Sprzęgło jest mechanizmem, którego zadanie polega na połączeniu dwóch, niezależnie osadzonych wałów w celu przekazywania momentu obrotowego.
Przez sprzęgło wał czynny, czyli napędowy, przenosi ruch obrotowy na wałek bierny, tj. napędzany, wprowadzając w ruch napędzane urządzenie (rys. 1). Zastosowanie sprzęgieł w mechanice jest bardzo szerokie.Wszyscy przecież wiemy o istnieniu sprzęgieł w układach napędowych pojazdów samochodowych, jednak współczesne konstrukcje nie ograniczają się jedynie do połączeń silnika z przekładnią w jedną jednostkę napędową. Zakres zastosowań sprzęgieł jest olbrzymi: od prostych napędów aż po złożone aplikacje, służące do regulacji, pomiarów i sterowania.
Rys. 1. Wałek czynny silnika napędza wałek bierny bębna przenośnika przez sprzęgło
Zadaniem sprzęgieł jest nie tylko przeniesienie ruchu obrotowego, lecz również kompensacja niewspółosiowości, wynikających z odchyłek wymiarów, wad mechanicznych lub błędów montażowych. Takie niedoskonałości mogą powodować niepożądane wibracje, hałas i przedwczesne zużycie, a nawet uszkodzenie wałów oraz ich łożysk. Właściwie dobrane sprzęgła przyczyniają się nie tylko do skutecznej kompensacji niewspółosiowości i bicia, lecz również do uproszczenia montażu. Błędy niewspółosiowości mogą być różnorodne i powinny być uwzględnione podczas dobierania odpowiedniego sprzęgła. Wybór właściwego rodzaju sprzęgła wiąże się ściśle z wcześniejszym rozpoznaniem odchyłek pozycji pomiędzy wałem napędzającym a napędzanym.
Odchyłki te zasadniczo mogą mieć charakter przesunięć (rys. 2):
· promieniowych: polegających na przesunięciu poprzecznym osi wałków, przy zachowaniu ich równoległości;
· kątowych: przecinanie się osi wału napędzającego i napędzanego – osie obu wałków nie pokrywają się, a przecinają pod pewnym kątem;
· osiowych: zmienna odległość pomiędzy wałami – takie ruchy wynikają najczęściej z wydłużenia cieplnego wałów, kiedy to materiał rozszerza się na skutek zmian temperatury;
· bicia: oś obrotu wału nie pokrywa się z osią geometryczną, ruch obrotowy jest wykonywany mimośrodowo.
Rys. 2. Błędy współosiowości
Błędy współosiowości mogą zostać skompensowane przez zastosowanie odpowiedniego rodzaju sprzęgła. W ofercie Elesa+Ganter można znaleźć cztery podstawowe typy sprzęgieł (rys. 3):
· mieszkowe GN 2244,
· helikalne GN 2246,
· Oldhama GN 2242 i GN 2243,
· kłowe GN 2240 i GN 2241.
Rys. 3. Cztery typy sprzęgieł (od lewej): mieszkowe, helikalne, Oldhama, kłowe
Sprzęgła mieszkowe są zbudowane z piast zaciskowych, połączonych trwale mieszkiem ze stali nierdzewnej. Specyficzne ukształtowanie mieszka powoduje, że jest on wysoce elastyczny poprzecznie przy jednoczesnym zachowaniu dużej sztywności skrętnej i niskiej bezwładności. Ten typ sprzęgieł pozwala na przenoszenie momentów obrotowych przy niewielkich odchyleniach kątowych, z zachowaniem wysokiej precyzji i przy zerowym luzie. Metalowe mieszki zapewniają niezawodną kompensację niewspółosiowości wałów i tolerancji bicia.
Z kolei sprzęgła helikalne wytwarzane są jako jeden element i zapewniają wysoką sztywność skrętną. Za sprawą naprzemiennie wykonanych nacięć, umożliwiają przenoszenie momentów obrotowych przy niewielkich odchyleniach kątowych, z zachowaniem wysokiej precyzji i przy zerowym luzie. Wykonane są z jednego kawałka aluminium lub stali nierdzewnej i zapewniają dużą trwałość przy małym momencie bezwładności.
Rys. 4. Sztywność skrętna sprzęgieł oraz ich zdolność do kompensacji błędów braku współosiowości – sprzęgła mieszkowe i helikalne
Sprzęgła mieszkowe GN 2244 zapewniają też wysoką sztywność skrętną, co sprawia, że doskonale nadają się do precyzyjnych i kontrolowanych ruchów. Natomiast sprzęgła helikalne GN 2246 mają niższą sztywność skrętną w porównaniu ze sprzęgłami mieszkowymi, ale mogą kompensować nieco większe niewspółosiowości wałów (rys. 4).
W aplikacjach, których głównym zadaniem jest przeniesienie mocy, nacisk położony jest w innym miejscu. Precyzja, kontrola i bezluzowość ma mniejsze znaczenie, za to istotną kwestią jest zdolność do przenoszenia wysokiego momentu, zazwyczaj przy jednostajnej prędkości i kierunku ruchu. Sprzęgła pełniące taką funkcję muszą cechować się wytrzymałością na wysokie momenty skręcające i obciążenia, działając niezawodnie w trudnych warunkach (rys. 5). Takie właściwości mają sprzęgła kłowe GN 2240 i GN 2241 oraz Oldhama GN 2242 i GN 2243.
Sprzęgła te najczęściej stosujemy w:
• systemach przenośników,
• pompach,
• mieszadłach,
• napędach drzwi przesuwnych,
• maszynach pakujących.
Rys. 5. Sprzęgło zamocowane na silniku dużej mocy
Zależność pomiędzy przenoszonym momentem obrotowym a zdolnością kompensacji błędów dla obu typów sprzęgieł, prezentuje wykres przedstawiony na rys. 6.
Rys. 6. Dopuszczalny moment obrotowy sprzęgieł oraz ich zdolność do kompensacji błędów braku współosiowości – sprzęgła kłowe i Oldhama
Sprzęgła kłowe zbudowane są z dwóch piast i elastycznego łącznika (w kształcie gwiazdy lub krzyża) wykonanego z poliuretanu (TPU). Pozwalają na przenoszenie bardzo wysokiego momentu obrotowego, jednocześnie kompensując niewspółosiowość wałów oraz tolerancję bicia. Jest to jedno z najpopularniejszych i najczęściej spotykanych w budowie maszyn sprzęgieł. Doskonale radzi sobie z przesunięciami osiowymi, które zazwyczaj spowodowane są rozszerzalnością cieplną wału. Dobrze tłumią drgania skrętne, a dzięki niskiemu momentowi bezwładności i niewielkim gabarytom stosuje się je w aplikacjach nastawionych przede wszystkim na przenoszenie mocy. Modułowa budowa oraz łącznik GN 2240.1 dostępny w różnych twardościach, pozwalają dopasować właściwości sprzęgła do określonych wymagań. Łącznik sprzęgła może być także zakupiony jako osobny element, co umożliwia prostą naprawę lub zmianę parametrów sprzęgła bez dużych nakładów finansowych.
Sprzęgła Oldhama umożliwają kompensację dużej niewspółosiowości promieniowej wałów, przenosząc przy tym stosunkowo wysokie momenty obrotowe. Sprzęgło zbudowane jest z trzech głównych elementów: dwóch piast z kłami i łącznika z tworzywa sztucznego z rowkami. Taka konstrukcja toleruje spore przesunięcia promieniowe wałów, jednak nie może pracować z wałkami przesuniętymi osiowo.
Jeśli potrzebujesz dobrać prawidłowo sprzęgła skontaktuj się z naszym działem technicznym. Nasi Doradcy Techniczni służą pomocą w doborze oraz w optymalnym rozwiązaniu każdego problemu natury technicznej.
ELESA+GANTER POLSKA
www.elesa-ganter.pl
Kontakt:
Centrala: +48 22 737 70 47
Dział techniczny: +48 22 737 70 47
