کوپلینگ چیست؟

کوپلینگ وسیله ای است که برای اتصال دو شفت به یکدیگر برای انتقال نیرو استفاده می شود. کوپلینگ ها با توجه به دقت تراز و گشتاور مورد نیاز صلب یا انعطاف پذیر هستند.

کوپلینگ شفت چیست؟

کوپلینگ شفت یک جزء مکانیکی است که دو شفت دوار مانند محور محرک و محور متحرک را به منظور انتقال نیرو به هم متصل می کند. در موتورها، پمپ ها، ژنراتورها و کمپرسورها استفاده می شود.

کوپلینگ شفت چگونه کار می کند؟

همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است می توانید دو شفت را با کوپلینگ به یکدیگر متصل کنید. مشکلی نیست اگر قطر شفت متفاوت باشد.

طبق تصویر بالا، موتور بخش محرک و پروانه بخش متحرک است.

کوپلینگ گرمای موتور و غیره را به قسمت متحرک منتقل نمی کند.

کوپلینگ ضربه و ارتعاش ناشی از انتقال را جذب می کند، این به محافظت از اجزای مجاور در برابر آسیب کمک می کند.

چرا از کوپلینگ شفت استفاده می شود؟

در زیر برخی از متداول ترین دلایل استفاده از کوپلینگ شفت آورده شده است:

1. برای اتصال شفت های واحدهایی که به طور جداگانه تولید می شوند مانند موتور و ژنراتور استفاده می شود.

2. برای ناهمترازی شفت ها

3. برای انعطاف پذیری مکانیکی

4.  بارهای ناگهانی از یک شفت به شفت دیگر را جذب می کند

5. محافظت در برابر اضافه بار

انواع کوپلینگ

• کوپلینگ صلب
• کوپلینگ غلافی
• کوپلینگ گیره ای یا اسپلیت – ماف یا فشاری
• کوپلینگ فلنجی
• کوپلینگ انعطاف پذیر
• کوپلینگ بوش پین
• کوپلینگ یونیورسال
• کوپلینگ اولدهام
• کوپلینگ دنده ای
• کوپلینگ حلزونی
• کوپلینگ آرواره ای
• کوپلینگ دیافراگمی
• کوپلینگ سیال یا هیدرولیکی
• کوپلینگ سرعت ثابت
• کوپلینگ سرعت متغیر

1) کوپلینگ صلب

کوپلینگ صلب زمانی استفاده می شود که دو شفت کاملا هم تراز باشند. این کوپلینگ ها فقط در تراز نزدیک مناسب هستند. مانند کوپلینگ غلافی یا ماف، کوپلینگ اسپلیت – ماف، کوپلینگ فلنجی

2) کوپلینگ غلافی یا ماف

کوپلینگ ماف یا غلافی ساده ترین نوع کوپلینگ صلب است که از چدن ساخته شده است.

ساخت:

کوپلینگ ماف از یک شفت، خار، غلاف یا ماف و یک استوانه توخالی تشکیل شده است که قطر داخلی آن با شفت یکسان است. با کمک یک خار سر قلابی روی انتهای دو شفت متصل می شود.

انتقال نیرو از یک شفت به شفت دیگر توسط یک خار و یک غلاف انجام می شود. لازم است که تمام المان ها باید به اندازه کافی قوی باشند تا گشتاور را منتقل کنند.

3) کوپلینگ گیره ای یا اسپلیت – ماف

در این نوع کوپلینگ، ماف یا غلاف دو نیم شده و به هم پیچ می شود. این نیمه ها از چدن ساخته شده اند و توسط پین یا پیچ و مهره به یکدیگر متصل می شوند.

هر دو سر شفت به یکدیگر متصل هستند و یک خار در جای خار شفت ها تعبیه شده است. یک سر ماف از زیر ثابت و سر دیگر آن از بالا متصل می شود. هر دو توسط پیچ و مهره به هم متصل می گردند.

این کوپلینگ به طور گسترده در سرعت های بالا استفاده می شود. برای سرهم کردن یا جداسازی کوپلینگ نیازی به تغییر موقعیت شفت نیست.

4) کوپلینگ فلنجی

از دو فلنج چدنی تشکیل شده است که در سر هر شفت متصل می شود. دو فلنج با پیچ و مهره به هم متصل می شوند تا درایو کامل شود.

یکی از فلنج ها دارای قسمت برآمده و فلنج دیگر دارای یک فرورفتگی است. سر فلنج ها در کنار هم قرار می گیرند تا بدون ایجاد مقاومت در ماده ای که از آنها عبور می کند، تراز شوند.

این کمک می کند تا شفت را در یک خط قرار دهید و تراز را حفظ کنید. این دو فلنج با پیچ و مهره به هم متصل می شوند.کوپلینگ های فلنجی معمولا در سیستم های لوله کشی تحت فشار و همچنین برای بارهای سنگین استفاده می شوند. از این رو، روی شفت های بزرگ بسیار مفید است.

سه نوع مختلف کوپلینگ فلنجی عبارتند از:

1. کوپلینگ فلنجی نوع بدون حفاظ

2. کوپلینگ فلنجی نوع حفاظ دار

3. کوپلینگ فلنجی نوع دریایی

5) کوپلینگ انعطاف پذیر

برای اتصال دو شفت که هم انحراف افقی و هم زاویه ای دارند استفاده می شود. مانند کوپلینگ بوش پین، کوپلینگ یونیورسال، کوپلینگ اولدهام، کوپلینگ دنده ای، کوپلینگ حلزونی، کوپلینگ آرواره ای، کوپلینگ دیافراگمی.

6) کوپلینگ بوش پین

این نوع کوپلینگ برای انحراف خفیف موازی ، انحراف زاویه ای یا انحراف محوری دو شفت استفاده می شود. کوپلینگ بوش پین مدل اصلاح شده کوپلینگ فلنجی صلب است. از دو نیمه تشکیل شده است که از نظر ساختاری متفاوت هستند و از پیچ و مهره هایی که با عنوان پین شناخته می شوند و بوش های لاستیکی روی پین ها استفاده می شود.

فاصله 5 میلی متری بین وجه های دو نیمه کوپلینگ وجود دارد. هیچ ارتباط صلبی بین آنها و درایو از طریق لاستیک های فشرده و بوش های چرم وجود ندارد.

7) کوپلینگ یونیورسال

کوپلینگ یونیورسال به نام کوپلینگ هوک نیز شناخته می شود. زمانی استفاده می شود که دو محور شفت با یک زاویه کم یکدیگر را قطع می کنند. شیب دو شفت می تواند ثابت باشد، اما در عمل، زمانی که حرکت از یک شفت به شفت دیگر منتقل می شود، تغییر می کند.

مفصل یونیورسال در شکل بالا نشان داده شده است. این کوپلینگ ها به طور گسترده ای در انتقال نیرو استفاده می شوند. کوپلینگ یونیورسال در انتقال نیرو از گیربکس به دیفرانسیل خودرو به کار می رود. در این موارد از دو کوپلینگ یونیورسال در هر انتها استفاده می شود. یکی در انتهای محور پروانه به گیربکس و یکی در انتهای دیگر آن به دیفرانسیل.

کوپلینگ یونیورسال همچنین برای انتقال نیرو به اسپیندل های مختلف ماشین های حفاری و ماشین های فرز استفاده می شود.

8) کوپلینگ اولدهام

کوپلینگ اولدهام در مواردی استفاده می شود که دو شفت دارای انحراف جانبی هستند. شکل زیر کوپلینگ اولدام را نشان می دهد. طبق شکل، از دو فلنج A و B با شکاف ها و یک قسمت شناور میانی E با دو زبانه T1 و T2 تشکیل شده است.

قسمت میانی با استفاده از پین هایی که بر روی فلنج ها و بخش های شناور قرار دارند نصب می شود. زبانه T1 در فلنج A قرار می گیرد و امکان حرکت به جلو و عقب را فراهم می کند و T2 در فلنج B قرار می گیرد و امکان حرکت عمودی قطعات را فراهم می کند.

این دو جز منجر به تنظیم انحراف جانبی شفت در حین چرخش آن ها می شود.

9) کوپلینگ دنده ای

کوپلینگ دنده ای یک نسخه اصلاح شده از کوپلینگ فلنجی است. کوپلینگ های دنده ای به دلیل اندازه بزرگ دندانه ها می توانند گشتاور بالایی را منتقل کنند. در این نوع کوپلینگ، به‌جای اینکه یک قطعه به‌عنوان کوپلینگ فلنجی استفاده شود، فلنج و توپی به ‌صورت جداگانه سوار می‌شوند.

در ساختمان آن، هر مفصل دارای یک جفت دنده داخلی و خارجی با نسبت 1:1 است. کوپلینگ دنده اس محدود به انحراف هایی در حدود 0.01-0.02 اینچ در موازی و 2 درجه در زاویه ای است.

کوپلینگ دنده ای و اتصالات یونیورسال برای کاربردهای مشابه استفاده می شود. آن ها بیشتر در کارهای سنگین مورد استفاده قرار می گیرند که در آن انتقال گشتاور باید زیاد باشد.

10) کوپلینگ حلزونی

این کوپلینگ ها دارای سختی پیچشی عالی برای انتقال دقیق سرعت، موقعیت زاویه ای و گشتاور هستند. معمولا از فولاد ضد زنگ ساخته می شوند. این کوپلینگ ها در مواردی که نیاز به موقعیت یابی با دقت بالا است استفاده می شود.

کوپلینگ حلزونی از دیواره های نازک تشکیل شده است و دارای انعطاف پذیری جزئی، انحراف زاویه ای، محوری یا موازی است. هاب ها به زیر کوپلینگ جوش داده شده اند. این کوپلینگ ها دارای بالاترین سختی پیچشی در بین سایر کوپلینگ های سروو موتور هستند.

11) کوپلینگ آرواره ای

این کوپلینگ برای انتقال نیرو و همچنین درکنترل حرکت استفاده می شود. کوپلینگ آرواره ای برای انتقال گشتاور طراحی شده است و در عین حال لرزش های سیستم را کاهش می دهد و انحراف را تنظیم می کند، که این از سایر قطعات در برابر آسیب محافظت می کند.

کوپلینگ آرواره ای از دو هاب فلزی و یک رابط میانی الاستوپلاست به نام المان تشکیل شده است که با نام “اسپایدر” نیز شناخته می شود.

12) کوپلینگ دیافراگمی

کوپلینگ‌ های دیافراگمی یکی از کوپلینگ ‌های بدون روغن کاری هستند که در توربوماشین‌ها با کارایی بالا استفاده می‌شوند و گشتاور را انتقال می‌دهند و به انحراف بین شفت ها کمک می‌کنند.

این نوع کوپلینگ گشتاور را از قطر خارجی به قطر داخلی و سپس از قطر داخلی به قطر خارجی منتقل می کند.

کوپلینگ دیافراگمی از یک یا یک سری صفحات برای اعضای انعطاف پذیر استفاده می کند. این کوپلینگ امکان انحراف زاویه ای، محوری یا موازی را فراهم می کند. در مواردی که گشتاور بالا و سرعت بالا مورد نیاز است استفاده می شود.

13) کوپلینگ سیال

کوپلینگ سیال به عنوان کوپلینگ هیدرولیک نیز شناخته می شود. یک دستگاه هیدرودینامیکی است که برای انتقال نیروی مکانیکی دوار از طریق شتاب و کاهش سرعت سیال هیدرولیک استفاده می شود. شامل یک پروانه در محور محرک (ورودی) و یک رانر روی محور متحرک (خروجی) است. پروانه به عنوان یک پمپ و رانر به عنوان یک توربین عمل می کند.

در نزدیک محور پروانه، مولفه مماسی سرعت مطلق کم است. جایی نزدیک آن مولفه مماسی سرعت مطلق زیاد است، بنابراین وقتی پروانه شتاب می گیرد سرعت سیال افزایش می یابد.

افزایش سرعت، انرژی جنبشی را نیز افزایش می دهد. سیال با سرعت زیاد از پروانه خارج می شود، به تیغه های رانر برخورد می کند، انرژی خود را منتقل می کند و با سرعت کم از رانر خارج می شود.