Conozca en la siguiente nota cómo debe elegir el mejor acople de potencia de acuerdo a la aplicación. Continúe leyendo para saber más al respecto.
La selección de un tipo de acoplamiento para cualquier aplicación requiere considerar no sólo las preocupaciones de diseño, sino también otros factores relacionados con el mantenimiento, el tamaño y el costo de los sistemas de transmisión de potencia. Dependiendo de su área de preocupación, algunos de estos pueden pasarse por alto fácilmente.
La mayoría de los ingenieros tienen en cuenta los parámetros de diseño, como la capacidad de torsión, los factores de servicio, la velocidad, la desalineación y el tamaño del orificio al seleccionar los acoplamientos. Pero otros que influyen en la selección de componentes tienen prioridades diferentes y el personal de producción o mantenimiento da alta prioridad a la confiabilidad, la facilidad de instalación y los costos de mantenimiento.
¿Cómo elegir el mejor acople de potencia?
Esta sección describe brevemente cómo cada factor de diseño enumerado en la tabla influye en la selección del acoplamiento.
• Valor de par: uno de los factores clave en la selección de un acoplamiento es su par motor, la cantidad de par que puede transmitir. Otro factor, también importante, es la cantidad de par que puede transmitir en un tamaño determinado. Esto se denomina densidad de par (a veces denominada densidad de potencia), que se define como la clasificación de par dividida por el diámetro exterior.
Los acoplamientos de engranajes en la transmisión de potencia tienen la mayor capacidad de torque en un tamaño pequeño. Sin embargo, el diámetro máximo de los acoplamientos de engranajes generalmente limita su selección. Después de los acoplamientos de engranajes, otros tipos con elementos metálicos flexibles, como rejilla o disco, ofrecen el mayor par de torsión para su tamaño. Los acoplamientos elastoméricos considerados en este ejemplo son del tipo de neumático de caucho que se carga en cizallamiento. Estos acoplamientos ofrecen menos capacidad de par que los otros tipos.
• Factor de servicio: una vez que se ha determinado el requisito de par para las condiciones de funcionamiento normales, debe aumentar el requisito de par de selección para adaptarse a las fluctuaciones de par en la aplicación particular. Para hacer esto, los ingenieros aplican un factor de servicio (SF), generalmente mayor que 1.0, que indica la severidad percibida del servicio. Los números más altos indican más gravedad.
Desafortunadamente, los fabricantes de acoplamientos no están de acuerdo con estos valores. Cada fabricante ha desarrollado sus propios valores SF basados ??en la experiencia. Los valores del fabricante también varían con los materiales de acoplamiento, que van desde acero al carbono hasta elastómeros y materiales compuestos.
Casi todos los fabricantes califican sus acoplamientos para sobrecargas máximas del 200% de la clasificación del catálogo para adaptarse a las cargas de arranque del motor. Pero la resistencia máxima varía mucho entre diferentes tipos de acoplamientos y diferentes marcas. Esta variación depende a menudo de los materiales de acoplamiento.
• Diámetro exterior: los diámetros de acoplamiento grandes y las longitudes de cubo largas a menudo causan interferencias con las placas de base, las tuberías, los ventiladores de eje y las protecciones de los acoplamientos.
Por debajo de 50 hp, los cuatro tipos de acoplamientos tienen diámetros similares. Pero, a medida que aumenta el par y el tamaño del eje, los acoplamientos con elementos metálicos (rejilla, engranaje y disco) tienen un diámetro exterior más pequeño que los tipos elastoméricos. Esto es particularmente evidente en nuestro ejemplo, donde el acoplamiento elastomérico para el eje de baja velocidad es el doble del diámetro (24 pulgadas) de los acoplamientos metálicos.
• Peso: con 674 lb, el acoplamiento elastomérico para el eje de baja velocidad pesa 500 lb más que un engranaje o acoplamiento de disco comparable. Dichos pesos pueden inducir deflexiones en los ejes del equipo conectado y pueden provocar vibraciones. Por lo tanto, debe verificar la transmisión por el efecto de dicha carga en el eje y los cojinetes.
• Momento de inercia: cuando las aplicaciones de transportadores requieren una aceleración y desaceleración controladas, los ingenieros de diseño utilizan valores de inercia de acoplamiento (wr2) para dimensionar correctamente los motores para arranques y los frenos para detenerse. Sin embargo, para las cintas transportadoras que suelen tener tiempos de aceleración y desaceleración prolongados, la inercia del acoplamiento rara vez es un problema.
• Deflexión torsional: a medida que el par se transmite a través de un acoplamiento, su elemento flexible gira ligeramente, una condición conocida como deflexión torsional o enrollamiento. Normalmente es deseable cierta deflexión por torsión, ya que amortigua las cargas de torsión desiguales, lo que evita el desgaste del equipo conectado.
La deflexión torsional en el acoplamiento de rejilla de nuestro ejemplo permite que los ejes giren entre 1/2 y 3/4 grados entre sí, mientras que los acoplamientos elastoméricos blandos a la torsión permiten entre 51/2 y 6 grados. Los acoplamientos de engranajes y discos tienen una cuerda insignificante.
• Rigidez torsional: la resistencia de un acoplamiento a la deflexión torsional, llamada rigidez torsional, afecta la velocidad crítica del sistema. Los diseñadores a menudo pasan por alto este factor para las aplicaciones de transportadores. Pero deben evaluar el efecto de los valores de rigidez torsional sobre las velocidades y vibraciones críticas.
Los acoplamientos de engranajes ofrecen la rigidez torsional más alta y los acoplamientos elastoméricos la más baja. Los acoplamientos de rejilla y elastoméricos se vuelven progresivamente más rígidos a medida que aumenta el par aplicado en un acoplamiento de tamaño determinado.
• Reacción: las holguras de rotación entre las partes del acoplamiento permiten otro tipo de rotación, llamada juego. Los acoplamientos de engranajes contienen una pequeña cantidad de este espacio entre los dientes del cubo y los dientes del manguito. En los acoplamientos de rejilla, la holgura se produce entre el miembro de rejilla y las ranuras del cubo. Este espacio se adapta a la desalineación y proporciona espacio para una película de lubricación.
Un acoplamiento de disco no tiene holgura porque sus componentes están firmemente unidos. Los acoplamientos elastoméricos tampoco tienen juego, pero se desvían torsionalmente bajo cargas cambiantes o arrancan y se detienen, dando un efecto similar al juego.
• Capacidad de desalineación: los fabricantes de acoplamientos ofrecen recomendaciones muy variadas sobre la desalineación permitida del eje. Los límites operativos sugeridos en la tabla permiten extremos simultáneos de desalineación angular y desalineación. Nuestra experiencia muestra que exceder estos límites aumenta las cargas tanto en el acoplamiento como en sus equipos conectados y puede reducir su vida útil. Algunos fabricantes de acoplamientos publican valores más altos que permiten una mayor desalineación angular si no hay desalineación de compensación y viceversa.
Los fabricantes también ofrecen límites estáticos y de instalación sugeridos. Los límites de instalación son más pequeños que los límites operativos para permitir el movimiento dinámico del equipo y el asentamiento de los cimientos. Los límites estáticos se aplican a condiciones no rotacionales. Por ejemplo, retirar rollos de papel de una máquina de papel (condición estática) puede requerir más desalineación angular que las condiciones de funcionamiento.
• Huecos del eje: los acoplamientos de rejilla y engranajes le permiten ensamblar equipos con los espacios de eje más pequeños, un factor importante cuando el espacio es limitado. Los acoplamientos de disco de acoplamiento cerrado no están disponibles para aplicaciones de alta torsión y baja velocidad. Sin embargo, un acoplamiento de disco desarrollado recientemente, ofrece el mismo espacio que los tipos de rejilla y engranajes para la mayoría de las aplicaciones de eje de motor (alta velocidad).
Un acoplamiento elastomérico de tipo cizalla requiere una mayor separación del eje para acomodar su elemento de flexión. Este espacio suele oscilar entre 1 pulgada en un acoplamiento pequeño y más de 5 pulgadas en uno grande.
• Equilibrio: el desequilibrio del acoplamiento puede provocar vibraciones en el equipo conectado. La cantidad de desequilibrio de acoplamiento se expresa mediante su clase de equilibrio, donde los números más altos indican un mejor equilibrio y un funcionamiento más suave. El fabricante puede equilibrar la mayoría de los acoplamientos de engranajes y discos para mejorar su clasificación de clase de equilibrio y su rango de velocidad de funcionamiento.
Existen distintos tipos de acoples, por ello, es indispensable tener en cuenta todos estos aspectos para elegir los indicados para cada aplicación. Lo recomendable es contar con la asesoría de un experto para encontrar los componentes ideales para los sistemas de transmisión de potencia de sus transportadores.
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Artículo tomado de AyJ Transmisiones y Equipos
