Spider Coupling: Um Guia Prático para Acionamentos de Motores e Equipamentos Rotativos

Em 2023, uma equipe de manutenção de compressores no México passou três horas diagnosticando uma vibração incomum em um compressor de ar de 30 kW. Os rolamentos do motor estavam bem, as correias estavam tensionadas e os eixos pareciam alinhados. O problema era o inserto do acoplamento em forma de aranha.

Ele se endureceu e rachou depois de dois anos em um ambiente quente e poluído. Um acoplamento em forma de aranha de reposição custou menos de $20 e levou 20 minutos para ser instalado. A máquina funcionou sem problemas por mais três anos.

Um acoplamento em forma de aranha, também chamado de acoplamento em forma de mandíbula, é um dos acoplamentos flexíveis mais simples e mais amplamente utilizados em máquinas industriais. Ele conecta dois eixos por meio de mandíbulas entrelaçadas e de um elastômero em forma de aranha que absorve vibrações, amortece choques e acomoda pequenas quantidades de desalinhamento. É popular porque é compacto, econômico e fácil de manter.

Este guia explica o que é um acoplamento em forma de aranha, como ele funciona, quando escolhê - lo e como instalá - lo e mantê - lo. Ao final, você saberá se ele se adequa à sua aplicação e o que especificar ao fazer o pedido.

O que é um acoplamento de aranha?

Um acoplamento de aranha consiste em dois cubos de metal e um inserto de elastômero chamado aranha. Cada cubo tem três ou mais mandíbulas que engrenam com os espaços na aranha. A aranha transmite torque do cubo motor para o cubo acionado enquanto absorve vibração e permite pequenas quantidades de desalinhamento angular, radial e axial.

Os cubos geralmente são feitos de ferro fundido, aço ou alumínio. A aranha pode ser feita de diferentes materiais de elastômero dependendo das condições de operação. Materiais comuns para a aranha incluem:

• Poluretano (PU): Boa combinação de resistência, flexibilidade e resistência ao óleo.

• Borracha nitrílica (NBR): Melhor para temperaturas mais elevadas e exposição a algum óleo.

• Hytrel: Maior capacidade de torque e resistência química.

• Bronze: Usado em alguns projetos de isolamento elétrico ou de alta temperatura.

O projeto é compacto e não requer lubrificação. Se a aranha se desgasta, geralmente pode ser substituída sem mover as máquinas conectadas. Essa é uma das principais razões para esse projeto ser popular em aplicações sensíveis à manutenção.

Na Hebei Suju, fornecemos acoplamentos em forma de aranha com várias opções de material de inserção para conjuntos motor-bomba, ventiladores, compressores e máquinas gerais.

Como funciona um acoplamento em forma de aranha?

O torque é transmitido do cubo motriz para a aranha e, em seguida, da aranha para o cubo acionado. A aranha de elastômero se deforma ligeiramente sob carga, o que permite que o acoplamento:

• Absorva as vibrações do motor ou do equipamento acionado.

• Atenue as cargas de choque durante a partida e parada.

• Acomode pequenos desalinhamentos entre os eixos.

• Proteja os rolamentos reduzindo a transmissão de choques torsionais.

As mandíbulas nos cubos são curvas ou retas, dependendo do projeto. As mandíbulas curvas distribuem a carga de forma mais uniforme pela aranha e permitem um torque ligeiramente maior. As mandíbulas retas são mais simples e menos caras, mas podem criar mais concentração de tensão.

Como a aranha é o elemento de desgaste, esses acoplamentos às vezes são chamados de acoplamentos de mandíbula. Os cubos de metal geralmente duram a vida útil do equipamento. A aranha é a única peça que precisa de inspeção regular.

Tipos de acoplamentos Spider e suas diferenças

Esses acoplamentos vêm em vários projetos. O tipo certo depende do torque, da velocidade, do desalinhamento e das condições ambientais.

Projeto padrão

O projeto mais comum tem dois cubos e um inserto de aranha. É usado em aplicações industriais gerais onde o torque é moderado e o desalinhamento é pequeno. Projetos padrão são econômicos e amplamente disponíveis.

Projeto com espaçador

Um projeto com espaçador inclui um casquilho central alongado ou uma aranha em duas peças que cria espaço entre os cubos. Isso permite o acesso à manutenção sem mover o motor ou a máquina acionada. Acoplamentos com espaçador são úteis quando o equipamento está próximo de paredes ou outros obstáculos.

Projeto com furo flexível

Alguns projetos usam um furo cônico ou do tipo aperto para se ajustar a diferentes diâmetros de eixo sem chavetas. Esses são úteis para equipamento de protótipo ou aplicações onde os tamanhos de eixo variam.

Projeto sem folga

Projetos sem folga usam uma aranha pré-carregada para minimizar o jogo rotacional. Eles são adequados para sistemas de posicionamento, codificadores e equipamento de automação leve onde a precisão é importante.

Design de Alto Torque

Os designs de alto torque usam aranhas maiores, materiais mais resistentes ou mandíbulas curvas para lidar com mais potência. Esses preenchem a lacuna entre os acoplamentos padrão desse tipo e os acoplamentos de engrenagem.

Quando Usar Este Acoplamento

Escolha este tipo de acoplamento quando a aplicação precisar de amortecimento de vibração, manutenção fácil e apenas torque moderado. Casos de uso comuns incluem:

• Motores de bombas: Bombas centrífugas e de deslocamento positivo.

• Ventiladores e sopradores: Sistemas HVAC, ventilação de processo e refrigeração.

• Compressores: Compressores de ar e compressores de refrigeração.

• Conveyores: Motores de manuseio de materiais leves a médios.

• Máquinas - ferramentas: Tornos pequenos, fresadoras e equipamentos de automação.

• Alimentos e embalagens: Designs compatíveis com limpeza a jato com aranhas de grau alimentar.

Evite este tipo de acoplamento quando:

• O torque exceder a classificação da aranha.

• A desalinhamento do eixo é grande ou está em constante mudança.

• O ambiente é extremamente quente, abrasivo ou quimicamente agressivo.

• Se requerem folga zero e alta precisão além da capacidade do acoplamento.

• A unidade motriz tem cargas de choque severas ou ciclos de reversão frequentes.

Um fabricante de plásticos na Tailândia selecionou este projeto para a unidade motriz do ventilador de resfriamento do extrusor. O motor era de 22 kW, a desalinhamento era de até 0,5 mm e a equipe queria evitar a lubrificação. O acoplamento funcionou por três anos com apenas uma substituição da peça central. A mesma aplicação teria sido superdimensionada com um acoplamento de engrenagens.

Guia de seleção de acoplamento com peça central

Selecionar o acoplamento certo requer combinar o produto à aplicação. Siga estes passos.

1. Determine os requisitos de torque

Calcule o torque nominal a partir da potência e da velocidade do motor. Use a fórmula:

T = 9550 × P / n

Onde T é o torque em N·m, P é a potência em kW e n é a velocidade em RPM.

Aplique um fator de serviço com base na aplicação. As normas de acoplamento AGMA recomendam fatores de serviço que variam de 1,0 para cargas suaves e constantes a 2,5 para cargas alternadas ou de alto impacto. Selecione um acoplamento cujo torque nominal exceda o torque calculado multiplicado pelo fator de serviço.

2. Verifique os tamanhos dos eixos

A abertura do acoplamento deve corresponder aos diâmetros dos eixos do motor e do equipamento acionado. Verifique a capacidade mínima e máxima da abertura do acoplamento. Se os eixos tiverem tamanhos diferentes, selecione um acoplamento com opções de abertura diferentes para cada cubo.

3. Estime o desalinhamento

Meça ou estime o desalinhamento angular, radial e axial. Esses acoplamentos toleram pequenos desalinhamentos, normalmente:

• Angular: até 1° por cubo.

• Radial: até 0,5 - 1,0 mm dependendo do tamanho.

• Axial: até 0,5 - 2,0 mm dependendo do projeto.

Exceder esses limites diminui a vida útil da aração e aumenta as vibrações.

4. Escolha o material da aração

Selecione o material da aração com base na temperatura, exposição a produtos químicos e torque:

5. Considere os Fatores Ambientais

Para aplicações de limpeza ou alimentícias, escolha um cubo de aço inoxidável e uma aração de qualidade alimentar. Para uso fora de portas, selecione um material de aração resistente à radiação ultravioleta. Para equipamentos sensíveis à eletricidade, considere uma aração isolante para evitar a passagem de corrente entre os eixos.

Procedimento de Instalação do Acoplamento Spider

A instalação adequada aumenta a vida útil do spider e reduz as vibrações. Siga estes passos.

1. Inspecione os Componentes

Verifique os cubos e o spider em busca de danos antes da instalação. Confirme se os orifícios correspondem aos diâmetros dos eixos e se as chavetas estão alinhadas, se forem usadas.

2. Monte os Cubos

Deslize cada cubo sobre seu eixo. Use uma chave, se necessário. Aperte os parafusos de fixação ou os parafusos de fixação da morsa de acordo com a especificação de torque do fabricante. Não aperte demais, pois isso pode danificar o orifício ou distorcer o cubo.

3. Alinhe os Eixos

Alinhe os eixos o mais próximo possível dentro dos limites de carga do acoplamento. Use uma régua, um indicador dial ou uma ferramenta de alinhamento a laser. Um melhor alinhamento significa uma vida útil mais longa para o spider.

4. Instale o Spider

Insira o spider em um dos cubos. Em seguida, encaixe o segundo cubo. Certifique-se de que as mandíbulas se encaixem completamente nas aberturas do spider. Não force o spider se ele não encaixar.

5. Verificar a Montagem

Role a acoplamento à mão para confirmar o encaixe suave. Verifique o jogo axial e confirme se os cubos estão devidamente espaçados. Ligue a transmissão em baixa velocidade primeiro e monitore a vibração e a temperatura.

Para requisitos personalizados de acoplamentos de eixo, Hebei Suju pode usinar cubos para orifícios não padrão ou tamanhos de chaveta.

Manutenção e Solução de Problemas do Acoplamento Aranha

Os acoplamentos aranha exigem pouca manutenção, mas não são isentos de manutenção. Inspeções regulares previnem falhas inesperadas.

Lista de Verificação de Inspeção

• Verificação visual da aranha: Procure por rachaduras, pedaços ou desgaste excessivo.

• Monitoramento de vibração: Um aumento na vibração freqüentemente indica degradação ou desalinhamento da aranha.

• Torque dos parafusos: Verifique se os parafusos de fixação do cubo permanecem apertados.

• Temperatura: Calor excessivo pode indicar sobrecarga ou mau alinhamento.

• Ruído: Chiados ou batidas podem significar uma aranha desgastada ou mal assentada.

Problemas Comuns e Causas

Uma fábrica de processamento de alimentos na Itália aprendeu o valor do material correto da aranha. Ela usava aranhas de poliuretano padrão em uma área de limpeza com vapor. As aranhas absorveram umidade e amoleceram, causando vibração em seis meses. Depois de mudar para aranhas de borracha nitrílica classificadas para o ambiente, o acoplamento funcionou por dois anos sem problemas.

Spider Coupling vs Outros Acoplamentos Flexíveis

Esses acoplamentos são uma opção entre muitos tipos de acoplamentos flexíveis. Aqui está como eles se comparam.

Esses acoplamentos oferecem o melhor equilíbrio entre custo, simplicidade e amortecimento para acionamentos industriais leves a médios. Quando o torque ou o desalinhamento excedem sua faixa, outros tipos de acoplamento se tornam a melhor escolha.

Materiais e Qualidade de Fabricação

A qualidade deste acoplamento depende do material do cubo e da formulação da ponteira. Cubos de ferro fundido são comuns para uso industrial geral porque são econômicos e oferecem bom amortecimento. Cubos de aço são usados quando é necessária maior resistência. Cubos de alumínio reduzem o peso e o inércia para acionamentos menores.

A qualidade da aranha é igualmente importante. Uma aranha mal formulada endurecerá, rachará ou amolecerá prematuramente. Fabricantes respeitáveis testam as aranhas quanto à dureza, resistência à tração e resistência à temperatura de acordo com os padrões de vibração mecânica ISO. Ao adquirir acoplamentos, pergunte sobre as especificações do material da aranha e a vida útil esperada nas suas condições de operação.

Na Hebei Suju, usinamos polias de materiais de qualidade e fornecermos aranhas compatíveis com ambientes industriais comuns. Para condições especiais, podemos recomendar ou adquirir materiais de aranha personalizados.

Perguntas Frequentes sobre Acoplamento de Aranha

Qual é a diferença entre um acoplamento de aranha e um acoplamento de mandíbula?

Não há diferença prática. Um acoplamento de aranha e um acoplamento de mandíbula são o mesmo dispositivo. O nome "aranha" se refere ao inserto de elastômero, enquanto "mandíbula" se refere às polias metálicas emaranhadas.

Com que frequência o inserto da aranha deve ser substituído?

Não há um intervalo fixo. Inspecione a aranha durante a manutenção programada e substitua-a quando você ver rachaduras, pedaços, endurecimento ou desgaste excessivo. Em ambientes limpos com boa alinhamento, uma aranha pode durar vários anos.

Um acoplador em formato de aranha pode suportar alto torque?

Um acoplador em formato de aranha lida bem com torque baixo a médio. Para torque muito alto, cargas de choque severas ou grande desalinhamento, um acoplador de engrenagem ou um acoplador de pneu geralmente é a melhor escolha.

O que causa a falha prematura de um acoplador em formato de aranha?

As causas mais comuns são sobrecarga, desalinhamento excessivo, alta temperatura, ataque químico e o material errado do elemento em formato de aranha para o ambiente. Corrigir essas condições geralmente aumenta significativamente a vida útil do elemento em formato de aranha.

Os acopladores em formato de aranha são adequados para processamento de alimentos?

Sim, quando equipados com centros de aço inoxidável e material do elemento em formato de aranha adequado para alimentos. Os elementos em formato de aranha de poliuretano padrão não são adequados para ambientes de limpeza com vapor, pois podem absorver umidade e amolecer.

Conclusão

Este acoplador é uma solução confiável e de baixo manuseio para equipamentos movidos a motor que precisam de amortecimento de vibrações e ajuste de pequenos desalinhamentos. Não é adequado para todas as aplicações, mas é a escolha certa para muitas bombas, ventiladores, compressores e transportadores.

Para selecionar o acoplamento certo, calcule o torque, verifique o tamanho dos eixos, estime o desalinhamento, escolha o material certo para a arachnida e considere o ambiente. Instale os centros com alinhamento e torque corretos, inspecione regularmente a arachnida e substitua-a antes que falhe.

Na Hebei Suju, fornecemos acoplamentos com arachnida e outros acoplamentos flexíveis para aplicações industriais em todo o mundo. Se você precisar de um acoplamento padrão ou de um projeto personalizado para uma tampa especial ou ambiente, envie-nos o seu desenho ou peça um orçamento para suporte técnico.