Quali sono i componenti chiave di un accoppiamento a ganascia e come selezionare quello giusto?

Un responsabile della manutenzione una volta ci disse che un modo efficace per ridurre i tempi di fermo su una linea di confezionamento era smettere di considerare il giunto come un pezzo di ricambio generico. La differenza non stava solo nella coppia nominale, ma nel durometro dello spider e nell’adattamento del foro. Un giunto a ganascia è un dispositivo semplice, ma per farlo funzionare correttamente è necessario prestare attenzione agli stessi parametri che determinano i guasti di altri sistemi di trasmissione: tolleranza al disallineamento, temperatura operativa e carico d'urto.

Per gli azionamenti a coppia medio-bassa che funzionano entro un intervallo di velocità pratico, un giunto a ganascia offre un buon equilibrio tra costo, smorzamento e facilità di sostituzione. Il design è costituito da due mozzi con ganasce ad incastro e un ragno in elastomero sostituibile. La buona notizia è che molti guasti sono prevenibili se si capisce cosa vede il ragno durante il funzionamento.

Che cos'è un accoppiamento a mascella e come funziona

A accoppiamento a mascella , chiamato anche giunto a ragno, è un giunto flessibile ad azionamento positivo. Le due metà del mozzo sono una di fronte all'altra con un piccolo spazio e le loro ganasce si intrecciano come un ingranaggio che non si tocca. Il ragno elastomerico riempie lo spazio libero. Quando l'albero motore ruota, le ganasce del mozzo premono contro i denti della raggiera, che trasmettono la forza al mozzo condotto.

Poiché la crociera può deformarsi, vengono assorbite piccole quantità di disallineamento angolare, spostamento dell'albero e movimento assiale. Il giunto smorza inoltre le vibrazioni, contribuendo a proteggere i cuscinetti collegati. Una caratteristica importante è che la crociera trasporta la coppia attraverso il suo materiale. All'aumentare della coppia, i denti della raggiera si comprimono e questa deformazione consente alla morbidezza torsionale di assorbire la coppia di avviamento e ridurre gli urti trasmessi al motore.

In base alla progettazione, il ragno è in genere il componente più debole. Quando il sistema è sovraccarico, generalmente si prevede che lo spider si guasti prima dei mozzi metallici o degli alberi. Questo principio di un elemento sacrificale può ridurre significativamente il costo del guasto, ma significa anche che la scelta di una crociera con troppa rigidità o troppo poca resistenza può causare ripetute sostituzioni premature.

Componenti chiave di un accoppiamento a ganascia

Gli Hub

I due mozzi costituiscono la parte strutturale dell'accoppiamento. Sono generalmente lavorati in ghisa per applicazioni generali, ghisa duttile per coppie più elevate o acciaio quando sia la velocità che la coppia sono elevate o quando le dimensioni dell'albero lo richiedono. Il numero di ganasce varia in base alla dimensione del giunto e non è di per sé un indicatore di prestazione. Invece, la geometria del mozzo determina lo spazio radiale in cui deve lavorare la crociera e l’efficacia con cui l’accoppiamento adatta le differenze di allineamento.

Il ragno elastomerico

La crociera è l'elemento che determina largamente la prestazione del giunto. La scelta del materiale è una decisione di selezione chiave. Poliuretano, NBR (gomma nitrilica) ed elastomero termoplastico sono le opzioni dominanti e si comportano diversamente in termini di durezza, smorzamento e resistenza alla temperatura.

La durezza è un fattore importante nel comportamento dell'accoppiamento. Uno spider più morbido fornisce più smorzamento ma consente una maggiore deflessione angolare e corre il rischio di surriscaldamento ad alta velocità. Uno spider più duro trasmette la coppia con meno sprechi ma trasferisce più shock ai cuscinetti collegati. Una scelta adeguata è un equilibrio che tenga conto delle effettive condizioni di avviamento e di esercizio.

Dove vengono utilizzati i giunti a ganascia

I giunti a ganascia sono comuni nelle pompe, nei piccoli ventilatori, nei trasportatori, nei miscelatori, nelle macchine per l'imballaggio e nei piccoli compressori. Tendono a funzionare bene quando la macchina azionata non genera carichi d'urto pesanti e il disallineamento rimane entro l'intervallo nominale del giunto. In generale, minore è l'offset angolare e parallelo, più a lungo il ragno tende a sopravvivere.

Giunto elastico a stella tipo XC per azionamenti compatti con ammortizzazione Questo giunto elastico a forma di prugna offre un design compatto con bassa inerzia, utilizzando elementi in plastica tecnica per ammortizzazione e resistenza all'usura. Funziona da -35°C a 80°C e si adatta ai sistemi che necessitano di smorzamento e di semplice installazione assiale. Visualizza il prodotto →

Per apparecchiature di processo come un agitatore o una pompa su una linea di produzione della birra, l'accoppiamento a ganascia è spesso una scelta pratica per la sua semplicità e il basso costo di sostituzione. Una pompa con un giunto mal allineato può mostrare segni di usura sui bordi della crociera nel giro di poche migliaia di ore di funzionamento.

Dimensionamento e selezione di un accoppiamento a ganascia

Inizia calcolando la coppia nominale. La formula di base è la potenza (kW) divisa per la velocità (RPM), moltiplicata per 9550. Il risultato è la coppia richiesta con carico costante. Per tenere conto della coppia di avviamento, dell'accelerazione e del sovraccarico, moltiplicare per un fattore di servizio. Il fattore di servizio viene solitamente fornito dal produttore dell'apparecchiatura o dal produttore del giunto.

Dopo la coppia, controllare le dimensioni del foro. I diametri dell'albero sul lato motore e sul lato condotto determinano la dimensione più piccola adatta del giunto, poiché ogni intervallo del foro del giunto ha un limite superiore e inferiore. Un giunto sovradimensionato è più pesante e costoso, mentre un giunto sottodimensionato può causare una rapida usura della crociera e possibili danni al mozzo se l'albero scivola.

Altri due limiti sono facili da non notare. Il numero di giri per una determinata dimensione del giunto deve essere confrontato con la velocità di funzionamento effettiva, poiché il materiale della crociera può deformarsi eccessivamente ad alta velocità. I limiti di disallineamento angolare e parallelo non devono essere trattati come valori di funzionamento continuo. Il funzionamento al limite può ridurre sostanzialmente la durata utile. Una regola pratica è quella di puntare a un disallineamento notevolmente inferiore al limite nominale del giunto.

Per uno sguardo più approfondito al processo di selezione per le diverse condizioni di guida, una guida su come selezionare l'accoppiamento appropriato spiega i parametri chiave in modo più dettagliato.

Giunto elastico MC a forma di prugna per una facile manutenzione e un impiego gravoso Progettato con una struttura semplice per un rapido smontaggio, questo giunto incorpora elementi elastici per assorbire gli urti e proteggere i macchinari. Copre un'ampia gamma di coppie ed è ampiamente utilizzato nelle attrezzature metallurgiche, minerarie e portuali. Visualizza il prodotto →

Quando utilizzare un accoppiamento a mascella e quando no

Buone applicazioni

Utilizzare un giunto a ganascia per macchine con coppia moderata, carichi costanti o leggermente variabili e compensazione del disallineamento richiesta entro l'intervallo nominale del giunto. È particolarmente indicato dove la trasmissione necessita di smorzamento senza una molla complessa o un elemento metallico e dove si desidera sostituire un singolo componente anziché un intero giunto. Poiché sono semplici e leggeri, i giunti a ganascia sono comunemente utilizzati per pompe e piccoli azionamenti.

Situazioni da evitare

I giunti a ganascia non sostituiscono un giunto cardanico. Generalmente non sono in grado di sopportare l'elevato disallineamento angolare di cui avrebbe bisogno un albero cardanico decentrato. Evitare di selezionare un giunto a ganasce quando il carico del processo comprende forti urti costanti provenienti da un frantoio, un laminatoio o un compressore alternativo, poiché la stella dentata può guastarsi rapidamente e causare tempi di fermo. Allo stesso modo, evitare gli accoppiamenti a ganascia quando la temperatura operativa supera il valore nominale continuo della stella o quando l'ambiente contiene sostanze chimiche che degradano l'elastomero.

Quali sono i problemi sul campo

I bordi incrinati sullo spider spesso indicano che il disallineamento parallelo o angolare è troppo grande. I denti del ragno che si spezzano alla radice possono indicare un sovraccarico o un carico d'urto che ha superato la capacità del giunto. Un ragno fuso o appiccicoso di solito indica una velocità eccessiva o un effetto ammorbidente dovuto al calore o ai prodotti chimici. Una stella usurata solo su un lato indica un disallineamento dell'albero o un mozzo traballante.

Molte di queste condizioni sono difficili da individuare durante un'ispezione visiva di routine a meno che non si apra la protezione del giunto. Un programma di manutenzione preventiva che includa il controllo della crociera ogni 4.000-6.000 ore di funzionamento è un modo pratico per individuare un giunto guasto prima che colpisca la macchina.

Linee guida per l'installazione e la manutenzione

L'installazione corretta è un primo passo importante. Ecco un processo semplice per l'installazione di un giunto a ganascia.

1. Pulire e ispezionare gli alberi e i fori. Rimuovere eventuali sbavature, vernice o scheggiature che impediscono un perfetto adattamento.
2. Far scorrere ciascun mozzo sul relativo albero e allineare gli alberi entro i limiti di disallineamento del giunto.
3. Posiziona il ragno nello spazio tra i mozzi, assicurandoti che sia posizionato attorno a tutti i denti della mascella.
4. Stringere le viti di fissaggio del mozzo ai valori di coppia consigliati dal produttore.
5. Ruotare manualmente il giunto e verificare che non vi siano inceppamenti o movimenti eccentrici visibili.
6. Far funzionare la macchina senza carico e verificarne il corretto funzionamento prima di caricarla.

Durante il funzionamento, mantenere inserita la protezione del giunto. Ispezionare il giunto quando la macchina è ferma e bloccata. Cerca eventuali segni di estrusione, crepe o deformazione del ragno. Rimuovere il grasso che potrebbe attaccare l'elastomero. Ricontrollare l'allineamento dell'albero con un comparatore dopo ogni sostituzione dei cuscinetti o riposizionamento del motore.

Ottenere il giusto accoppiamento a ganascia per la tua guida

Un giunto a ganascia può rappresentare un modo semplice per risolvere un problema di trasmissione flessibile, ma solo quando il materiale della crociera, la durezza e le dimensioni del foro corrispondono all'applicazione. Il team di Zhongye Heavy Industry Technology lavora regolarmente con requisiti di accoppiamento standard e non standard e può anche consigliare il passaggio a una famiglia di accoppiamenti diversa se l'applicazione è diventata troppo grande per un accoppiamento a ganascia.

Alcuni azionamenti che iniziano come giunti a ganascia alla fine si spostano verso un giunto a ingranaggi a tamburo o un giunto a diaframma. Se la tua macchina sta raggiungendo i limiti dello spider, comprendere queste alternative è un utile passo successivo. Le capacità produttive del produttore nel settore delle attrezzature metallurgiche, minerarie, per gru, portuali e per la produzione della carta forniscono una base di riferimento pratica per le prestazioni dei giunti in condizioni industriali.

Giunto prugna a doppia flangia MCS per la compensazione del disallineamento Caratterizzato da un design a doppia flangia per il fissaggio diretto alle flange dell'apparecchiatura, questo giunto aiuta a raggiungere un'elevata coassialità e compensa i disallineamenti radiali, angolari e assiali. Offre efficienza di trasmissione e isolamento elettrico fino al 99%. Visualizza il prodotto →