Todos los acoplamientos no son iguales: la ingeniería inteligente considera los requisitos técnicos y económicos

Estrés de flexión, choque de par, frecuencia natural y resonancia: todos los elementos de maquinaria en los sistemas de accionamiento, es decir, sobre todos los ejes, ejes, cojinetes y acoplamientos, deben soportar tales cepas. El acoplamiento juega un papel prominente de influencia del sistema que continúa cumpliendo mejor y mejor debido al desarrollo avanzado.

Un acoplamiento normalmente conecta dos extremos del eje: una mitad de acoplamiento en el lado del elemento de conducción, la entrada y la otra mitad de acoplamiento en el lado del elemento conducido, la salida. El acoplamiento transmite la potencia de la máquina de conducción entre los dos ejes, es decir, el movimiento giratorio: el par.

Al seleccionar un acoplamiento, el ingeniero tiene dos preguntas básicas en mente:

¿Cuáles son las funciones del acoplamiento?

¿Qué requisitos del sistema tiene que satisfacer?

La función es el factor determinante para el tipo de acoplamiento. Los acoplamientos se clasifican como acoplamientos cambio y no cambio. Los acoplamientos cambiantes comprenden aquellos tipos que solo se pueden cambiar en una parada y aquellos que pueden participar y desconectarse durante la operación. Dependiendo del diseño, esto se hace por compromiso positivo o friccional. Los acoplamientos no desplazables se subdividen en acoplamientos rígidos, elásticos y de torsión flexibles. Los acoplamientos flexibles se clasifican nuevamente como articulaciones universales y acoplamientos elásticos.*

Además, se deben considerar los requisitos particulares de la aplicación, estas son características técnicas como el peso del acoplamiento, sus momentos de inercia de masa y la evitación de las vibraciones causadas por el desequilibrio. Los requisitos económicos también deben tenerse en cuenta, por ejemplo, el tiempo y el esfuerzo de trabajo para la instalación, la intensidad del mantenimiento y el costo de reemplazo.

Acoplamientos rígidos: transmiten potencia, pero también los picos de torque

Los acoplamientos rígidos, por ejemplo, los acoplamientos de disco, no compensan las desalineaciones y transmiten vibraciones torsionales sin amortiguar. Son los más adecuados para ejes posicionados con precisión. A menudo se encuentran acoplamientos rígidos donde las secciones del eje están conectadas a líneas de eje largas, como en las unidades de transmisión. Debido a que no tiene lugar un movimiento relativo en estos acoplamientos, son resistentes al desgaste. Sin embargo, la rigidez de estos acoplamientos solo puede variar en menor medida, casi sin ajuste.

Para compensar las desalineaciones inevitables del eje, se utilizan articulaciones universales. Son capaces de compensar desalineaciones axiales, paralelas y angulares. Sin embargo, son torsionalmente rígidos y transmiten cargas de choque de torque de manera no amortiguada. Los tipos comunes de estos acoplamientos de transmisión de torque positivos son acoplamientos de engranajes, acoplamientos de disco de acero, juntas universales o acoplamientos de juntas de cardán.

Acoplamientos flexibles: transmisión de potencia con amortiguación y compensación por desalineaciones

Además de transmitir el par entre la unidad y la máquina conducida, los acoplamientos flexibles, como los acoplamientos de la mandíbula, tienen la función de compensar las desalineaciones de eje angular, paralelo y axial dentro de los rangos definidos. Cuando los requisitos son más complejos, se necesita más atención para la selección del acoplamiento. Los acoplamientos de pasador de corte y mandíbula pueden compensar las desalineaciones axiales y el desplazamiento angular y paralelo. Pertenecen a la categoría de acoplamiento semi flexible y se utilizan principalmente en líneas de transmisión con motores eléctricos que tienen curvas de par relativamente uniformes.

Los sistemas de accionamiento con motores de combustión cuentan con un comportamiento de par no uniforme con amplitudes dinámicamente superpuestas. Los acoplamientos torsionales flexibles, y en particular, altamente flexibles, pueden amortiguar las amplitudes de vibración torsional y los pares máximos. Al seleccionar y adaptar deliberadamente el rígido torsional del acoplamiento, la frecuencia natural del equipo de conducir puede ser influenciada y las resonancias inevitables se trasladan a rangos no críticos. Por lo tanto, al diseñar un acoplamiento flexible torsional, el enfoque se pone tanto en la rigidez como en la propiedad de amortiguación. Un ejemplo de aplicación es la unidad combinada de potencia y calor, donde un acoplamiento de torsión flexible conecta un motor de gas con un generador sincrónico para producir electricidad.

El aumento de los requisitos técnicos en el acoplamiento también puede implicar costos crecientes porque los acoplamientos altamente flexibles comunes son caros, y su mantenimiento y el reemplazo de los elementos de elastómero pueden emplear mucho tiempo y esfuerzos. Las nuevas generaciones de acoplamientos representan ambas dimensiones de requisitos. Los tampones de elastómero dispuestos en serie permiten el ajuste individual de la rigidez, así como para un fácil reemplazo de los buffers, mientras que el acoplamiento aún se monta en su lugar. Esto no solo reducirá los costos sino también el tiempo dedicado al mantenimiento.