کوپلینگ چیست ؟ و انواع آن کدام است؟

What is the couplings? And types What is it?

معرفی کوپلینگ و انواع آن:

انگیزه هاي اولیه براي ساخت كوپلینگ را بايد در چرخ ها جستجو كرد. در حقیقت اگر چرخ نبود، نیاز به ساخت چنین قطعه اي قرنها به تعویق مي افتاد.

ماشین آلات دوار معمولاً يا محرك هستند مانند الكتروموتور، توربین گاز، توربین بخار و موتورهاي احتراق داخلي و… و يا متحرك مانند كمپرسور، پمپ، دمنده، هواكش، همزن و … انتقال قدرت از ماشین محرك به متحرك نیز از طریق قطعاتي نظیر كوپلینگ، كلاچ، تسمه، چرخ دنده، زنجیر و غیره انجام مي شود كه هر یك از آنها، با توجه به نوع ماشین در شرایط خاص خود مورد استفاده قرار مي گیرند.

بنابراين كوپلینگ ها يكي از سیستم هاي انتقال قدرت مكانیكي می باشند كه گشتاور را از شفت ماشین محرك به متحرك منتقل می كنند.

كوپلینگ ها بر اساس ساختمان و اجزایشان، به دو دسته اصلی كوپلینگ های صلب و انعطاف پذير تقسیم می شوند:

كوپلینگ های صلب طوری طراحی شده اند كه نمی توانند هیچگونه ناهمراستایی شفت ها را تحمل كنند. اما كوپلینگ های انعطاف پذیر می توانند تا حدودی ناهم محوری ها را تحمل كنند و به شفت ها اجازه حركت به سمت جلو و عقب را در راستای محوری یا شعاعی بدهند. نوع كوپلینگ ها با توجه به كاربردشان در دستگاه مورد نظر انتخاب می شود. همچنین می بایست به طور صحیحی تنظیم شوند تا از عمر مفید و انتقال قدرت موثر آنها اطمینان حاصل شود. در غیر این صورت ممكن است، بیرینگ ها یا شفت ماشین دچار سایش شده و آسیب ببیند.

به منظور برقراری انتقال قدرت از ماشین محرك به متحرك توسط كوپلینگ ها، می بایست هر دو شفت متحرك و محرك با تلرانس قابل قبولی در يك راستا قرار گیرند. لذا قبل از اتصال دو شفت توسط كوپلینگ می بایست هم راستایی آن ها مورد بررسی قرار گیرد. زمانی كه به هر دلیلی، كوپلینگ ماشين محرك و متحرك در یك راستا قرار نگرفته باشند، اصطلاحا ناهم راستایی یا نا هم محوری رخ داده است. ناهم راستایی معمولا به علل مختلفي نظیر جابه جایی فوندانسون ماشين، برخورد تصادفی ماشین با قسمت های دیگر، انبساط گرمایی، شل شدن مهره هاي نگهدارنده، انبساط و انقباض دستگاه و نگهدارنده ها و زنگ زدن سیم ها رخ مي دهد و موجب كاهش بازده ماشین ، تخریب سریع قطعات ماشین ، افزایش اتلافات انرژی ، افزایش ارتعاشات ، داغ كردن ياتاقانها و وقوع بسیاري خرابي های پیش بيني نشده مي شود.

با توجه به موقعیتی كه محور شفت های ماشین متحرك و محرك نسبت به هم دارند، سه نوع وضعيت ناهمراستایی به وجود مي آيد:

ناهم راستايي موازي يا آفست، ناهم راستايي زاويه اي يا angular و ناهم راستايي تركیبي، كه در واقع تركیبي از ناهم راستايي هاي موازي و زاويه اي مي باشد. هر كدام از اين ناهمراستايي ها عوارض خاصي را در ماشین به وجود مي آورند.

تحقیقات نشان مي دهد كه علت 60 درصد از خرابي ماشین آلات در كشورهاي صنعتي ناهمراستایی مي باشد، همچنین در كشور ما هزینه هاي ناشي از ناهم راستایی حدود صدها میلیون دلار در سال است.

کوپلینگ ها اجزایی از ماشین هستند که حرکت و توان را از انتهای یک محور دریافت و به محور دیگر منتقل می کنند. در کوپلینگ ها قطع ارتباط بین محور محرک و متحرک وجود ندارد.

در تمام قسمت های یک کارخانه فولاد، وجود قابلیت اطمینان و کارایی و راندمان بالای ماشین آلات و تجهیزات ضرورت دارد. کوپلینگ ها، به عنوان قطعات انتقال اساسی نیز از این قاعده در نیاز به کیفیت بالاتر و دقیق تر برای تجهیزات و ماشین آلات کارخانه فولاد مستثنی نیستند.

در ساده ترین تعریف، هدف یک کوپلینگ انتقال حرکت دورانی از یک شافت (محور) به محور دیگر است.

کوپلینگ ها برای اتصال دو شافت (محور) جهت انتقال گشتاور در کاربردهای متنوع، استفاده می شوند. می توان از کوپلینگ جهت اتصال دو قسمت مانند یک موتور و یک ژنراتور استفاده نمود و یا از آن جهت ایجاد یک خط طولانی از طریق اتصال محورهای با طول استاندارد 6 متر تا 8 متر توسط کوپلینگ استفاده نمود. علاوه بر این، کوپلینگ ها قادر به انتقال بارهای فشاری محوری بین ماشین آلات و هر گونه رشد محوری که ممکن است به دلیل درجه حرارت بالا رخ دهد، می باشند. کوپلینگ ها یا صلب هستند و یا جهت جبران ناهمراستایی محورها، انعطاف پذیر ساخته می شوند. همچنین می توانند ضربه های بارگذاری و ارتعاش را کاهش دهند. طیف گسترده ای از کوپلینگ های محور به صورت تجاری در دسترس هستند، از یک کوپلینگ انگشتی ساده گرفته تا کوپلینگی که نیاز به یک روش طراحی پیچیده با استفاده از چرخ دنده ها یا دیسک های مایع و غیره دارد.

با این حال دو نوع کوپلینگ اصلی وجود دارد که عبارتند از:

 (الف) کوپلینگ های صلب  و (ب) کوپلینگ های انعطاف پذیر.

الف- کوپلینگ های صلب (سخت)

معرفی کوپلینگ های صلب:

این نوع کوپلینگ ها جهت اتصال دو محور کاملا هم راستا در تجهیزاتی که در آن ها هم محوری دقیق دو محور ضروری و قابل دسترس است استفاده می شود لازم به ذکر است که هر گونه عدم تقارن محوری در این نوع کوپلینگ ها خرابی های سریع را در اثر تنش های بالا به دنبال دارد.

کوپلینگ های صلب برای محورهایی استفاده می شود، که ناهمراستایی ندارند. با توجه به اینکه این کوپلینگ ها نمی توانند، هیچ گونه انحراف یا عدم همراستایی محورهایی را که توسط آن ها (کوپلینگ صلب) به یکدیگر متصل شده اند را جبران نمایند، بنابراین محورها می بایست از تراز جانبی و زاویه ای خوبی برخوردار باشند.

کاربرد کوپلینگ های صلب در مقایسه با نوع انعطاف پذیر آن کمتر است. کوپلینگ صلب قادر به جبران ناهمراستایی محورها نیست و بنابراین در مواردی کابرد دارد که محورها دارای تراز جانبی و زاویه ای دقیقی باشند. وجود هرگونه ناهمراستایی میان محورها سبب ایجاد تنش های بالا و افزایش بار های تکیه گاهی می شود.

کوپلینگ های صلب معمولاً در جاهایی کاربرد دارند که دارای محرک عمودی باشند. کوپلینگ های صلب نه تنها حرکت دورانی را از محرک (که معمولاً یک موتور الکتریکی است) به عضو چرخان سیستم منتقل می کند، بلکه هر حرکت محوری (بالا و پایین) که بین دو قسمت از تجهیزات یک سیستم اتفاق می افتد، نیز توسط کوپلینگ های صلب بین آن ها انتقال می یابد. به خاطر سخت بودن کوپلینگ های صلب، تجهیزاتی که از این نوع کوپلینگ ها جهت انتقال حرکت استفاده می کنند، می بایست کاملاٌ هم محور بوده و از تراز محوری دقیقی برخوردار باشند، و هیچ انحرافی در این خصوص پذیرفتنی نیست.

با توجه به اینکه کوپلینگ های صلب محور تجهیزات را به طور مستقیم به محور موتور متصل می نمایند، این انتقال حرکت هیچ گونه بار محوری (فشار محوری) به موتور وارد نمی کند. وزن قطعات محوری و چرخان می بایست توسط یک یاتاقان طولی ویژه در موتور یا پشتیبان موتور در نظر گرفته شود. اگر از یک استندموتور با یاتاقان طولی استفاده نمی شود، موتور می بایست متناسب با وزن عناصر چرخان و بار محوری انتخاب و طراحی گردد.

کوپلینگ های صلب، تماماً از مواد فلزی ساخته شده اند. این ویژگی، امکان استفاده از کوپلینگ ها در دماهای بالا، سرعت های بالا، فضاهای محلول و محرک های با اسب بخار بالا را فراهم می سازد. به طور کلی کوپلینگ های صلب، به دلیل برخورداری از یک طرح ساده ی نیرومند، قادر به انتقال قدرت بیشتری در مقایسه با کوپلینگ های انعطاف پذیر در همان اندازه و ابعاد هستند، ولی این ویژگی جز در اسب بخارهای بالا، یک مزیت به شمار نمی رود.

دسته بندی انواع کوپلینگهای صلب (سخت):

1-1کوپلینگ های پوسته ای (شکاف دار):

در این نوع کوپلینگها ، دو نصفه پوسته با فشار پیچها روی محور بسته شده و گشتاور چرخشی بوسیله اصطکاک به محور منتقل می گردد. هردو محور با خار انطباقی به پوسته متصل می شوند ، مونتاژ این کوپلینگها آسان است ولی فقط امکان انتقال قدرت بین دو محور هم قطر را میسر می سازد. این نوع کوپلینگ انتقال گشتاورهای کم را امکان پذیر می نماید.

رایج ترین طرح کوپلینگ های صلب، نوع شکاف دار آن است. شکاف کوپلینگ در امتداد خط مرکزی محور است.

در مورد کوپلینگ های صلب شکاف دار، تنظیمات با استفاده از شیم (صفحه تراز) یا یک ابزار مخصوص که عنصر چرخان را بلند می کند، انجام می شود. هنگامی که عنصر در محل مناسب قرار می گیرد، پیچ و مهره های کوپلینگ صلب، بر اساس مقادیر گشتاور توصیه شده، بسته شده اند. از صفحات تنظیم در کوپلینگ های صلب، برای تنظیم مناسب موقعیت عمودی استفاده می شود.

 2-1 کوپلینگ های فلنچی (لبه دار): 

سطح بیرونی بوش لغزشی مخروطی بوده و لذا در اثر محکم کردن پیچها اتصال فشاری و اصطکاک کافی بین فلنچ و بوش برقرار می گردد. دو محور در این اتصال بایستی کاملاً همراستا باشند ، مونتاژ و دمونتاژ این نوع کوپلینگ به آسانی انجام می شود.

نوع فلانچ دار (لبه دار) کوپلینگ های صلب نیز در دسترس است. ساختار و پیکربندی این کوپلینگ ها از دو کوپلنگ لبه دار که به یکدیگر پیچ شده اند، بهره برده است و ممکن است دارای یک جداکننده نیز باشد تا امکان برداشتن یک آب بند (کاسه نمد) مکانیکی را فراهم نماید.

بر اثر طراحی و نصب مناسب فلانچ های پیچ شده، امکان انتقال گشتاور محرک از طریق وجود اصطکاک کافی حاصل از تماس فلانچ ها، امکان پذیر می گردد. در این حالت، چفت های (پیچ و مهره) فلانچ در معرض تنش های برشی حاصل از گشتاور قرار نمی گیرند.

کوپلینگ های فلانچی پرکاربردترین نوع کوپلینگ در میان کوپلینگ های صلب بوده و شامل دو فلانچ است که توسط خار و پیچ و مهره بر روی محور نصب می شوند. مهم ترین مواردی که بایستی در طراحی این نوع کوپلینگ ها مد نظر قرار بگیرد، (1) طرح پیچ ها ، (2) طرح هاب ها (توپی ها) ، (3) طرح کلی و ابعاد کوپلینگ است.

3-1 کوپلینگ های غلافی :

یکی از ساده ترین انواع کوپلینگ های صلب ، کوپلینگ های غلافی هستند که از یک پوسته لوله ای (استوانه ای شکل) تشکیل شده اند که با استفاده از شیارهای خاردار تعبیه شده بر روی آن، به محور متصل می شوند. غلاف، گشتاور را از یک محور به محور دیگر انتقال می دهد. معمولاً خارهای اضافی بر روی کوپلینگ طراحی شده و به منظور تسهیل در انتقال گشتاور، طراحی مناسب غلاف و خار حائز اهمیت است. طرح شیار معمولاً بر اساس تنش های برشی و تکیه گاهی صورت می گیرد.

4-1 کوپلینگ های غلافی با پین مخروطی :

انتقال گشتاور از یک محور به محور دیگر توسط پین ها انجام می شود.

5-1 کوپلینگ های گیره ای :

 کوپلینگ های نوع گیره ای الزاماً شامل دو تکه نیم استوانه هستند که با استفاده از چفت ها در دو طرف محورها با یکدیگر کوپل (جفت) می شوند.

6-1 کوپلینگ های رینگی نوع فشاری :

 این نوع کوپلینگ شامل دو مخروط که بر روی محورها با هم کوپل شده اند و یک غلاف که بر روی مخروط ها سوار می شود، است. برای کشیدن مخروط ها به سمت یکدیگر از سه عدد چفت (پیچ و مهره) استفاده شده است و با استفاده از گوه، بین محورها و غلاف بیرونی محکم شده اند.

ب- کوپلینگ های انعطاف پذیر

معرفی کوپلینگ های انعطاف پذیر:

کوپلینگ های انعطاف پذیر در انواع مختلف تجاری در دسترس هستند که هر یک برای شرایط کاری خاصی مناسب می باشند این نوع کوپلینگ ها می توانند عدم تقارن محوری شعاعی و زاویه ای را بین محور محرک و متحرک تحمل کنند.

کوپلینگهای انعطاف پذیر چهار وظیفه اصلی بر عهده دارند :

1- انتقال گشتاور و سرعت از محرک به متحرک

2- خنثی و مستهلک کردن ارتعاشات

3-جبران نامیزانیها

4-تاثیر بر فرکانس طبیعی سیستم

دسته بندی انواع کوپلینگهای انعطاف پذیر :

1-2 کوپلینگ توربوفلکس

این کوپلینگ از دو فلنچ و یک قطعه واسطه که اکثراً یک محور تو خالی می باشد تشکیل شده است. گشتاور چرخشی توسط واشر فنری منتقل می گردد و به کمک آن مقداری جابجایی محوری و زاویه ای میسر می شود. این نوع کوپلینگ توانایی تحمل نیروهای شعاعی زیاد ( مانند نیروهای اعمال شده به غلتکهای دستگاه نورد ) را دارا می باشد.

2-2 کوپلینگ شبکه ای (فالک)

در این نوع کوپلینگ ، گشتاور از طریق یک فنر انعطاف پذیر به شیارهای فولادی روی کوپلینگ انتقال می یابد و بین دو نیمه کوپلینگ کمی فاصله وجود دارد که تا حدی نامیزانی محوری را جبران نموده و قابلیت تحمل بارهای ناگهانی سبک را بدلیل وجود فنریت پیچشی را بوجود می آورد. استفاده از محفظه و گریسکاری برای این کوپلینگ لازم است.

3-2 کوپلینگ های زنجیری

کوپلینگ زنجیری از دو چرخ زنجیر تشکیل شده است که توسط یک زنجیر دو ردیفه به یکدیگر متصل می گردند بدلیل وجود کمی لقی بین اجزاء زنجیر ، این نوع کوپلینگ مقادیر کم نامیزانی زاویه ای ، محوری و شعاعی را تحمل می کند. جهت طولانی شدن عمر کاری ، دندانه های چرخ زنجیرها سخت کاری می گردد.

کوپلینگ بایستی گریسکاری شده و درون یک محفظه بسته پر از گریس قرارداده شود.

4-2 کوپلینگ های چرخ دنده ای

کوپلینگ چرخ دنده ای از دو توپی متصل به چرخ دنده تشکیل شده که یک بوش هزار خاری آنها را به یکدیگر متصل می کند. بدلیل وجود لقی بین دنده ها و همچنین خاصیت عملکرد کشویی امکان جذب نامیزانی های دورانی ، زاویه ای و محوری را دارا می باشد. قابلیت انتقال توانهای زیاد در مقایسه با سایر انواع کوپلینگ ( به نسبت ابعاد و وزن ) از مشخصات کوپلینگ چرخ دنده ای است. مقدار نامیزانی مجاز و ظرفیت انتقال بار به شکل و لقی  و زاویه فشار دنده ها بستگی دارد.

5-2 کوپلینگ فکی

کوپلینگ فکی یکی از متداولترین انواع کوپلینگهای انعطاف پذیر است که با استفاده از یک ضربه گیر الاستومری از انتقال ارتعاش و ضربه جلوگیری نموده و نامیزانیهای محور را جذب می نماید. این نوع کوپلینگ علیرغم حجم و ابعاد کم قابلیت انتقال توانهای بالا را دارا بوده و در طرحهای متنوع جهت کاربردهای عادی و اختصاصی استفاده می شود. مقدار سختی عضو الاستومری ، دمای کاری ، مقاومت شیمیایی و صلبیت پیچشی آن بسته به شرایط عملکرد تعیین می گردد.

معمولاً درجه حرارت کاری این نوع کوپلینگ در محدوده 40- تا 120 درجه سانتیگراد می باشد. توپی های کوپلینگهای فکی معمولاً از فولاد یا چدن ساخته می شوند.

6-2 کوپلینگ رولکس

اصلی ترین ویژگی این نوع کوپلینگ قابلیت انعطاف زیاد در جهت دورانی و جلوگیری از انتقال ضربه و ارتعاش می باشد.

7-2 کوپلینگ های آکارد ئونی

قابلیت تحمل نامیزانیهای زاویه ای و محوری و جذب ارتعاشات پیچشی مهمترین ویژگی این کوپلینگ است.

8-2 کوپلینگ های پارافلکس (چرخی)

این نوع کوپلینگ ضمن تحمل ناهمراستایی محوری و زاویه ای قابلیت جذب ارتعاشات پیچشی را نیز دارا می باشد.

مشحصه های کوپلینگ برای طراحی مناسب عبارتند از:

ظرفیت انتقال گشتاور

حداقل و حداکثر قطر سوراخ کوپلینگ

طریقه نصب

نامیزانی مجاز

محدوده حداکثر سرعت مجاز

انعطاف پذیری جسم

قابلیت کار در محیط های با دمای بالا ، روغنی و صلبیت پیچشی کافی.

ایران آتونیکس آمادگی لازم جهت فروش و ارائه انواع کوپلینگ های فلزی و پلاستیکی در قطر های متنوع را اعلام می دارد. جهت دریافت مشاوره رایگان هم اکنون با ما تماس بگیرید.