Guida all'accoppiamento del disco: tipi di accoppiamento a membrana, selezione e installazione

Chiedi a tre ingegneri di spiegare la differenza tra a accoppiamento a membrana e un accoppiamento a disco e potresti ottenere tre risposte diverse. Alcuni trattano i due nomi come sinonimi esatti. Altri insistono sul fatto che un accoppiamento a diaframma utilizza una piastra metallica sagomata, mentre un accoppiamento a disco utilizza una pila di sottili piastre laminate. Entrambi i punti di vista contengono del vero e le conseguenze pratiche sono solitamente minori di quanto suggerisca il linguaggio del marketing che li circonda.

La versione corta: entrambe le versioni appartengono alla stessa famiglia di giunti con elementi metallici torsionalmente rigidi e senza gioco. Entrambi trasmettono la coppia attraverso un sottile metallo flessibile che assorbe anche il disallineamento dell'albero. La vera domanda non è "diaframma o disco", ma quale dettaglio costruttivo si adatta alla vostra realtà di coppia, velocità, disallineamento e manutenzione.

Giunto a membrana e giunto a disco: due nomi per una famiglia

Un giunto a diaframma utilizza tipicamente uno o due diaframmi metallici sagomati, formati da acciaio inossidabile o legato ad alta resistenza e collegati ai mozzi mediante saldatura, imbullonatura o giunto bloccato. Il profilo del diaframma è progettato in modo che il materiale sottile si fletta elasticamente pur trasportando una coppia sostanziale dal bordo del mozzo al distanziale o al mozzo opposto.

Un giunto a disco utilizza un pacco di dischi molto sottili, spesso di spessore compreso tra 0,2 mm e 1 mm ciascuno, impilati e imbullonati o rivettati in uno schema alternato in modo che la coppia sia condivisa su più strati. L'aggiunta di dischi aumenta la capacità di coppia senza rendere l'elemento inaccettabilmente rigido, motivo per cui i grandi pacchi disco sono comuni sui treni ad alta potenza e alta velocità.

La terminologia varia in base alla regione e al catalogo. Quello che i fornitori nordamericani chiamano solitamente giunto a disco, viene spesso venduto in Europa e in Asia come giunto a diaframma. Quando confronti i preventivi, confronta i disegni, il numero dei dischi, lo spessore degli elementi, gli schemi dei bulloni e il disallineamento stimato, non il nome del prodotto.

Come l'elemento metallico trasporta coppia e disallineamento

In entrambi i modelli, la coppia viaggia attraverso l'elemento metallico flessibile, che funziona principalmente in tensione e flessione piuttosto che in taglio. Ecco perché i giunti sono torsionalmente rigidi: non c'è gomma, non c'è scanalatura di scorrimento e non c'è gioco tra i denti, quindi la posizione angolare in ingresso viene riprodotta in uscita con gioco sostanzialmente nullo. Questa qualità è importante nel posizionamento degli azionamenti, dei macchinari per la stampa e la carta e in qualsiasi treno in cui la perdita di movimento crea problemi di qualità.

Il disallineamento viene gestito mediante flessione elastica dello stesso elemento. Un singolo pacco lamellare o diaframma normalmente accetta tra circa 0,5 e 1,5 gradi di disallineamento angolare. L'offset parallelo non viene assorbito dall'elemento stesso; necessita di un distanziale o di un albero intermedio tra due pacchi. Lo spostamento assiale, la crescita termica e le piccole tolleranze di assemblaggio sono contenuti entro limiti che dipendono dallo spessore dell'elemento e dall'altezza della pila.

La rigidità assiale è il fattore decisivo

Poiché entrambi i giunti sono rigidi in direzione assiale, respingono contro gli alberi quando vengono allungati o compressi. Su apparecchiature fredde questo raramente ha importanza. Su apparecchiature calde, o dove un lungo albero cresce di diversi millimetri tra condizioni fredde e calde, la forza di ripristino carica continuamente i cuscinetti. Un pacco disco con più strati più sottili è solitamente un po' più tollerante assialmente rispetto a un singolo diaframma spesso, il che è uno dei motivi per cui i pacchi laminati dominano nelle turbomacchine ad alta temperatura.

Confronto testa a testa

La tabella seguente riassume il comportamento abituale delle due costruzioni. Consideralo come una guida generale, perché i limiti reali dipendono dalle dimensioni, dal numero di dischi, dal design dei bulloni e dai test del produttore.

Dove la differenza si manifesta effettivamente nel servizio

Nelle condizioni quotidiane dell'impianto, tre fattori separano i due progetti. Il primo è il giunto bullonato. I pacchi disco imbullonati possono essere aperti, ispezionati e ricostruiti, il che si adatta agli impianti che devono documentare le condizioni ad ogni revisione importante. Un diaframma saldato viene solitamente sostituito come elemento completo, il che è più semplice ma meno flessibile se si desidera prolungare la durata utile mediante una nuova placcatura.

Il secondo è la fatica sotto coppia ciclica. Gli azionamenti reversibili, i compressori alternativi e gli ausiliari dei laminatoi caricano l'elemento milioni di volte. I sottili dischi laminati distribuiscono il carico su più strati, mentre un singolo diaframma concentra lo stress nel suo profilo. Entrambi sopravvivono bene se dimensionati correttamente; entrambi falliscono presto quando non lo sono.

Il terzo è l'ambiente. Gli elementi inossidabili resistono alla maggior parte delle atmosfere industriali, ma i cloruri, i vapori acidi e la nebbia salina li attaccano comunque. In queste condizioni lo spessore del disco è importante, perché un disco sottile perde sezione più velocemente di un diaframma più spesso.

Campate lunghe e distanziatori

Ogni volta che le due macchine sono distanti o il giunto deve essere rimosso senza spostare nessuna delle due macchine, in realtà si sta specificando un giunto distanziatore. Due pacchi di elementi, un tubo rigido e una lunghezza definita diventano i parametri decisivi. Questa è la configurazione che realizziamo più spesso per gruppi di pompe, banchi prova e azionamenti di mulini dove l'accesso per la manutenzione è stretto.

Giunto a membrana spaziatore MPJ con albero intermedio Per la trasmissione di potenza su lunghe distanze, questo giunto a membrana metallica di tipo spaziatore compensa il disallineamento fornendo allo stesso tempo un'elevata rigidità torsionale e un funzionamento esente da lubrificazione. Visualizza il prodotto →

Se stai installando una di queste unità, la procedura di allineamento merita tanta attenzione quanto la selezione stessa. Abbiamo presentato una guida dettagliata delle fasi di installazione del giunto a membrana che copre la ricerca del centro, la sequenza di serraggio dei bulloni e i controlli che vale la pena ripetere dopo il primo funzionamento a caldo.

Quando un accoppiamento diverso ti serve meglio

I giunti con elementi metallici non sono la risposta a tutti i problemi di azionamento. Se è necessaria una coppia molto elevata a bassa velocità, si può tollerare un leggero gioco e si ha qualcuno a disposizione per ingrassare il giunto, un giunto a ingranaggi a tamburo è spesso la scelta più economica e più tollerante. Il profilo del dente coronato gestisce sia lo spostamento angolare che quello radiale in un unico pacchetto compatto e tollera l'allineamento approssimativo fornito con le attrezzature di movimentazione pesanti.

Giunto a ingranaggi per tamburo per impieghi gravosi serie GA Per azionamenti a coppia elevata e bassa velocità, questo robusto giunto a ingranaggi a tamburo compensa il disallineamento angolare e radiale e si adatta alle applicazioni di movimentazione pesante, di selvicoltura e marine. Visualizza il prodotto →

I giunti a molla a serpente sono adatti a trasmissioni sottoposte a carichi d'urto in cui è gradita una certa resilienza torsionale. I giunti in elastomero come quelli a pneumatico, a stella e con perno a manicotto smorzano le vibrazioni e sono poco costosi da rimontare, ma i loro elementi in gomma invecchiano, si ammorbidiscono alla temperatura e aggiungono una piccola quantità di avvolgimento che i sistemi di posizionamento non gradiscono. I giunti di sicurezza appartengono a un discorso completamente diverso, poiché il loro compito è quello di rilasciare o scivolare quando la coppia supera un valore impostato.

Come costruiamo e controlliamo questi accoppiamenti

Zhongye Heavy Industry Technology produce giunti a Zhenjiang, Jiangsu dal 2014, e i giunti con elementi metallici sono una delle nostre linee di prodotti principali. La gamma comprende modelli a membrana singola e doppia, tipi di distanziatori con alberi intermedi e varianti a coppia più elevata per impieghi gravosi. Oltre al catalogo standard progettiamo e produciamo giunti non standard, che spesso è il percorso più veloce quando una macchina ha un diametro dell'albero insolito, una campata insolita o uno spazio che non si adatta alle dimensioni del catalogo.

Giunto a membrana elastica di tipo singolo DMA Un giunto metallico a membrana singola con chiavetta per un trasferimento di coppia di precisione, che offre gioco zero, elevata rigidità torsionale e funzionamento senza lubrificazione. Visualizza il prodotto →

Le nostre officine includono una sala di lavorazione pesante di 5.500 metri quadrati e una sala di precisione di 4.600 metri quadrati, quindi sia le flange di grandi dimensioni che le pile di dischi fini possono essere prodotte internamente. Il materiale in entrata, il trattamento termico e le dimensioni finali vengono controllati prima della spedizione e siamo lieti di discutere le tolleranze più importanti per il tuo treno specifico. Una descrizione più completa delle nostre capacità di produzione e test è disponibile sulla nostra pagina delle capacità aziendali.

Una pratica lista di controllo per la selezione

Prima di decidere tra un giunto a membrana e un giunto a disco, raccogliere le seguenti informazioni. Ridurrà notevolmente la conversazione con qualsiasi fornitore.

1. Coppia nominale e di picco del convertitore, inclusa la coppia di avviamento e qualsiasi condizione di stallo.
2. Velocità continua e massima, oltre all'eventuale passaggio del treno attraverso una velocità critica torsionale.
3. Disallineamento angolare, parallelo e assiale previsto dopo l'allineamento, non è la figura ideale.
4. Distanza tra le estremità dell'albero e spazio disponibile per la rimozione e il rimontaggio.
5. Temperatura ambiente e operativa, umidità, polvere ed eventuali vapori corrosivi.
6. Diametri dell'albero e dettagli della sede per chiavetta o di bloccaggio su entrambi i lati.
7. Disposizione dei cuscinetti e se i cuscinetti possono accettare la forza di ripristino assiale del giunto.
8. Politica di manutenzione: sostituire come unità oppure aprire, ispezionare e ricostruire in loco.

L'asporto

L'accoppiamento a membrana rispetto all'accoppiamento a disco è spesso un confronto tra due rami della stessa famiglia piuttosto che tra due tecnologie rivali. Il pacco dischi laminato e la membrana sagomata si comportano in modo simile: torsionalmente rigidi, privi di gioco, esenti da lubrificazione e in grado di durare a lungo se dimensionati correttamente. Scegli lo spessore degli elementi, il numero dei dischi, la rigidità assiale, i giunti bullonati o saldati e le pratiche di manutenzione effettivamente seguite dal tuo impianto.

Inviaci i dati relativi al servizio e un semplice schizzo della disposizione dell'albero e ti diremo onestamente quale costruzione si adatta e dove un ingranaggio del tamburo o un giunto elastomerico ti sarebbero più utili.