Guida all'accoppiamento degli ingranaggi del tamburo: tipi, tolleranze, lubrificazione e rischi di acquisto

L'azionamento di un mulino raramente si guasta senza preavviso. Bussa velocemente, getta una macchia di grasso scuro attorno alla flangia del manicotto e vibra in modo diverso quando il carico oscilla. Quando finalmente l'accoppiamento si stacca, i denti del manicotto sono lucidati e metà del lubrificante è sparito. Nella maggior parte di questi casi il giunto non era affatto sottodimensionato; il raggio della corona, la classe di tenuta e l'intervallo di lubrificazione semplicemente non sono mai stati adeguati al compito.

La risposta pratica per la maggior parte degli azionamenti industriali orizzontali è semplice. Scegli un design del tamburo a denti coronati, controlla il disallineamento sia negli stati di allineamento a freddo che a caldo e tratta il grasso e le guarnizioni come elementi di manutenzione programmata piuttosto che come un ripensamento. Il resto di questa pagina spiega perché funziona e dove si trovano le eccezioni.

Che cos'è in realtà un giunto a ingranaggi del tamburo

Un accoppiamento a tamburo collega due alberi tramite mozzi i cui denti esterni sono coronati, cioè barili sia in direzione assiale che radiale anziché tagliati diritti. Quei denti ingranano con i denti interni all'interno di uno o due manicotti flangiati. La corona consente a ciascun mozzo di ruotare leggermente all'interno della manica man mano che l'allineamento cambia, in modo che la zona di contatto rimanga vicino al centro del dente anziché sul bordo.

Quel singolo dettaglio guida la maggior parte delle decisioni di acquisto. Un accoppiamento a denti cilindrici diritti con lo stesso foro e la stessa lunghezza tollera circa un terzo del disallineamento angolare e spinge il carico sugli angoli dei denti mentre gli alberi si allontanano. I denti coronati distribuiscono quel carico e mantengono la zona di contatto dove risiede effettivamente il film lubrificante.

La capacità di coppia raramente è il fattore limitante. Un giunto a ingranaggi del tamburo adeguatamente lubrificato è un componente a coppia elevata e ad elevata rigidità e le modalità di guasto che contano durante il servizio sono l'usura dei denti, la perdita di lubrificante, le perdite di tenuta e la rottura del manicotto. Se stai ancora confrontando un giunto a ingranaggi standard con una variante a tamburo per una trasmissione specifica, questo confronto tra l'accoppiamento a ingranaggi e l'accoppiamento a tamburo esamina i compromessi in dettaglio.

Lettura dei codici modello: GICL, WG, NGCL e il resto

Codici come GICL, GIICL, NGCL, WG, WGZ e WGT sembrano intercambiabili su un foglio di preventivo, ma ogni prefisso risponde a una domanda diversa. La prima domanda è la forma del dente, la seconda è come si monta il giunto e cosa trasporta, e la terza è se la trasmissione necessita di una lunghezza assiale extra.

In questa gamma, le famiglie GICL e GIICL coprono i design a denti coronati per uso generale, NGCL aggiunge servizi generali più pesanti e la famiglia WG copre le unità di base a corona dentata con flangia imbullonata. GCLD è elencato come un'alternativa a denti cilindrici diritti, adatta alle unità in cui il disallineamento è veramente ridotto e il costo conta più della flessibilità. Tutto il resto è un cambiamento di configurazione piuttosto che un diverso principio di funzionamento.

Prima di ordinare, confermare lo stile di montaggio anziché il prefisso. Due giunti con lo stesso foro e lo stesso valore di coppia possono differire completamente nella lunghezza del distanziale, nell'interfaccia del freno e nel metodo di lubrificazione e tali differenze decidono se l'unità cade direttamente sull'albero o diventa un lavoro di rilavorazione.

Giunto di base a ingranaggi coronati tipo WG per azionamenti pesanti Rivedi questo giunto a ingranaggi coronati per impieghi gravosi quando lo stile di montaggio e il percorso di lubrificazione sono importanti per una trasmissione affidabile della coppia in trasmissioni industriali esigenti. Visualizza il prodotto →

La lubrificazione e le guarnizioni determinano la durata utile, non la coppia nominale

Due giunti con valori di coppia identici possono garantire durate di servizio diverse di un fattore tre, e il motivo è quasi sempre il percorso del lubrificante e la guarnizione. Le unità riempite di grasso dominano l'industria generale perché sono semplici e tolleranti, ma il grasso funziona solo mentre la guarnizione lo mantiene in posizione. Una volta che l'O-ring o la guarnizione della flangia si induriscono, la forza centrifuga spinge il grasso fuori dalla rete dei denti e l'usura accelera.

Vale la pena fissare sulla scheda tecnica prima di effettuare l'ordine:

• Grado di grasso e viscosità dell'olio base adeguati all'intervallo di temperatura ambiente e operativa, non una nota generica.
• Tipo di tenuta dichiarato esplicitamente: O-ring singolo, doppia tenuta o labirinto, oltre alla resistenza alla polvere, al lavaggio o alla nebbia d'olio dell'azionamento.
• Un intervallo di rifornimento negli orari di esercizio, concordato per iscritto; un intervallo di calendario di dodici mesi non significa nulla su un'unità che funziona per 8.000 ore all'anno.
• Se i cappucci terminali del mozzo consentono di ingrassare nuovamente senza estrarre il giunto dal treno.

I giunti a ingranaggi del tamburo lubrificati a olio eliminano il problema della perdita di grasso ma ne introducono un altro: il giunto diventa un dispositivo di ritenzione dell'olio. Gli alberi verticali e le trasmissioni con ampi movimenti assiali necessitano che il circuito dell'olio e la posizione di scarico siano confermati in fase di disegno, non in loco.

Quando l'unità ha bisogno di un distanziatore

L'accesso per la manutenzione, non la coppia, di solito spinge un progetto verso un accoppiamento distanziatore. Se è necessario sollevare una pompa o un riduttore senza spostare il motore, il giunto deve coprire lo spazio tra le due estremità dell'albero mentre i mozzi rimangono correttamente innestati. Un accoppiamento a corona dentata con un distanziale intermedio svolge questo lavoro mantenendo il contatto dei denti coronati su entrambe le estremità del gruppo.

Sul disegno devono essere fissati due dati: la lunghezza del distanziale necessaria per il percorso di rimozione e lo squilibrio residuo ammesso se il motore gira sopra i 1.500 giri/min circa. La lunghezza del distanziale influisce sulla velocità critica e sull'equilibrio molto più di quanto incida sulla capacità di coppia.

Giunto a ingranaggi coronati WGT con distanziale intermedio Utilizzare questo giunto ad albero lungo in cui la lunghezza del distanziale e lo squilibrio residuo determinano l'allineamento, l'equilibrio e la trasmissione stabile della coppia in sistemi di trasmissione separati. Visualizza il prodotto →

Ruote freno, dischi freno e supporti verticali

Gli azionamenti di gru e di sollevamento, le tavole di fresatura e molti assi di posizionamento necessitano di una superficie frenante integrata nel giunto anziché aggiunta come componente separato su un secondo piano di montaggio. I giunti a corona dentata integrata nel freno posizionano la ruota o il disco su un manicotto, quindi il giunto e il freno condividono un'unica interfaccia. Specificare il diametro del tamburo del freno e la larghezza della superficie, la distanza dall'estremità dell'albero alla superficie del freno e se la ruota si trova sul lato del motore o sul lato della scatola del cambio.

Se un disegno mostra la ruota del freno posizionata secondo una tolleranza anziché una dimensione rigida, è necessario regolare le ganasce del freno in loco.

Giunto a ingranaggi coronati WGZ con ruota del freno integrata Prendi in considerazione questo giunto con freno integrato per azionamenti di sollevamento e trasporto che richiedono frenatura compatta, trasmissione della coppia e attenzione alla lubrificazione dell'albero verticale e alla disposizione delle guarnizioni. Visualizza il prodotto →

Gli alberi verticali aggiungono una seconda preoccupazione: la lubrificazione. Un giunto a corona dentata montato verticalmente necessita di olio o grasso per rimanere nell'ingranaggio dei denti sotto gravità, quindi il livello di riempimento, la posizione di scarico e la disposizione delle guarnizioni cambiano rispetto a un'unità orizzontale.

Tolleranze di foro, sede chiavetta ed equilibrio che causano rilavorazioni

La maggior parte dei ritorni degli accoppiamenti degli ingranaggi del tamburo non hanno nulla a che fare con i denti. Provengono da attacchi assunti invece che misurati:

• Alesaggio adatto. Un accoppiamento con gioco standard scorre su un'estremità dell'albero rettificata, ma un albero usurato che misura qualche centesimo in più del valore nominale non lo farà. Misurare l'albero reale, non il disegno.
• Dimensioni della sede della chiavetta. Le tolleranze di larghezza e profondità della sede della chiavetta differiscono tra gli standard metrici e una chiavetta nominalmente corretta ma nella classe di tolleranza sbagliata produce un mozzo oscillante.
• Esaurire. Controllare l'eccentricità radiale del mozzo dopo il montaggio; un accoppiamento che funziona correttamente sul banco può mostrare un disallineamento visibile una volta posizionata la chiave.
• Bilancia. Le trasmissioni ad alta velocità necessitano di un grado di bilanciamento dichiarato e i tipi di distanziatore necessitano che il distanziatore sia bilanciato come parte dell'assieme, non separatamente.

Nessuno di questi elementi aggiunge costi in fase di preventivo. Tutti aggiungono costi dopo l'arrivo dell'accoppiamento.

Adeguare la famiglia di accoppiamento al dovere

Gli azionamenti industriali raramente necessitano di un accoppiamento esotico; hanno bisogno della giusta variante di uno familiare. La tabella seguente mappa le richieste più comuni alla famiglia che normalmente risponde.

Il dovere segue ancora il settore. Le acciaierie, le unità marittime, gli impianti petrolchimici, le miniere e le centrali elettriche impongono tutti profili diversi di shock, temperatura e contaminazione sullo stesso hardware e applicazioni di sollevamento e macchine edili pongono i requisiti più severi ai progetti con freno integrato, perché in questo caso l'accoppiamento fa parte del sistema di arresto e non solo del sistema di guida.

Una breve lista di controllo per gli appalti

1. Registrare i diametri reali dell'albero, le dimensioni della sede della chiavetta e le distanze delle estremità dell'albero su entrambi i lati dell'azionamento.
2. Misurare il disallineamento angolare e parallelo a caldo e a freddo, quindi aggiungere la tolleranza di crescita termica.
3. Indicare il grado del lubrificante, il tipo di guarnizione e l'intervallo di rifornimento in ore di funzionamento.
4. Confermare la lunghezza del distanziale, la geometria dell'interfaccia del freno e l'orientamento di montaggio su un disegno dimensionale.
5. Concordare un grado di bilanciamento per qualsiasi unità che funziona a un regime superiore a circa 1.500 giri al minuto.
6. Ordinare manicotti e kit di guarnizioni di ricambio prima del primo spegnimento, non dopo.

Un giunto a ingranaggi a tamburo è uno dei pochi componenti della trasmissione in cui una modifica delle specifiche di cinque minuti produce una differenza misurabile nella durata di servizio. Scegli la corona, la guarnizione e l'intervallo di lubrificazione corretti e il giunto durerà diversi cicli di manutenzione sulla stessa trasmissione. Sbagli e diventa una voce annuale che nessuno riesce a spiegare.