Los dispositivos tradicionales de conexión de cubos suelen basarse en chavetas para unir el cubo y el eje, con chaveteros mecanizados en ambos componentes.
Por desgracia, esta práctica debilita la resistencia del eje, aumenta los costes de fabricación e incluso puede dificultar el mecanizado.
Para simplificar el proceso de instalación, algunos ingenieros prefieren las conexiones sin llave, en las que el cubo y el eje se ajustan por interferencia. Durante la instalación, el orificio de montaje del cubo se dilata por calentamiento, o el eje de instalación se contrae por enfriamiento, creando así el hueco necesario para encajar los componentes.
Sin embargo, este método presenta problemas a la hora de desmontar los componentes más adelante.
Con el desarrollo de la tecnología, han surgido conexiones sin llave entre cubos que se basan en el ajuste de interferencia cónico para lograr la instalación y la transmisión del par.
Entre el eje y el cubo se insertan manguitos mecánicos extensibles, y se utilizan tornillos de apriete para hacer que las dos superficies cónicas de acoplamiento se muevan relativamente una contra otra, creando un ajuste de interferencia entre las superficies de acoplamiento de los dos componentes.
Esto genera una fuerte sujeción fuerza entre el cubo y el eje, lo que permite una conexión sin llave.
Cuando se aplica la carga, el manguito extensible, combinado con la presión de apriete y la fuerza de fricción generada entre el cubo y el eje, transmite el par, la fuerza axial o las cargas combinadas.
Sin embargo, los manguitos expansibles mecánicos tradicionales presentan los siguientes problemas durante su uso:
Afortunadamente, en los últimos años ha surgido un manguito expansible hidráulico como solución excelente a las limitaciones de los manguitos expansibles mecánicos.
Al igual que los manguitos expansibles mecánicos, los manguitos expansibles hidráulicos son dispositivos de conexión sin llave. Sin embargo, su estructura es completamente diferente, compuesta principalmente por el cuerpo del manguito expandible, el tornillo regulador, el pistón, la bola de sellado, el tornillo de sellado y el aceite hidráulico.
La estructura del cuerpo del manguito extensible es complicada y consta de un extremo de brida y un cilindro interior y exterior, que rodean una cámara hidráulica para almacenar medios hidráulicos que se comunica con la cámara del pistón dentro del extremo de brida.
La estructura específica se muestra en la siguiente figura.
1-Medio hidráulico
Anillo 2-O
3-Pistón presurizado
4-Tornillo regulador de presión
5-Tornillo de cierre
6-Sello de bola
7-Cuerpo principal del manguito de expansión
Inyecte el medio hidráulico en la cámara hidráulica sellada y apriete el tornillo regulador para comprimir el volumen del medio hidráulico, creando una presión hidrostática uniforme.
Esta presión hace que los cilindros interior y exterior se deformen elásticamente, provocando la contracción del cilindro interior y la expansión del exterior.
A medida que los cilindros interior y exterior encajan firmemente con el eje y el cubo, el manguito extensible sigue comprimiéndose hasta que entra en contacto con el cubo y el eje para generar una presión de contacto positiva.
La carga se transmite entonces a través de la fuerza de fricción generada en la superficie de contacto. Cuando se afloja el tornillo regulador, la presión de la cámara hidráulica disminuye gradualmente hasta cero, y los cilindros interior y exterior vuelven rápidamente a su estado inicial de forma elástica, separando el manguito extensible del eje y el cubo.
De este modo, se consigue un desmontaje rápido del eje y del orificio del cubo.
El estado de funcionamiento se muestra en la siguiente figura.
Además de las ventajas de los manguitos expansibles mecánicos tradicionales, los manguitos expansibles hidráulicos también tienen sus propias características:
Instalación y desmontaje más rápidos.
Al comprimir el líquido para generar una alta presión hidrostática, el manguito hidráulico expansible entra en contacto con el cubo y el eje para transmitir la carga a través de la presión de contacto.
La presión hidráulica puede producirse con un solo tornillo, lo que hace que su eficacia de instalación y desmontaje sea al menos seis veces superior a la de los rodamientos de rodillos cónicos, como se muestra en la figura (a).
Gran precisión de posicionamiento.
Los casquillos expansibles mecánicos tradicionales generan una fuerza axial durante el preapriete, lo que afecta a la precisión del posicionamiento axial.
Por el contrario, los casquillos expansibles hidráulicos se basan en la presión de contacto generada por las superficies de contacto para transmitir el par de fricción y las cargas axiales, lo que no sólo mejora la precisión de posicionamiento axial, sino que también presenta ventajas inigualables en situaciones con elevados requisitos de precisión de posicionamiento axial, como se muestra en la figura (b).
Ahorro de espacio en dirección axial.
Al diseñar un extremo de brida que puede alojar tornillos de regulación y pistones, los manguitos expansibles hidráulicos rompen las limitaciones de la estructura convencional de manguitos expansibles y permiten la instalación y el desmontaje radiales, sin requerir espacio de funcionamiento axial para el manguito expansible, como se muestra en la figura (c).
Pequeña pulsación radial.
Los manguitos expansibles mecánicos tradicionales constan de un manguito interior y otro exterior con un cono, mientras que el manguito expansible hidráulico es una estructura completamente integrada, que reduce en gran medida la pulsación radial del cubo durante el funcionamiento, como se muestra en la figura (d).
A través de las anteriores ventajas y principios de funcionamiento, podemos reconocer que los manguitos hidráulicos expandibles tienen ventajas únicas en diseño, uso y desmontaje, haciéndolos insustituibles por los manguitos expandibles tradicionales.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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