ข้อต่อแบบยืดหยุ่นคืออะไร และทำไมต้องใช้?

ข้อต่อแบบยืดหยุ่นเชื่อมต่อเพลาสองตัวเข้าด้วยกัน พร้อมทั้งรองรับการเยื้องศูนย์ (เชิงมุม ขนาน แนวแกน) และลดแรงสั่นสะเทือน ช่วยปกป้องอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อจากแรงกระแทกและแรงสั่นสะเทือนแบบบิดตัว ยืดอายุการใช้งานของตลับลูกปืนและซีล.

ฉันจะเลือกปัจจัยบริการที่เหมาะสมได้อย่างไร?

ค่าตัวประกอบการใช้งานจะคำนึงถึงลักษณะของโหลด โหลดสม่ำเสมอ (พัดลม ปั๊ม) ใช้ค่า 1.0-1.5 โหลดที่มีแรงกระแทกปานกลาง (คอมเพรสเซอร์ เครื่องผสม) ใช้ค่า 1.5-2.0 โหลดที่มีแรงกระแทกสูง (เครื่องบด เครื่องอัด) ใช้ค่า 2.0-3.0 หรือสูงกว่านั้น ตรวจสอบแคตตาล็อกของผู้ผลิตสำหรับรายละเอียดการใช้งานเฉพาะเสมอ.

ความแข็งแง่การบิดในข้อต่อคืออะไร?

ความแข็งแกร่งต่อแรงบิด (Ct) คือแรงบิดที่ต้องการต่อหน่วยมุมการบิด วัดเป็นหน่วย Nm/rad ความแข็งแกร่งที่สูงขึ้นหมายถึงการส่งผ่านการเคลื่อนที่ที่แม่นยำยิ่งขึ้น แต่การลดทอนการสั่นสะเทือนจะน้อยลง มาตรฐาน DIN 740 กำหนดค่าความแข็งแกร่งแบบไดนามิกและแบบสแตติกไว้.

เหตุใดความถี่ธรรมชาติจึงมีความสำคัญต่อการเลือกคู่ควบ?

ความถี่ธรรมชาติของการบิดตัวของระบบเพลาส่งกำลังต้องแยกออกจากความถี่ของการกระตุ้น (โดยทั่วไปคือความเร็วรอบของเพลาและค่าทวีคูณของความเร็วรอบ) อย่างน้อย 20% การเกิดเรโซแนนซ์จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนมากเกินไปและทำให้เพลาส่งกำลังเสียหาย.

DIN 740 คืออะไร และมีผลบังคับใช้กับข้อต่ออย่างไร?

DIN 740 เป็นมาตรฐานของเยอรมนีสำหรับข้อต่อเพลาแบบยืดหยุ่น ส่วนที่ 2 ครอบคลุมลักษณะการสั่นสะเทือนแบบบิด โดยกำหนดวิธีการวัดและระบุค่าความแข็งแบบบิดไดนามิก การหน่วง และอิทธิพลของข้อต่อที่มีต่อความถี่ธรรมชาติของระบบ.

เครื่องมือวิศวกรรมฟรี #081

เครื่องคำนวณข้อต่อแบบยืดหยุ่น

คำนวณค่าแรงบิดที่ต้องการ ความแข็งแกร่งในการบิด และความถี่ธรรมชาติสำหรับข้อต่อแบบยืดหยุ่นตามมาตรฐาน DIN 740 เลือกประเภทข้อต่อและป้อนเงื่อนไขการใช้งาน.

DIN 740 การเลือกข้อต่อ การวิเคราะห์แรงบิด

กำลัง (กิโลวัตต์)

ความเร็ว (RPM)

ค่าสัมประสิทธิ์การใช้งาน (K_A)

ประเภทข้อต่อ

โมเมนต์ความเฉื่อย — ด้านขับ (กก.·ตร.ม.)

โมเมนต์ความเฉื่อย — ด้านถูกขับ (กก.·ตร.ม.)

ค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าอย่างรวดเร็ว

ผลลัพธ์

พิกัดแรงบิดที่ต้องการของข้อต่อ

—

แรงบิดที่กำหนด (T)_n)

—

ความแข็งแกร่งในการบิด (C)_t)

—

ความถี่ธรรมชาติ (f_n)

—

ความถี่ในการทำงาน

—

อัตราส่วนความถี่ (f_n/f_op)

—

แรงบิดที่ระบุ

แรงบิดที่ส่งผ่านโดยข้อต่อจะคำนวณจากกำลังและความเร็ว:

P — กำลังส่ง (กิโลวัตต์)
n — ความเร็วรอบ (RPM)
ที_n — แรงบิดระบุ (นิวตันเมตร)

อัตราแรงบิดที่ต้องการ

ตามมาตรฐาน DIN 740 ข้อต่อต้องมีพิกัดแรงบิดตามการออกแบบ รวมทั้งปัจจัยการใช้งานด้วย:

โดยที่ K_A คือปัจจัยด้านแอปพลิเคชัน/บริการที่คำนึงถึงภาระงานแบบไดนามิก.

ความถี่ธรรมชาติแบบบิดตัว

สำหรับระบบสองแรงเฉื่อยที่เชื่อมต่อกันด้วยข้อต่อ:

C_t — ความแข็งเชิงบิดแบบไดนามิกของข้อต่อ (N·m/rad)
J₁, J₂ — โมเมนต์ความเฉื่อยของมวล (กก.·ม.²)

คู่มือปัจจัยการบริการ

K_A	ลักษณะของโหลด	การใช้งานทั่วไป
1.0	สม่ำเสมอ	พัดลม ปั๊มแรงเหวี่ยง สายพานลำเลียงขนาดเล็ก
1.25	แรงกระแทกเบาๆ	สายพานลำเลียง, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, เครื่องเป่าลมแบบแรงเหวี่ยง
1.5	แรงกระแทกปานกลาง	คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ ปั๊มแบบปริมาตรคงที่
1.75	แรงกระแทกรุนแรง	เครื่องผสม, เครื่องบดลูกบอล, เครื่องอัดรีดยาง
2.0–3.0	สุดขีด/กลับทิศทาง	เครื่องบด เครื่องอัด เครื่องตัด เครื่องรีด

⚠️ หมายเหตุ: ความถี่ธรรมชาติควรห่างจากความถี่การทำงานและฮาร์มอนิกของมันอย่างน้อย 20% เพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นพ้องเชิงบิด DIN 740-2 แนะนำให้ f_n/f_op > 1.2 หรือ f_n/f_op < 0.8.

ตัวอย่าง — ชุดขับคอมเพรสเซอร์ขนาด 15 กิโลวัตต์

ที่ให้ไว้: P = 15 กิโลวัตต์, n = 1500 รอบต่อนาที, K_A = 1.5

ที_n = 9549 × 15 / 1500 = 95.5 นิวตันเมตร

ที_req = 1.5 × 95.5 = 143.2 นิวตันเมตร

เลือกข้อต่อที่มี T_max ≥ 143.2 นิวตันเมตร