انواع کوپلینگ صلب و انعطاف پذیر به همراه تعریف کامل هر کدام
در این مقاله از سایت دوار ماشین پارس ما به تعریف کامل انواع کوپلینگ ها به همراه تصاویر خواهیم پرداخت, که انواع اصلی آن عبارت است از :
کوپلینگ (coupling) وسیله ای است که برای اتصال دو شفت به منظور انتقال قدرت , به طور معمول کوپلینگ ها در حین عملکرد به شفت ها اجازه ی جدا شدن نمی دهند گرچه کوپلینگ های محدود کننده ی گشتاور می توانند زمانی که میزان گشتاور از حدی بالاتر برود دچار لغزش و یا جدایی شوند .
کوپلینگ صلب
انواع کوپلینگ صلب (rigid coupling) قطعه‌ای است که برای اتصال دو شافت در یک موتور و یا سیستم مکانیکی استفاده می‌شود. انواع کوپلینگ صلب می‌تواند برای اتصال دو سیستم جداگانه، مانند یک موتور و یک ژنراتور و یا برای ایجاد اتصال در یک سیستم واحد مورد استفاده قرار گیرد. همچنین یک کوپلینگ صلب می‌تواند در میان شافت‌ها اضافه شود و برای کاهش شوک و سایش در نقطه اتصال شافت‌ها به کار رود .
کوپلینگ انعطاف پذیر
انواع کوپلینگ انعطاف پذیر (flexible couplings) برای انتقال گشتاور از یک شافت به شافت دیگر هنگامی که دو شافت کمی ناهمتراز باشند، استفاده می‌شوند. کوپلینگ انعطاف پذیر می‌توانند میزان ناهمترازی تا ۳ درجه و اندکی ناهمترازی موازی را در خود جای دهند. علاوه بر این می‌توانند برای میرایی ارتعاش یا کاهش نویز استفاده شوند.
برای اتصال شافت در یک ماشین، مکانیک‌ها می‌توانند بین کوپلینگ انعطاف‌پذیر (flexible coupling) و صلب انتخاب کنند. در حالی که یونیت‌های انعطاف‌پذیر امکان کمی حرکت بین شافت را ایجاد میکنند، کوپلینگ‌های صلب موثر‌ترین انتخاب برای تنظیم دقیق و نگه‌داری ایمن هستند. با تنظیم دقیق دو شافت و نگه‌داری محکم آن‌ها در محل، کوپلینگ‌های صلب به افزایش راندمان و افزایش عمر دستگاه کمک میکنند. این کوپلینگ‌های صلب در دو طرح اولیه موجود هستند تا نیازهای کاربردهای متفاوت را پوشش دهند .
تصویر
انواع کوپلینگ صلب عبارت است از :
کوپلینگ غلافی
کوپلینگ غلافی (sleeve couplings) ارزان‌ترین و ساده‌ترین نوع کوپلینگ صلب هستند که از یک قطعه لوله‌ای تشکیل شده‌اند که اندازه قطر داخلی آن با شافت برابر است. غلاف بر روی شافت می‌لغزد؛ به طوری که در وسط کوپلینگ به هم می‌رسند. تعدادی پیچ تنظیم (set screws) را باید به صورتی سفت کرد که روی شافت‌ها را لمس کنند و آن‌ها را در محل قرار دهند، بدون این که از تمام کوپلینگ رد شوند .
کوپلینگ غلافی از یک لوله (pipe) تشکیل شده است که داخل آن با تلرانس مورد نیاز بر اساس اندازه شافت پرداخت شده است. بر اساس کاربرد کوپلینگ برای انتقال گشتاور با استفاده از یک خار، یک شیار خار در داخل آن ایجاد می‌شود. برای قفل کردن کوپلینگ در محل خود، دو سوراخ رزوه شده ایجاد شده است. کوپلینگ‌های غلافی همچنین با عنوان کوپلینگ جعبه‌ای (box couplings) نیز شناخته می‌شوند. در این حالت انتهای شافت‌ها با هم کوپل و مماس و به وسیله یک غلاف پوشیده می‌شوند .
کوپلینگ گیره‌ای
کوپلینگ گیره‌ای (clamped couplings) یا کوپلینگ‌های فشاری (compression couplings) نوعی کوپلینگ صلب به صورت دو تکه هستند که در دو طرف شافت‌ها با هم درگیر می‌شوند تا یک غلاف تشکیل دهند. کوپلینگ‌های گیره‌ای نسبت به مدل غلافی انعطاف‌پذیری بیش‌تری نشان می‌دهند و می‌توانند برای شافت‌هایی که در محل ثابت می‌شوند به کار روند. کوپلینگ‌های گیره‌ای معمولا به اندازه کافی بزرگ هستند؛ به طوری که پیچ می‌تواند از تمام کوپلینگ عبور کند و وارد نیمه دوم شود تا از نگه‌داری ایمن اطمینان حاصل شود.
کوپلینگ فلنجی
کوپلینگ فلنجی (flanged couplings)، کوپلینگ‌های صلبی هستند که برای بارهای سنگین و یا تجهیزات صنعتی طراحی شده‌اند. کوپلینگ‌های فلنجی از غلاف‌های کوتاهی تشکیل شده‌اند که توسط یک فلنج عمود بر آن تشکیل شده‌اند. بر روی هر شافت یک کوپلینگ قرار می‌گیرد و بنابراین دو فلنج روبروی هم قرار می‌گیرند؛ سپس تعدادی پیچ یا پیچ و مهره را می‌توان در فلنج‌ها نصب و آن‌ها را محکم نمود. به دلیل اندازه و دوام، می‌توان از یونیت‌های فلنجی برای تراز کردن شافت قبل از اتصال آن‌ها به یک‌دیگر استفاده کرد. کوپلینگ‌های صلب زمانی به کار می‌روند که نیاز به تراز دقیق شافت باشد؛ بنابراین ناهمترازی شافت‌ها باعث کاهش کارایی و عمر کوپلینگ می‌شود .
انواع کوپلینگ های انعطاف‌پذیر
کوپلینگ فلنجی بوش پین
کوپلینگ فلنجی بوش پین (bush pin flange coupling) از نوع انعطاف‌پذیر و برای دو شافت با اندکی ناهمترازی مناسب است . این نوع کوپلینگ دارای پین است و با پیچ و مهره کوپل می‌شود. بوش‌های لاستیکی و یا چرمی بر روی پین‌ها استفاده می‌شوند. کوپلینگ دارای دو نیمه با ساختمان متفاوت است. پین‌ها به وسیله مهره به یک فلنج محکم می‌شوند و بر روی فلنج دیگر شل نگه داشته می‌شوند. این کوپلینگ برای اتصال شافت‌هایی با یک ناهمترازی کوچک موازی، ناهمترازی زاویه‌ای و یا انحراف محوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این کوپلینگ، بوش لاستیکی شوک و ارتعاش ناشی از کارکرد را جذب می‌کند. این نوع کوپلینگ بیشتر برای کوپل کردن موتورهای الکتریکی و ماشین‌آلات استفاده می‌شوند .
کوپلینگ میله ای
کوپلینگ میله ای (beam coupling) که به عنوان کوپلینگ هلیکال (helical coupling) نیز شناخته می‌شود، نوعی کوپلینگ انعطاف‌پذیر برای انتقال گشتاور بین دو شافت است که امکان ناهمترازی زاویه‌ای، فاصله موازی و حتی حرکت محوری یک شافت نسبت به دیگری را فراهم می‌کند. این طرح از یک قطعه یک‌تکه استفاده می‌کند و انعطاف‌پذیری خود را با برداشتن ماده و ایجاد یک میله مارپیچ انعطاف‌پذیر به وجود می‌آورد. از آن‌جایی که کوپلینگ میله‌ای یک تکه ساخته می‌شود، لقی که در برخی کوپلینگ‌های چند تکه وجود دارد را از خود نشان نمی‌دهد. یکی دیگر از مزایای استفاده از کوپلینگ تمام ماشین شده، امکان افزودن ویژگی‌هایی به محصول همراه با حفظ یکپارچگی قطعه است .
تغییرات در زاویه هلیکال باعث ایجاد تغییرات در قابلیت‌های ناهمترازی و همچنین دیگر ویژگی‌های عمل‌کردی مانند ظرفیت گشتاور و سختی پیچشی می‌شود. حتی ممکن است چند نقطه شروع در یک مارپیچ وجود داشته باشند . مواد استفاده شده برای ساخت کوپلینگ میله‌ای همچنین باعث کارایی و مناسب بودن آن برای کاربردهای خاص مانند مواد غذایی، پزشکی و هوا فضا تاثیر می‌شود. متریال مورد استفاده معمولا آلیاژ آلومینیوم و استنلس استیل است. کاربردهای معمول شامل انکدر (encoders) شافت و کنترل حرکت برای ربات می‌شود.
کوپلینگ سرعت ثابت
کوپلینگ سرعت ثابت (constant-velocity couplings) هر چقدر که زاویه اتصال تغییر کند، سرعت چرخش شافت خروجی با شافت ورودی برابر است . انواع مختلفی از کوپلینگ‌های سرعت ثابت یا CV وجود دارد: اتصال آرزپا (Rzeppa joint)، مفصل کاردان دوبل (double cardan joint) و کوپلینگ تامپسون (Thompson coupling) .
کوپلینگ دیافراگمی
کوپلینگ دیافراگمی (diaphragm couplings) نوعی کوپلینگ انعطاف‌پذیر هستند که از میان یک قطعه قرقره‌ای یا فاصله انداز، گشتاور را از قطر خارجی یک صفحه انعطاف‌پذیر به قطر داخلی آن و سپس از قطر داخلی به خارجی انتقال می‌دهند. تغییر شکل یک صفحه یا مجموعه‌ای از صفحات از I.D. به O.D. باعث جبران ناهم‌ترای می‌شود .
کوپلینگ دیسکی
کوپلینگ دیسکی (disc couplings) نوعی کوپلینگ انعطاف‌پذیر هستند که گشتاور را از یک پیچ راننده به یک پیچ رانده شده که به صورت مماس بر روی یک دایره مشترک قرار دارند انتقال می‌دهند. گشتاور از طریق یک سری دیسک‌های نازک استنلس استیل که در یک بسته مونتاژ شده‌اند بین پیچ‌ها منتقل می‌شود. ناهمترازی به وسیله تغییر شکل ماده بین پیچ‌ها انجام می‌شود .
کوپلینگ سیالی
کوپلینگ سیالی (fluid coupling) یا کوپلینگ هیدرولیک (hydraulic coupling) یک وسیله هیدرودینامیک است که برای انتقال توان مکانیکی دوار به کار می‌رود .
کوپلینگ دنده‌ای
کوپلینگ دنده‌ای (gear coupling) یک دستگاه مکانیکی است که برای انتقال گشتاور بین دو شافت غیر هم‌راستا به کار می‌رود. این کوپلینگ از یک اتصال انعطاف‌پذیر متصل به هر شافت تشکیل شده است. این دو مفصل توسط یک شافت سوم به نام هرزگرد یا اسپیندل (spindle) به هم متصل می‌شوند. هر مفصل از یک جفت چرخ‌دنده داخلی/خارجی با نسبت دنده ۱:۱ تشکیل می‌شود. کناره دنده‌ها و قطر بیرونی چرخ‌دنده خارجی دارای تاج هستند تا ناهمترازی بین دو چرخ‌دنده (gear) را پوشش دهند. از نظر مکانیکی، چرخ‌دنده‌ها معادل با هرزگرد دوار با پروفایل اصلاح شده می‌باشند. به دلیل اندازه نسبتا بزرگ دندانه‌ها، به آن‌ها چرخ‌دنده گفته می‌شود .
کوپلینگ دنده‌ای و مفصل‌های یونیورسال (universal joints) دارای کاربردهای مشابهی هستند. کوپلینگ‌های دنده‌ای دارای دانسیته گشتاور بالاتری نسبت به مفصل‌های یونیورسال هستند و مناسب برای یک فضای محدود طراحی شده‌اند؛ در حالی که مفصل‌های یونیورسال دارای انتقال ارتعاش پایین‌تری هستند. حد دانسیته گشتاور در مفصل‌های یونیورسال به وسیله سطح مقطع قطعه صلیبی و یوغ محدود می‌شود. دنده‌های چرخ‌دنده در یک کوپلینگ دنده‌ای دارای لقی بالایی هستند که امکان وجود ناهمترازی زاویه‌ای را فراهم می‌کند. لقی بیش از حد می‌تواند به ارتعاش کمک کند . به طور کلی کوپلینگ‌های دنده‌ای دارای ناهمترازی زاویه‌ای محدودی هستند؛ به این معنی که زاویه اسپیندل نسبت به محور شافت‌های متصل ۴-۵ درجه است. مفصل‌های یونیورسال امکان ناهمترازی بالاتر را فراهم میکنند .
کوپلینگ شبکه ای
کوپلینگ شبکه ای یا گرید (grid coupling) یا کوپلینگ ارتجاعی (resilient coupling) از دو هاب شافت، یک شبکه فنر فلزی و یک کیت درپوش دو تکه تشکیل شده است. گشتاور بین دو هاب شافت از طریق المان شبکه فنر فلزی منتقل می‌شود . مانند کوپلینگ‌های چرخ‌دنده‌ای و دیسکی، کوپلینگ‌های شبکه‌ای دارای تراکم گشتاور بالایی هستند. مزیت کوپلینگ‌های شبکه‌ای در مقابل کوپلینگ‌های چرخ‌دنده‌ای و یا دیسکی، توانایی المان‌های فنری کوپلینگ برای جذب و پخش کردن پیک ضربه در طول زمان است. این کار باعث کاهش مقدار بارهای پیک شده و اندکی قابلیت میرایی ارتعاش ایجاد می‌کند. یک وجه منفی طراحی کوپلینگ شبکه‌ای این است که توانایی کار با ناهمترازی آن محدود است .
کوپلینگ هیرت
کوپلینگ هیرت (Hirth joints) نوعی کوپلینگ انعطاف‌پذیر هستند که از دنده‌های شعاعی تشکیل شده‌اند که به وسیله شیارهای فرزکاری شده یا تراش‌کاری شده در وجه انتهایی یک شافت استوانه‌ای ایجاد می‌شوند .
کوپلینگ اولدهام
کوپلینگ اولدهام (Oldham coupling) نوعی کوپلینگ انعطاف‌پذیر دارای سه دیسک است که یکی با ورودی و یکی با خروجی کوپل می‌شود و یک دیسک میانی توسط زبانه و شیار به دو دیسک اول متصل می‌شود. زبانه و شیار در یک طرف عمود بر زبانه و شیار در طرف دیگر است. دیسک میانی حول مرکز خود هم‌سرعت با شافت‌های ورودی و خروجی می‌چرخد. مرکز آن در هر چرخش دو بار یک مدار دایره‌ای را در اطراف نقطه میانی بین شافت‌های ورودی و خروجی طی می‌کند. اغلب از فنرها برای کاهش لقی مکانیزم استفاده می‌شوند. مزیت این نوع اتصال در مقایسه با دو مفصل یونیورسال، اندازه جمع و جور آن است .
اتصال رگ
مفصل های رگ (rag joints) معمولا در مکانیزم فرمان و سیستم انتقال قدرت (drive trains) استفاده می‌شوند. زمانی که بر روی یک سیستم انتقال قدرت استفاده می‌شوند، گاهی اوقات به عنوان گیباس (giubos) شناخته می‌شوند .
اتصال یونیورسال
اتصال یونیورسال (universal joint) یا کوپلینگ یونیورسال (universal coupling) یا اتصال کاردان (Cardan joint) نوعی کوپلینگ است که امکان خم شدن اتصال را در هر راستا فراهم می‌کند .
کوپلینگ مغناطیسی
کوپلینگ مغناطیسی (magnetic coupling) از نیروهای مغناطیسی برای انتقال توان از یک شافت به دیگری بدون تماس استفاده می‌کند، این امکان جدایی کامل محیط‌ها را فراهم می‌کند .
انواع کوپلینگ انعطاف‌پذیر
- کوپلینگ آکاردئونی (bellows coupling): لقی کم
- کوپلینگ الاستومری (elastomeric coupling)
- کوپلینگ دونات (donut coupling)
- کوپلینگ عنکبوتی (spider coupling) یا کوپلینگ آرواره‌ای (jaw coupling)
- کوپلینگ جیسلینگر (Geislinger coupling)
- کوپلینگ زنجیر غلتکی (roller chain) و کوپلینگ چرخ زنجیری (sprocket coupling)
- کوپلینگ اشمیت (Schmidt coupling)
کوپلینگ آکاردئونی (bellows coupling): لقی کم
کوپلینگ الاستومری (elastomeric coupling)
کوپلینگ دونات (donut coupling)
کوپلینگ عنکبوتی (spider coupling) یا کوپلینگ آرواره‌ای (jaw coupling)
کوپلینگ جیسلینگر (Geislinger coupling)
کوپلینگ زنجیر غلتکی (roller chain) و کوپلینگ چرخ زنجیری (sprocket coupling)
کوپلینگ اشمیت (Schmidt coupling)
طراحی و ساخت کوپلینگ ها
همانطور که گفتیم کوپلینگ ها انواع مختلف دارند. در طراحی و ساخت انواع کوپلینگ پارامتر های متعددی ایفای نقش میکنند که مهمتری این پارامتر ها در ذیل آورده می شوند:
- محدودیت های محیطی که کوپلینگ در آن مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال کوپلینگی که قرار باشد در پروانه کشتی مورد استفاده گردد به دلیل شرایط محیطی خاص محدودیت هایی طراحی بوجود می آورد.
- سرعت و گشتاوری که قرار است کوپلینگ (coupling) انتقال دهد. گفته شد یکی از کارایی های کوپلینگ انتقال گشتاور و سرعت زاویه ای مشخص است بنابر این میزان این پارامتر در طراحی و ساخت کوپلینگ تاثیر گزار خواهد بود.
- تلرانس پارامتر هایی نظیر میزان و نوع انحراف می تواند در انتخاب نوع کوپلینگ تعیین کننده باشد.
بازرسی با مایع نافذ DPT – LPI – PT در تست غیر مخرب NDT و بسیاری از عوامل دیگر که با در نظر گرفتن این پارامترها و محدودیت های ایجادی، کوپلینگ مناسب طراحی میگردد. طراحی کوپلینگ عموما شامل میزان گشتاور و سرعت زاویه ای ، متریال کوپلینگ ( فلنچ ، هاب ، اسپشسر ، شیمز و …) ، میزان حداکثر انحراف و لقی مجاز ، تعیین ابعادی ( قطر دو شفت متصل شده ، قطر و طول کوپلینگ )رو … می باشد و در کتابچه فنی کوپلینگ عموما آورده شده است .
تمامی خدمات بالانس کوپلینگ توسط شرکت دوار ماشین پارس انجام می گردد . برای تماس با ما و دیدن توضیحات بیشتر اینجا کلیک کنید .