ダイヤフラムカップリングの説明: 設計、ミスアライメントの制限、および用途

石油化学製品の循環ポンプ列では、9 か月ごとにギア カップリングが失われていました。根本的な原因は、ポンプ入口の 1.2 mm 上にあるモーター出口フランジでした。これは、コールド アライメント公差の範囲内ですが、3,600 rpm で潤滑されたギアの歯を破壊する数値でした。保守チームはスペーサーを備えたダブルダイヤフラムカップリングに切り替えたため、交換間隔は 4 年を超えました。その結果は典型的です。ダイアフラム カップリングには磨耗する歯がなく、グリースが失われず、経年変化によるエラストマーがないため、故障の頻度が低くなります。

ダイヤフラムカップリングの仕組み

ダイヤフラム カップリングは、駆動フランジと従動フランジに交互にボルトで固定された薄い金属ディスク、または薄いディスクのスタックを介してトルクを伝達します。回転が始まると、トルク経路はボルト円の周りのせん断力と張力でダイヤフラムを通過します。ディスクは弾性的に変形して角度および軸方向の動きを吸収し、これによりカップリングが柔軟になります。

完全なアセンブリには、通常、左側のハブ、ダイヤフラム パック、スペーサー シャフト、2 番目のダイヤフラム パック、および右側のハブが含まれています。スペーサー シャフトにより、カップリングは 2 つの機械シャフト間のギャップを埋めることができ、二重屈曲設計を可能にする要素でもあります。

ほぼすべてのダイヤフラムカップリングの決定には 2 つのルールが適用されます。まず、単一の絞りセットは角度のずれのみを処理します。機械に平行シャフト オフセットがある場合は、間隔をあけた 2 セットのダイヤフラムが必要です。これを組み合わせると、オフセットを角偏向に変換する浮動中央セクションが作成されるためです。第 2 に、トルクは予荷重がかけられたボルトジョイントを介して流れるため、ダイヤフラムカップリングには本質的にバックラッシュがありません。

シングルダイヤフラム設計とダブルダイヤフラム設計

この違いは、ほとんどのデータシート比較で認められている以上に重要です。シングルダイヤフラムカップリングは、軸方向と角度方向を除くすべての方向に剛性があります。シャフトが数ミリメートル以内に位置合わせされる密結合モーター、エンコーダー、トルクセンサーに適しています。ダブルダイヤフラムユニットは、測定されたオフセットを受け入れながらトルクをスムーズに伝達する必要がある場合に最適です。

高強度アルミニウム合金製のシングル ダイアフラム パックは慣性を低く保ち、サーボ軸や位置決めテーブルにとって有益です。この構成は、コンパクトなボア範囲のクランプ ハブで利用できます。

RSK-CPSM クランプハブ付きアルミニウムシングルダイヤフラムカップリング このカップリングには、高強度アルミニウム合金スリーブと 304 ステンレス鋼ダイヤフラムが使用されています。低慣性かつ高トルク剛性により、精密な回転制御が必要なサーボ軸や位置決めテーブルに最適です。 製品を見る→

ドライブ トレインに解消できない平行オフセットがある場合、アルミニウム ダブル ダイヤフラム カップリングがコンパクトな CNC スピンドルと機械軸に対する実用的な解決策となります。

RSK-CPLF CNCスピンドル用アルミダブルダイヤフラムカップリング アルミニウム合金スリーブとステンレス鋼ダイヤフラムを備えた短いクランプ設計を特徴とするこのカップリングは、コンパクトな CNC スピンドルと機械軸の平行オフセットに対処し、サーボ モーターとステッピング モーターの正確な制御を提供します。 製品を見る→

ダイヤフラムカップリングが活きる場所

ダイヤフラムカップリングは、ダウンタイムが高くつき、速度が速い回転機器では標準です。最も一般的な業務は、蒸気およびガス タービン、遠心圧縮機、大型プロセス ポンプなどのターボ機械です。これらの機械は毎分数千回転で動作し、加熱すると数ミリメートル成長するため、オーバーホールの合間に注意が必要なカップリングには耐えられません。 2 つのフレックス パックとスペーサーを備えたスチール製ダイヤフラム カップリングは、無潤滑でこれらの条件をすべてカバーします。

ただし、適用範囲はタービンよりも広いです。高速テストベンチでは、駆動モーターとトルク フランジの間でダイヤフラム カップリングを実行します。そこでは、ゼロ バックラッシュと安定したバランス グレードが生のトルク容量よりも重要です。海洋の補助ドライブは、海水の雰囲気が潤滑されたカップリングを攻撃する可能性がある場所で使用されます。精度の面では、バックラッシュがなく慣性が低く保たれるため、サーボ ギアボックス、ボールネジ、CNC スピンドルには小型のアルミニウム ダイヤフラム カップリングが使用されています。

最大 10,000 rpm の速度でのテストセルのデューティでは、カスタマイズされた高速ダイヤフラム カップリングが、厳しい製造公差と持続的な高速動作のための文書化されたバランス グレードで複数のダイヤフラム パックのバランスをとります。

選択基準とよくある仕様上の間違い

カタログを参照する前に、6 つのパラメータを定義してダイヤフラム カップリングを選択します。

1. トルク: モーターの定格トルクだけでなく、ピークまたは過負荷トルクを使用し、繰り返し負荷に対して 1.5 ～ 2 の安全率を適用します。
2. 位置ずれ: 動作温度での角度値とオフセット値を測定し、機械ケーシングの熱膨張を含みます。
3. 速度: 連結器の最大 RPM と列車の最高連続速度に対する勾配のバランスを確認します。
4. 軸方向の移動: シャフトの膨張を考慮し、移動量が数十分の 1 ミリメートルを超える場合は、スペーサーを備えたダブルフレックス設計を選択してください。
5. ボアと取り付け: クランプハブとキー付きハブのどちらかを決定します。クランプハブは取り付けを簡素化し、キーのバックラッシュを取り除きます。
6. 環境: 温度、湿度、洗浄化学物質によって、材料ファミリー (通常はアルミニウムまたはステンレス鋼) が決まります。

2 つの仕様ミスが再発します。 1 つ目は、ピーク トルクを考慮してサイズを小さくすることです。静的に 1,000 N·m を保持するカップリングは、6,000 rpm での 500 N·m の周期トルクに永久に耐えられない可能性があります。これは、ダイヤフラムが静的過負荷ではなく疲労によって破損するためです。 2 つ目は、軸方向の剛性を無視することです。クローズカップリング機械では、シャフトの熱膨張時に軸方向に硬いカップリングによって装置のベアリングに大きな力がかかる可能性があるため、指定された軸方向の移動量を実際の熱膨張に一致させる必要があります。

ダイヤフラムカップリングとギアおよびエラストマー設計との比較

ダイヤフラムカップリングは通常、ギアカップリングやエラストマーカップリングと競合することになります。

ギアカップリングは、サイズごとにより多くのトルクを供給し、より多くのミスアライメントを許容しますが、グリースが必要で、歯が磨耗するとバックラッシュが永続的に増加するため、規律あるメンテナンスが必要です。エラストマーカップリングは安価で寛容ですが、ドライブトレインを柔らかくし、固有振動数を低下させ、連続トルク下での摩耗が早くなります。ダイヤフラム カップリングは、潤滑ゼロ、バックラッシゼロ、高いねじり剛性、予測可能な疲労寿命を備えた中程度のミスアライメント耐性という 2 つの特性の中間に位置します。このトレードオフの背後にある広範なパフォーマンス ロジックを確認したいエンジニアは、次の概要を読むことができます。 カップリングの利点 会社のサイトで。

メンテナンスと予想耐用年数

ダイヤフラムカップリングには潤滑部品がないため、メンテナンスフリーと表示されることがよくあります。実際には、これはメンテナンスが定期的ではなく、定期的かつ視覚的に行われることを意味します。

• ダイヤフラム パック、特にボルト穴の周囲に亀裂、フレッチング、または腐食がないかどうかを検査します。
• 運転開始から最初の数週間後、およびカップリングのオーバーホール後にボルトのトルクを確認してください。
• メンテナンスのために機械を開いたときに、位置合わせ、バランスマーク、およびファスナーの状態を確認します。

耐用年数は、滑り摩耗ではなく金属疲労によって制限されます。クリーンサービスで使用される大型の工業用ダイヤフラムカップリングは、通常、ダイヤフラムパックの交換が必要になるまでに 10 年を超えます。疲労亀裂が発生した場合、ダイアフラム パックはモジュールとして交換され、ハブとスペーサーは引き続き使用できるため、ライフサイクル コストが低く抑えられます。

ダイヤフラムカップリングを指定する確実な方法は、ボアサイズだけで選択しないことです。トルクエンベロープ、動作温度でのフランジ間の実際のミスアライメント、速度とバランスクラス、および機器が生成する軸方向の移動を定義します。これらの数値を書き留めると、デザインの選択が簡単になります。 Jiangsu Rokang は、アルミニウムと鋼製のシングルおよびダブル ダイヤフラム カップリングに加えて、回転試験装置用の高速ユニットを製造しており、全製品が業務ごとに編成されています。 企業サイト .