کوپلینگ شفت یکی از رایج‌ترین عناصر ماشین است و در سیستم‌های انتقال قدرت بسیار مهم و پرکاربرد است. بنابراین، آنها در انواع برنامه‌ها و محیط‌های صنعتی استفاده می‌شوند.
در نتیجه، طراحان و مهندسان در طول سالیان، انواع مختلفی از کوپلینگ‌ها را برای شرایط و محیط‌های خدماتی خاص طراحی کرده‌اند.
این مقاله شما را با انواع مختلف کوپلینگ آشنا می‌کند و در مورد انتخاب گزینه مناسب برای نوع کاربرد شما بحث می‌کند.
کوپلینگ چیست؟
کوپلینگ وسیله‌ای مکانیکی است که شفت‌های مشابه یا غیر مشابه (شفت پایه دار – شفت هارد کروم) را در ماشین‌ها برای انتقال نیرو و حرکت به هم وصل می‌کند. معمولاً یک اتصال موقت است (اما در برخی موارد می تواند دائمی باشد) و می‌تواند برای سرویس یا جایگزینی حذف شود. یک کوپلینگ ممکن است صلب یا انعطاف پذیر باشد.
با توجه به در دسترس بودن طرح‌های بسیاری، تفاوت‌های فاحشی در ساخت و عملکرد دو نوع کوپلینگ مکانیکی وجود دارد. برخی از کوپلینگ‌ها می‌توانند بدون حرکت شفت به شفت‌ها متصل شوند، در حالی که اکثر آنها برای اتصال به حرکت شفت نیاز دارند.
در بیشتر موارد، کوپلینگ برخلاف چرخ دنده‌ها، جهت حرکت یا سرعت زاویه‌ای را تغییر نمی‌دهد. برخلاف کلاچ‌ها در اواسط کار نمی‌توان آن را وصل یا جدا کرد. کوپلینگ‌ها فقط می‌توانند گشتاور را در فواصل کوتاه منتقل کنند، برای مسافت‌های طولانی‌تر، درایوهای زنجیره‌ای و تسمه‌ها جایگزین‌های بهتری هستند. کوپلینگ‌ها اغلب با مجموعه‌های سربی اسکرو جفت می‌شوند تا محور پیچ را به صورت خطی به یک موتور متصل کنند.
کوپلینگ با حفظ یک اتصال قوی اما انعطاف پذیر همیشه بین دو شفت برای انتقال حرکت از یک شفت به شفت دیگر کار می‌کند. این کار را در تمام مقادیر بار و ناهماهنگی بدون اجازه هیچ حرکت نسبی بین دو شفت انجام می‌دهد.
اهداف استفاده از کوپلینگ
یک کوپلینگ شفت می‌تواند چندین عملکرد را در یک ماشین انجام دهد. طراحی ممکن است بیش از یکی از این ویژگی‌های اتصال را در عملکرد محصول در برنامه‌های پیشرفته گنجانده باشد. در ادامه به معرفی برخی از اهداف استفاده از کوپلینگ آشنا می‌شویم.
انتقال قدرت
هدف اصلی در بیشتر موارد، انتقال نیرو و گشتاور از یک شفت محرک به یک محور محرک است. برای مثال، یک کوپلینگ که یک موتور را به یک پمپ یا یک کمپرسور متصل می‌کند.
جذب شوک و لرزش
کوپلینگ شفت می‌تواند هرگونه ضربه یا ارتعاش را از عنصر محرک به عنصر رانده صاف کند. این ویژگی باعث کاهش سایش قطعات و افزایش طول عمر راه اندازی می‌شود.
کنترل هر گونه ناهماهنگی
ناهماهنگی بین شفت‌ها می‌تواند بخاطر اشتباهات اولیه نصب یا در طول زمان به دلایل دیگر ایجاد شود. اکثر کوپلینگ‌ها می‌توانند تا حدودی از ناهماهنگی (محوری، زاویه‌ای و موازی) بین شفت‌ها را کنترل کنند.
قطع جریان گرما
یک کوپلینگ شفت همچنین می‌تواند جریان گرما را بین شفت‌های متصل قطع کند. اگر محرک اصلی در حین کار تمایل به گرم شدن داشته باشد، ماشین آلات سمت محرک از قرار گرفتن در معرض این گرما محافظت می‌شود.
حفاظت از اضافه بار
کوپلینگ‌های ویژه‌ای که به عنوان کوپلینگ مکانیکی ایمنی اضافه بار شناخته می‌شوند با هدف حفاظت از اضافه بار طراحی شده‌اند. با تشخیص وضعیت اضافه بار، این کوپلینگ‌های محدود کننده گشتاور، اتصال بین دو شفت را قطع می‌کنند. آنها برای محافظت از ماشین‌های حساس یا می‌لغزند یا قطع می‌شوند.
انواع کوپلینگ
کوپلینگ‌ها دارای اشکال و اندازه‌های مختلف هستند. برخی از آنها برای برنامه‌های عمومی عالی کار می‌کنند، در حالی که برخی دیگر به صورت سفارشی برای سناریوهای واقعا خاص طراحی شده‌اند.
برای انتخاب آگاهانه، آگاهی از قابلیت‌ها و تفاوت‌های بین انواع مختلف کوپلینگ‌ها مهم است. در این بخش اطلاعاتی در مورد انواع کوپلینگ‌های زیر و نحوه کار آنها ارائه می‌شود.
کوپلینگ سفت و سخت
همانطور که از نام آن پیداست، یک کوپلینگ صلب اجازه حرکت نسبی کمی بین شفت‌ها را می‌دهد. هنگامی که تراز دقیق لازم است، مهندسان کوپلینگ‌های صلب را ترجیح می‌دهند.
هر کوپلینگ شفتی که بتواند هرگونه حرکت نامطلوب شفت را محدود کند، به عنوان کوپلینگ صلب شناخته می‌شود و بنابراین، یک اصطلاح چتری است که شامل کوپلینگ‌های خاص مختلف می‌شود. برخی از نمونه‌های این نوع کوپلینگ شفت عبارتند از کوپلینگ آستینی، فشاری و فلنجی.
هنگامی که یک کوپلینگ سفت و سخت برای اتصال دو شفت تجهیزات استفاده می‌شود، آنها به عنوان یک محور عمل می‌کنند. کوپلینگ‌های صلب در کاربردهای عمودی مانند پمپ‌های عمودی کاربرد دارند.
آنها همچنین برای انتقال گشتاور در کاربردهای با گشتاور بالا مانند توربین‌های بزرگ استفاده می‌شوند. آنها نمی‌توانند از کوپلینگ‌های انعطاف پذیر استفاده کنند، و از این رو، توربین‌های بیشتری در حال حاضر از کوپلینگ‌های صلب بین سیلندرهای توربین استفاده می‌کنند. این آرایش تضمین می‌کند که شفت توربین به عنوان یک روتور پیوسته عمل می کند.
کوپلینگ انعطاف پذیر
هر کوپلینگ شفتی که بتواند درجاتی از حرکت نسبی بین شفت‌های تشکیل دهنده اجازه دهد و ایزوله ارتعاش را فراهم کند، به عنوان کوپلینگ انعطاف‌پذیر شناخته می‌شود. اگر شفت‌ها همیشه به طور کامل تراز بودند و ماشین‌ها در حین کار حرکت یا ارتعاش نمی‌کردند، نیازی به کوپلینگ انعطاف پذیر نبود.
متأسفانه، ماشین‌ها در واقعیت اینگونه عمل نمی‌کنند و طراحان باید با تمام مسائل فوق در طراحی ماشین دست و پنجه نرم کنند. به عنوان مثال، ماشین‌های تراش CNC دارای دقت و سرعت بالایی برای انجام عملیات پردازش با سرعت بالا هستند. کوپلینگ‌های انعطاف پذیر می‌توانند عملکرد و دقت را با کاهش لرزش و جبران ناهماهنگی بهبود بخشند.
این کوپلینگ‌ها می‌توانند میزان سایش و پارگی ماشین‌ها را با نقص و دینامیک که تقریباً بخشی از هر سیستمی است کاهش دهند. به عنوان یک امتیاز اضافی، نصب آنها معمولاً آسان است و عمر کاری طولانی دارند.
"کوپلینگ انعطاف پذیر" نیز یک اصطلاح چتر است و بسیاری از کوپلینگ‌های خاص را تحت نام خود در خود جای می‌دهد. این کوپلینگ‌ها اکثریت انواع کوپلینگ‌های مورد استفاده امروزی را تشکیل می‌دهند. برخی از نمونه‌های محبوب کوپلینگ‌های انعطاف پذیر عبارتند از: کوپلینگ دنده، اتصال جهانی و کوپلینگ اولدام.
