Около Эдд Брукс • Старший представитель службы технической поддержки | NEXEN Group

Важнейшим требованием к конструкции многих машин является необходимость защиты от повреждений и простоев, которые часто возникают из-за перегрузки оборудования. Ограничители крутящего момента решают эту проблему, работая как трансмиссии 1:1, пока крутящий момент меньше заданного значения. Когда крутящий момент превышает предельное значение, ограничители крутящего момента срабатывают как муфта сцепления, отключая привод от управляемой системы на короткий промежуток времени.

Отключая двигатель от приводимой в действие нагрузки, ограничитель крутящего момента забирает большую часть инерционной энергии из приводной системы, как правило, за промежуток времени от нескольких миллисекунд до десятков миллисекунд. Типичные области применения ограничителей крутящего момента включают упаковочное оборудование, конвейеры, сборочные линии, станки, деревообрабатывающие станки, текстильное оборудование, промышленных роботов, оборудование для обработки листового металла, печатные и конвертирующие машины, а также сервоприводы и электроприводы постоянного тока.

Самый простой тип механического ограничителя крутящего момента — это срезной штифт, который соединяет два вращающихся тела и предназначен для разрушения при определенном уровне крутящего момента, чтобы отделить приводную систему от нагрузки. Однако срезные штифты редко используются для защиты критически важного оборудования, поскольку бывает трудно точно контролировать уровень крутящего момента, при котором срезной штифт может сломаться. Таким образом, существует вероятность возникновения неисправностей, если срезной штифт сломается при слишком малом крутящем моменте, или повреждения машины, если срезной штифт сломается при слишком большом крутящем моменте.

Фрикционные ограничители крутящего момента работают аналогично автомобильным тормозам с приводным элементом, расположенным между фрикционными накладками, соединенными с ведомым элементом, который при нормальной работе захватывает приводной элемент. Перегрузка приводит к проскальзыванию приводного элемента относительно фрикционных накладок, что защищает машину от повреждений. При устранении перегрузки привод возобновляет передачу крутящего момента. Давление пружины фрикционного ограничителя крутящего момента регулируется таким образом, чтобы точно изменить уровень крутящего момента, который приведет к проскальзыванию устройства. Фрикционные ограничители крутящего момента обеспечивают простую и относительно недорогую защиту от перегрузки, поэтому они обычно используются в приводах звездочек конвейеров и других подобных устройствах. Недостатком фрикционных ограничителей крутящего момента является то, что при работе ограничителя крутящего момента на высокой скорости в условиях перегрузки происходит значительный износ.

Ограничитель крутящего момента с шариковой фиксацией использует ряд шариков или роликов для соединения ведущего и ведомых элементов. Шарики или ролики устанавливаются в соответствующие гнезда или фиксаторы как на ведущем, так и на ведомом элементах и удерживаются на месте при нормальных условиях эксплуатации за счет усилия пружины. Когда возникает перегрузка по крутящему моменту, шарики или ролики преодолевают давление пружины и разъединяют ведущий и ведомоуправляемый элементы. Затем шарики или ролики выскальзывают из гнезд. Это отсоединяет ведущий и ведомоуправляемый элементы друг от друга, так что они вращаются относительно друг друга по направляющим вокруг пластин.

Некоторые ограничители крутящего момента сконструированы таким образом, что при снятии перегрузки давление пружины заставляет шарики вернуться в фиксаторы. Это восстанавливает соединение привода, в то время как другие необходимо сбрасывать вручную. Ограничители крутящего момента с шариковой фиксацией более точно контролируют величину крутящего момента, при которой нагрузка отключается, и их реакция более предсказуема, чем у срезных штифтов или фрикционных ограничителей крутящего момента.

Более совершенные ограничители крутящего момента с шариковой фиксацией используют пневматическую технологию вместо пружин для включения ограничителя крутящего момента. Преимущество пневматического подхода заключается в том, что, регулируя давление воздуха для увеличения или уменьшения заданного крутящего момента, можно дистанционно управлять моментом отключения. Еще одним преимуществом ограничителей крутящего момента с пневматическим приводом является то, что бесконтактный датчик используется для определения состояния перегрузки, подачи сигнала на клапан управления направлением потока воздуха, отключения интерфейса ограничителя крутящего момента и, при желании, отключения питания двигателя.

Гидравлические ограничители крутящего момента создают гидравлическое давление между приводом и ведомым элементом гидротрансформатора для подключения источника питания к нагрузке. Когда входная нагрузка превышает требуемый момент расцепления, гидравлического давления становится недостаточно для соединения ведущего и ведомого элементов; ведомый элемент начинает скользить по ведущему элементу. Уровень рабочего давления точно регулирует момент расцепления. Гидравлические ограничители крутящего момента в основном используются в системах с экстремально высоким крутящим моментом.

Магнитные ограничители крутящего момента могут обеспечить преимущества в определенных областях применения. В устройствах этого типа приводной и ведомоуправляемый элементы не соприкасаются друг с другом, а соединены друг с другом с помощью электромагнитов, которые оказывают усилие на расстоянии. Магнитные ограничители крутящего момента не изнашиваются, не требуют смазки и могут использоваться практически при любой температуре. Кроме того, магнитные ограничители крутящего момента используются для снижения передачи крутильных колебаний. С другой стороны, магнитные ограничители крутящего момента являются дорогостоящими и применяются только при низких значениях крутящего момента.

Альтернативный подход заключается в электронном контроле крутящего момента на выходе двигателя и применении тормозного момента при обнаружении превышения. Этот подход хорошо подходит для решения ситуаций, когда нагрузка увеличивается линейным образом с относительно низкой скоростью. Но между двигателем и нагрузкой часто находится множество механических компонентов привода, которые обладают значительной инерцией вращения. Эти компоненты увеличивают время, необходимое для того, чтобы ощутить перегрузку и продолжить движение груза даже после торможения двигателя. Таким образом, при резком скачке крутящего момента — например, из—за поломки или заклинивания какой-либо детали в механизме — велика вероятность того, что энергия инерции, запасенная в трансмиссии, повредит машину.

Крутящий момент привода является наиболее важным критерием при выборе ограничителя крутящего момента. Ограничитель крутящего момента следует выбирать или регулировать таким образом, чтобы он проскальзывал при достаточно высоком крутящем моменте, чтобы избежать ненужного срабатывания, например, при запуске машины (в момент, когда в большинстве случаев крутящий момент достигает максимума при нормальной работе). Если ограничитель крутящего момента установлен между коробкой передач и приводимым в движение оборудованием, он защищает как коробку передач, так и двигатель от перегрузок. Установка ограничителя крутящего момента между двигателем и коробкой передач защищает от перегрузок только двигатель.

Еще одно соображение заключается в том, что ограничители крутящего момента обеспечивают более длительный срок службы, если они установлены на относительно низкооборотистом валу, например, между коробкой передач и нагрузкой. С другой стороны, ограничитель крутящего момента, расположенный между двигателем и коробкой передач, может иметь меньшую мощность, поскольку крутящий момент обычно ниже с этой стороны коробки передач. Важно защитить самую дорогую часть трансмиссии — коробку передач, поэтому по возможности следует устанавливать ограничители крутящего момента на выходной стороне коробки передач.

Одной из основных обязанностей проектировщика станка является защита от повреждений, вызванных перегрузками. Механические ограничители крутящего момента, которые помогают решить эту проблему, доступны в широком ассортименте моделей и размеров и подходят практически для любого применения. Правильный выбор ограничителя крутящего момента для конкретного применения может помочь защитить от повреждений при относительно низких затратах.

Информация о перепечатке >>

НЕКСЕН
www.nexengroup.com