązanych produktów skontaktuj się z naszymi specjalistami, [email protected] bądź odwiedź sklep aby wyświetlić szczegółowe informacje na temat określonych produktów.
W kolejnych artykułach opisaliśmy:
Sprzęgła przemysłowe – rodzaje i zasada działania
Sprzęgło palcowe – co to jest i do czego służy?
Sprzęgło samonastawne – co to jest, rodzaje, zastosowanie
Jakie sprzęgło do połączenia silnika z enkoderem?
Jakie sprzęgło do zmniejszenia nieosiowości wałków?
