انواع کوپلینگ ها
در تمامی صنایع، برای انتقال گشتاور و قدرت از یک موتور به موتور دیگر، از کوپلینگ‌ها استفاده می‌شود. این کوپلینگ‌ها وظیفه دارند قدرت، گشتاور و سرعت یک محور یا شفت (یعنی محور محرک) را به محور دیگر (محور متحرک) منتقل کنند. به علت وجود مشکلاتی مانند انحراف محوری، انحراف شعاعی و انحراف زاویه‌ای، انواع مختلفی از کوپلینگ‌ها طراحی و ساخته شده‌اند تا این مشکلات را حل کنند.
دسته‌بندی کوپلینگ‌ها بر اساس کارایی و ویژگی‌های آنها:
۱. کوپلینگ‌های صلب (Rigid Couplings)
۲. کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیر (Flexible Couplings)
این دسته‌بندی کوپلینگ‌ها، به مهندسان طراح کمک می‌کند تا با مشاهده یک کوپلینگ، توانایی تشخیص نوع آن بر اساس مشکلاتی مانند انحراف محوری، انحراف شعاعی و انحراف زاویه‌ای را داشته باشند. این تنوع در انواع کوپلینگ‌ها، به ارائه‌ی راه‌حل‌های متنوع برای مشکلات انتقال قدرت و گشتاور کمک می‌کند و در نهایت به بهبود عملکرد و کارایی صنایع کمک می‌کند.
علت تنوع زیاد در انواع کوپلینگ
مشکلاتی که در عمل برای برقراری ارتباط بین دو محور به وجود می‌آید، باعث شده تا انواع مختلفی از کوپلینگ‌ها برای حل این مشکلات طراحی و ساخته شوند. این مشکلات شامل انحراف محوری، انحراف شعاعی و انحراف زاویه‌ای می‌شود که در شکل زیر مشاهده می‌شوند.
- انحراف محوری (Axial Misalignment): در این مشکل، محورها در یک امتداد قرار دارند اما در جهت محوری دارای فاصله هستند. این انحراف معمولاً به علت تغییرات دمایی محورها و انقباض و انبساط طولی آنها به وجود می‌آید. برخی از کوپلینگ‌ها توانایی تحمل و خنثی‌سازی این مشکل را دارند.
- انحراف شعاعی (Radial Misalignment): در این مشکل، محورها در یک امتداد نیستند و یا در حین عملکرد فاصله شعاعی بین آنها ایجاد می‌شود. بزرگترین مشکلی که می‌تواند کوپلینگ‌ها را دچار اشکال کند، این انحراف شعاعی است زیرا تعداد کمی از کوپلینگ‌ها قادر به غلبه بر این مشکل هستند.
- انحراف زاویه‌ای (Angular Misalignment): در این مشکل، محورها نسبت به یکدیگر دارای زاویه هستند یا در حین عملکرد این انحراف به وجود می‌آید. هرچقدر انحراف زاویه‌ای بیشتر باشد، اتلاف انرژی انتقالی بین دو کوپلینگ افزایش می‌یابد.
این مشکلات و تنوع در شرایط کاری و نیازهای مختلف صنایع، منجر به طراحی و ساخت انواع مختلفی از کوپلینگ‌ها شده است. هر کدام از این انواع کوپلینگ‌ها با مدل‌ها و اندازه‌های مختلفی برای حل این مشکلات استفاده می‌شوند. این تنوع در انواع کوپلینگ‌ها، به بهبود عملکرد و کارایی صنایع کمک می‌کند و باعث بهبود ارتباط بین محورها و کاهش اتلاف انرژی می‌شود.
انواع کوپلینگ
با توجه به مشکلات شرح داده شده، می‌توان دو دسته‌بندی خیلی کلی برای کوپلینگ‌ها را در نظر گرفت: کوپلینگ‌های صلب و کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیر
حتماً برای شما هم این سوال پیش آمده است که تفاوت این دو دسته اصلی کوپلینگ چیست؟
الف: کوپلینگ‌های صلب
کوپلینگ‌های غیر انعطاف پذیر کمترین توانایی تحمل انحرافات را دارند. معمولاً از مواد پلیمری برای ساخت آنها استفاده نمی‌شود و قابلیت جذب ارتعاشات را ندارند. البته در نظر داشته باشید ممکن است یک مدل کوپلینگ صلب توانایی تحمل یک مدل انحراف (معمولاً انحراف محوری) را داشته باشد.
1- کوپلینگ فلنچی (Flanged Coupling)
این کوپلینگ تقریباً پرکاربردترین نوع کوپلینگ می‌باشد چون به نسبت قیمت مناسب آن توانایی انتقال گشتاورهای زیادی را دارد.
2- کوپلینگ پوسته‌ای یا غلافی (Sleeve Coupling)
این نوع کوپلینگ شامل یک قطعه پوسته‌ای است که دو محور را به هم متصل می‌کند و با سفت کردن پیچ‌ها، کوپلینگ و دو محور به یکدیگر چسبیده و امکان انتقال گشتاور فراهم می‌شود.
۳- کوپلینگ موف (Muff Coupling)
این نوع کوپلینگ می‌تواند یکپارچه یا دوپارچه باشد. در شکل، یک کوپلینگ گیره ای دوپارچه و پایین آن یک کوپلینگ گیره ای یکپارچه را مشاهده می‌کنید.
۴- کوپلینگ مخروطی (Tapered Coupling)
این نوع کوپلینگ از دنده‌های مخروطی برای انتقال نیرو استفاده می‌کند.
۵- کوپلینگ دندانه‌ای (Hirth Coupling)
کوپلینگ‌های دندانه‌ای از دندانه‌های هرمی یا مربعی برای انتقال نیرو استفاده می‌کنند.
۶- کوپلینگ زنجیری (Chain Coupling)
توپی‌های شماره ۱ و ۲ توسط زنجیر به یکدیگر محکم می‌شوند و سپس مجموعه را در داخل قاب قرار می‌دهند تا مجموعه را از آلودگی محافظت کنند.
ب: کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیر
1- کوپلینگ فلنچی بوش دار لاستیکی (bush pin type flange coupling)
این کوپلینگ مشابه کوپلینگ فلنچی ساده است با این تفاوت که در یک طرف آن از لاستیک‌هایی استفاده می‌کنند که این لاستیک‌ها ابتدا در سوراخ‌های توپی داخل می‌گردند و پس از سفت کردن پیچ‌های آن، در داخل سوراخ‌ها محکم می‌شوند.
2-کوپلینگ دنده‌ای (gear coupling)
این کوپلینگ‌ها نیز مشابه کوپلینگ‌های فلنچی ساده بوده با این تفاوت که
به جای خار و شیار خار در توپی‌ها، از دنده‌های داخلی و خارجی برای انتقال نیرو استفاده شده است.
در بعضی از این مدل کوپلینگ های دنده ای به جای فلنچ از یک حلقه با دنده‌های داخلی استفاده می‌شود، این حلقه ممکن است از جنس فلز و یا غیرفلزی باشد.
3- کوپلینگ دیسکی (disc coupling)
در کوپلینگ های دیسکی یک دیسک فلزی مابین دو فلنچ پیچ می‌شود.
در شکل زیر دیسک مابین دو توپی قرار می‌گیرد و توسط پیچ‌های به یکدیگر متصل می‌شوند.
درنظر داشته باشید نصف پیچ ها یک سمت دیسک را به یک توپی و نصف دیگر، سمت دیگر دیسک را به توپی دیگر متصل می‌کنند تا انعطاف‌پذیری لازم را پیدا کنند.
4- کوپلینگ رشته‌ای (grid coupling) یا کوپلینگ ارتجاعی (resilient coupling)
در شکل زیر یک کوپلینگ رشته ای را مشاهده می کنید، توپی‌ها توسط رشته فنری فولادی آبی رنگ به یکدیگر اتصال پیدا می‌کنند و توسط قاب‌های بیرونی محافظت می‌شوند.
5- کوپلینگ امگا (omega coupling) یا کوپلینگ الاستومری (elastomeric coupling)
کوپلینگ الاستومری از یک قطعه الاستومری انعطاف‌پذیر برای انتقال نیرو بین دو توپی استفاده می‌کند.
6- کوپلینگ میله‌ای (beam coupling) یا کوپلینگ مارپیچ (helical coupling)
این کوپلینگ در شکل زیر نشان داده شده است و محل نصب پیچ‌های سفت‌کننده محور بر روی کوپلینگ با رنگ قهوه‌ای نشان داده شده است.
7- کوپلینگ آرواره‌ای (jaw coupling) یا کوپلینگ عنکبوتی (spider coupling)
در شکل زیر یک کوپلینگ عنکبوتی در حالت باز شده را مشاهده می‌کنید.
8- کوپلینگ جیسلینگر (geislinger coupling)
کوپلینگ جیسلینگر برای انتقال قدرت بسیار زیاد مورد استفاده قرار می گیرد، یک محور با اتصال هزارخار به توپی متصل شده و توپی دیگر با پیچ به قسمت بیرونی کوپلینگ متصل می‌شود، فنرهای برگی خمشی ارتباط بین این دو توپی را برقرار می‌کنند.
9- کوپلینگ حلزونی (Bellows Coupling)
کوپلینگ حلزونی از دو توپی و یک قطعه فنری واسطه تشکیل شده است.
10- کوپلینگ رگ (Rag Coupling)
این نوع کوپلینگ از یک قطعه لاستیکی برای ارتباط بین دو توپی بهره می‌گیرد.
11- کوپلینگ یونیورسال (Universal Coupling)
این کوپلینگ برای اتصال دو محوری به کار می‌روند که انحراف زاویه‌ای آنها زیاد می‌باشد.
11- کوپلینگ دیافراگمی (Diaphragm Coupling)
این نوع کوپلینگ از یک قطعه دیافراگمی برای ارتباط بین دو کوپلینگ دیگر استفاده می‌کند.
12- کوپلینگ هیدرولیکی (Fluid Coupling)
این کوپلینگ ارتباط دو محور را از طریق سرعت و فشار یک سیال برقرار می‌کند.
13- کوپلینگ الکترومغناطیسی (Electromagnetic Coupling)
این نوع کوپلینگ بدون ایجاد ارتباط مکانیکی بین دو شفت، ارتباط آنها را از طریق نیروی مغناطیس برقرار می‌کند.
14- کوپلینگ‌های اشمیت (Schmidt Couplings)
کوپلینگ های اشمیت بیشترین توانایی انطباق با انحرافات محوری را دارا می‌باشند.
این مقاله نشان‌دهنده اهمیت و تنوع کوپلینگ‌ها در صنعت است و می‌تواند به بهبود عملکرد و کارایی قطعات مهم صنعتی کمک کند.
در انتها باید اشاره کنیم که برای انتخاب کوپلینگ مناسب باید با توجه به کاتالوگ شرکت‌های سازنده میزان گشتاور انتقالی، سرعت محورها، شرایط دمایی، میزان انحرافات و… را در نظر گرفت و کوپلینگ مناسب را انتخاب کرد.
