بهمن
کوپلینگ شفت: تعریف، انواع، کاربردها
در این مقاله به طور کامل در مورد کوپلینگ شفت و انواع آن صحبت خواهیم کرد.
فهرست:
- کوپلینگ چیست
- کوپلینگ شفت
- اصول کارکرد
- موارد استفاده از کوپلینگ شفت
- انواع کوپلینگ
- مزایای کوپلینگ
کوپلینگ چیست؟
کوپلینگ به نوعی از دستگاه اطلاق میشود که معمولاً وظیفه اتصال دو شفت به یکدیگر به منظور انتقال نیرو را دارد. . کوپلینگ‌ها هم به صورت سفت و هم بصورت انعطاف پذیر هستند که انتخاب آن به دقت تراز و همچنین نیاز گشتاور بستگی دارد. شفت‌ها انواع مختلفی دارد که براساس نیاز و ابعاد و … آنها را انتخاب و از آنها استفاده میکنیم.
کوپلینگ شفت
کوپلینگ‌شفت به آن جزء مکانیکی گفته‌می‌شود که بیشتر به منظور اتصال دو شفت دوار استفاده میشود تا به شفت محرک برای انتقال نیرو کمک کند. کوپلینگ شفت معمولاً در ابزارهای مکانیکی مانند موتورها، پمپ ها، ژنراتورها و همچنین کمپرسورها استفاده میشود.
اصول کارکرد کوپلینگ شفت
کار یک دستگاه کوپلینگ معمولاً ساده و قابل فهم برای عموم (انسانهای غیر فنی) است. کار اصلی کوپلینگ‌شفت این است که دو شفت با قطرهای یکسان یا با قطرهای متفاوت را به یکدیگر متصل کند.
موتور وظیفه انتقال نیرو از سمت محرک و پروانه را بر عهده دارد. مهم است بدانید که کوپلینگ گرمای موتور را به سمت محرک منتقل نمی کند. کوپلینگ انعطاف پذیر به دو دسته تقسیم می شود که یکی فلزی و دیگری الاستومری است. انواع فلزی برای استفاده از قطعاتی که آزادانه در حال غلتیدن یا لغزش در برابر یکدیگر یا از طرف دیگرند، میباشند. به غیر از این مورد، تمام قطعات غیر متحرک خمیده شده اند، تا ناهماهنگی را بگیرند.
از سوی دیگر، انواع الاستومری مسئول به دست آوردن انعطاف پذیری از تمام عناصر غیر متحرک، لاستیک یا پلاستیکی هستند که وظیفه انتقال گشتاور در قسمت‌های فلزی را بر عهده دارند.
آیا محدوده ای برای اتصال هر دو شفت به یکدیگر توسط فرآیند کوپلینگ وجود دارد؟
هیچ محدودیتی وجود ندارد حتی اگر قطر شفت متفاوت باشد. مهم موتور سمت محرکه همراه با پروانه سمت راننده است. جذب‌کننده‌های کوپلینگ وظیفه جذب ضربه و همچنین لرزش حاصل از انتقال را بر عهده دارند. این به محافظت از اجزای اطراف در برابر آسیب کمک میکند.
موارد استفاده از کوپلینگ‌شفت
کوپلینگ‌شفت کاربردهای مختلفی دارد که در زیر توضیح داده‌شده‌است.
- برای اتصال شفت واحدهایی، که به صورت جداگانه مانند موتور و ژنراتور تولید میشوند.
- در صورت شناسایی عدم تراز بودن هر یک از شفت‌ها، استفاده میشود.
- انعطاف مکانیکی را فراهم میکند.
- انتقال بارهای شوک را جذب میکند.
- در برابر بارهای بیش از حد محافظت میکند.
15 نوع مختلف کوپلینگ
انواع مختلفی از کوپلینگ‌ها وجود دارد که بر اساس نیاز مورد استفاده قرار می‌گیرند:
- کوپلینگ سفت و سخت
- کوپلینگ آستینی یا موف
- کوپلینگ موف شکاف دار
- کوپلینگ فشاری
- کوپلینگ نوع پین بوش
- کوپلینگ فلنج
- کوپلینگ دنده‌ای
- کوپلینگ انعطاف‌پذیر
- کوپلینگ یونیورسال
- کوپلینگ دیافراگمی
- جفت اولدام
- کوپلینگ دمی
- کوپلینگ سیال
- کوپلینگ سرعت متغیر
- کوپلینگ سرعت ثابت
کوپلینگ سفت و سخت
این کوپلینگ زمانی استفاده میشود که دو شفت وجود دارد و با همدیگر هم سو و هم راستا هستند. این کوپلینگ ها فقط در تراز نزدیک مناسب هستند. به عنوان مثال کوپلینگ موف، کوپلینگ اسپلیت موف و کوپلینگ فلنج از نمونه‌های شناخته‌شده، هستند.
کوپلینگ آستینی یا موف
کوپلینگ موف یا آستینی به یکی از ساده‌ترین نوع کوپلینگ‌های سفت گفته‌می‌شود که معمولاً از چدن ساخته‌می‌شوند.
ساخت کوپلینگ آستین یا کلاف
کوپلینگ موف متشکل از یک شفت، پیچ، آستین یا کلاهک است، و دارای یک استوانه توخالی با قطر داخلی همان ابعاد شفت است. این نوع کوپلینگ‌ها بر روی انتهای دو شفت که ثابت هستند سوار میشوند، پس از آن پیچ‌ها (آلن‌ها) می‌بایست محکم شوند.
انتقال نیرو در این گونه کوپلینگ‌ها با استفاده از یک شفت به شفت دیگر با استفاده از کلید و آستین انجام میشود. بسیار ضروری است که بدانیم تمام عناصر باید به اندازه کافی قوی باشند تا بتوانند گشتاور را منتقل کنند.
کوپلینگ موف شکاف دار
هر دو انتهای شفت با استفاده از یک پیچ به یکدیگر متصل می شوند که بنابراین پیچ ها در داخل شفت‌ها سفت میشود. معمولاً یک سر موف از پایین ثابت شده‌است، در حالی که انتهای دیگر آن است که باید به شفت وصل شود. هر دو انتها با استفاده از پیچ و مهره در کنار هم نگه داشته می شوند.
این کوپلینگ برای جلوگیری از خرابی کاملاً مناسب است و در سرعت‌های بالا نیز به طور گسترده استفاده می شود. برای مونتاژ یا جداسازی کوپلینگ نیازی به تغییر موقعیت هیچ یک از محورها نیست.
کوپلینگ فشاری
گیره یا کوپلینگ فشاری معمولاً به عنوان کوپلینگ اسپلیت موف نیز شناخته‌می‌شود. در این گونه از کوپلینگ‌ها، قسمت سفت شونده از دو نیمه ساخته‌شده‌است که سپس به یکدیگر پیچ می شوند. هر دو نیمه آن از چدن ساخته‌شده‌است و بنابراین با استفاده از پیچ و مهره به یکدیگر متصل میشوند.
کوپلینگ نوع پین بوش
کوپلینگ پین بوش‌شده به کوپلینگی گفته می شود که بیشتر برای انحراف موازی جزئی، ناهماهنگی زاویه‌ای یا هر نوع ناهماهنگی محوری هر یک از دو شفت استفاده میشود. این نوع کوپلینگ یک نسخه اصلاح‌شده از کوپلینگ فلنج صلب است. این کوپلینگ شامل دو نیمه است که معمولاً توسط پین با پوشش پلاستیکی به هم پانچ میشوند.
به نظر می رسد فاصله ای در حدود 5 میلی متر در قسمت های هر دو نیمه کوپلینگ وجود دارد و هیچ اتصال سفت و سختی در داخل آنها وجود ندارد.
کوپلینگ فلنج
کوپلینگ فلنجی به کوپلینگی گفته می شود که معمولاً از دو فلنج چدنی تشکیل شده‌است که در انتهای هر شفت به طور اجباری ثابت میشود. دو فلنج با هم به همراه سایر پیچ ها به منظور تکمیل کوپلینگ پیچ می شوند. کوپلینگ فلنجی کوپلینگی است که دو لوله را به صورت ترکیبی مهر و موم شده به هم متصل میکند.
یکی از فلنج ها دارای یک قسمت برجسته است در حالی که فلنج دیگر دارای یک فرورفتگی مشابه است.
این ویژگی کمک می کند تا شفت را در یک خط قرار دهید تا تراز صحیح را حفظ کند. این دو فلنج با استفاده از مهره‌ها و همچنین پیچ و مهره ها به هم متصل میشوند. این کوپلینگ ها آنهایی هستند که معمولاً برای تحت فشار قرار دادن سیستم های لوله کشی استفاده میشوند. همچنین، این کوپلینگ ها در بارهای سنگین به کار می روند، از این رو در محورهای بزرگ بسیار سودمند هستند.
3 نوع مختلف کوپلینگ فلنجی
- کوپلینگ فلنج بدون محافظ
- کوپلینگ فلنج محافظت شده
- کوپلینگ فلنج دریایی
کوپلینگ دنده‌ای
کوپلینگ چرخ دنده ای به عنوان یک نسخه اصلاح شده از کوپلینگ فلنجی می باشد که به دلیل اندازه بزرگتر دندان ها می تواند گشتاور بالایی را منتقل کند. در این نوع کوپلینگ شفت، فلنج‌ها و توپی به‌جای هر بخش منفرد به‌عنوان یک کوپلینگ فلنج، به‌صورت جداگانه با هم مونتاژ میشوند.
در طول ساخت، هر مفصل دارای نسبت داخلی 1:1 همراه با یک جفت دنده خارجی است. و جفت دنده محدود به انحراف زاویه ای حدود 0.01-0.02 اینچ به صورت موازی و همچنین در زاویه 2 درجه است.
کوپلینگ‌های چرخ دنده و همچنین اتصالات یونیورسال آنهایی هستند که برای کاربردهای مشابه استفاده میشوند. اینها آن دسته از کوپلینگ‌هایی هستند که بیشتر در کاربردهای سنگین استفاده میشوند، جایی که لازم است انتقال گشتاور بالاترین باشد.
کوپلینگ انعطاف‌پذیر
کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیر کوپلینگ هایی هستند که برای اتصال دو شفت استفاده میشوند که هم ناهماهنگی جانبی و هم زاویه‌ای دارند و شامل کوپلینگ نوع پین بوش، کوپلینگ جهانی، کوپلینگ اولدام، کوپلینگ دنده، کوپلینگ زیر، کوپلینگ فکی، کوپلینگ دیافراگمی و غیره می‌باشد.
کوپلینگ یونیورسال
کوپلینگ یونیورسال به نام کوپلینگ هوک نیز شناخته‌می‌شود و هنگامیکه محورهای دو شفت در هر زاویه کوچکی متقاطع باشند، استفاده میشود. شیب هر دو محور کاملاً ثابت است، در حالی که عملاً زمانی که حرکت از یک شفت به شفت دیگر منتقل می شود، این شیب تغییر می کند.
اتصال یونیورسال به طور گسترده در انتقال قدرت استفاده میشود. کوپلینگ یونیورسال به کوپلینگی گفته‌می‌شود که گیربکس را به دیفرانسیل هر نوع خودرویی منتقل میکند. در چنین مواردی، اکثراً هر دو اتصال یونیورسال در هر انتها استفاده میشود. یکی از آنها در انتهای میل پروانه به گیربکس و دیگری در انتهای دیگر دیفرانسیل استفاده میشود.
کوپلینگ دیافراگمی
کوپلینگ‌های دیافراگمی به عنوان یکی از بدون روغن کاری‌ترین کوپلینگ‌ها شناخته میشوند که در ماشین آلات توربو با کارایی بالاتر، انتقال گشتاور و همچنین ناهماهنگی سرویس دهی در شفت تجهیزات استفاده میشود.
این نوع کوپلینگ، گشتاور را از قطر خارجی به قطر داخلی و سپس از قطر داخلی به قطر خارجی منتقل میکند.
کوپلینگ‌های دیافراگمی کوپلینگ‌هایی هستند که از یک صفحه یا یک سری صفحات برای انواع اعضای انعطاف پذیر استفاده می‌کنند.
کوپلینگ دیافراگمی، کوپلینگی است که امکان ناهماهنگی زاویه ای، محوری یا موازی را فراهم میکند. این کوپلینگ ها در جایی استفاده می شوند که به نظر می رسد گشتاور و همچنین سرعت بالاتر مورد نیاز است.
کوپلینگ‌های دمی به کوپلینگ‌هایی گفته می شود که به عنوان یکی از انعطاف پذیرترین کوپلینگ ها همراه با سرهای کوپلینگ دوقلو که با عنوان هاب معرفی می شوند، شناخته می شوند. این کوپلینگ ها دارای استحکام پیچشی عالی برای انتقال دقیق سرعت، موقعیت زاویه ای و گشتاور هستند. اینها کوپلینگ هایی هستند که معمولاً از فولاد ضد زنگ ساخته می شوند و بنابراین در هر جایی که موقعیت با دقت بالا نیاز است، مورد استفاده قرار می گیرند.
مزایای کوپلینگ فک
- قادر به تحمل ناهماهنگی زاویه ای و همچنین بارهای واکنشی ناشی از ناهماهنگی است.
- گشتاور بالا.
- مقاومت شیمیایی بالا و همچنین قابلیت مرطوب کنندگی.
جفت اولدام
کوپلینگ اولدهام به آن دسته از کوپلینگ هایی گفته می شود که هنگام استفاده از دو شفت، استفاده می شوند و دارای ناهماهنگی جانبی هستند. قسمت میانی این مدل با استفاده از پین هایی که بر روی فلنج ها و همچنین قطعات شناور نصب می شوند، ثابت می شود. دو مؤلفه مختلف سرعت وجود دارد که در نتیجه ناهماهنگی جانبی شفت که در هنگام چرخش آنها تنظیم می شود، یافت میشوند.
کوپلینگ دمی
کوپلینگ‌های دمی به کوپلینگ‌هایی گفته‌می‌شود که به عنوان یکی از انعطاف پذیرترین کوپلینگ ها همراه با سرهای کوپلینگ دوقلو که با عنوان هاب معرفی‌می‌شوند، شناخته‌می‌شوند. این کوپلینگ‌ها دارای استحکام پیچشی عالی برای انتقال دقیق سرعت، موقعیت زاویه ای و گشتاور هستند. اینها کوپلینگ هایی هستند که معمولاً از فولاد ضد‌زنگ ساخته‌می‌شوند و بنابراین در هر جایی که موقعیت با دقت بالا نیاز است، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مزایای کوپلینگ فک
- قادر به تحمل ناهماهنگی زاویه ای و همچنین بارهای واکنشی ناشی از ناهماهنگی است.
- گشتاور بالا.
- مقاومت شیمیایی بالا و همچنین قابلیت مرطوب کنندگی.
کوپلینگ سیال
کوپلینگ سیال به کوپلینگ هیدرولیکی گفته‌می‌شود که به نظر می‌رسد وسیله‌ای هیدرودینامیکی باشد که به منظور انتقال نیروی مکانیکی چرخشی از طریق شتاب و همچنین کاهش سرعت سیال هیدرولیک استفاده میشود. این کوپلینگ شامل یک پروانه است که روی شفت محرک به عنوان ورودی و یک متحرک روی شفت محرک به عنوان خروجی یافت میشود. پروانه به عنوان یک پمپ عمل میکند که در آن متحرک به عنوان یک توربین عمل میکند.
در پروانه ای که در نزدیکی محور خود قرار دارد، جزء مماسی یکی از سرعت مطلق است که به نظر می رسد کمتر باشد. در حاشیه نزدیک، مولفه مماسی دارای سرعت مطلق است که به نظر می رسد بسیار بالاتر است و بنابراین در حالی که پروانه شتاب می‌دهد، سرعت سیال افزایش می‌یابد.
با افزایش سرعت، انرژی جنبشی نیز افزایش می‌یابد. سیال همچنین با سرعت بالاتری از پروانه خارج می شود که به تیغه های متحرک برخورد میکند، انرژی خود را منتقل میکند و با سرعت کم از متحرک جدا میشود.
مزایای کوپلینگ
کوپلینگ ها مزایای مختلفی دارند که تقریباً همه باید درباره آنها بدانند.
- طرح ها معمولاً پیچیدگی کمتری دارند
- جذب بالا به دلیل خطاهای نصب در محورهای سمت رانندگی
- انتقال نیرو
- ارتعاش را جذب می کند
- عدم انتقال حرارت از موتور در سمت درایو