انواع کوپلینگ | کاربردها و مشخصات آن ها

انواع کوپلینگ به همراه کاربردها، مزایا و معایب آن ها در این مقاله از سایت کافه مکانیک مورد بررسی قرار می گیرد.

کوپلینگ چیست؟

کوپلینگ وسیله ای است که برای اتصال دو شفت به یکدیگر به منظور انتقال نیرو به کار می رود. کوپلینگ ها عمدتاً صلب یا انعطاف پذیر هستند که با توجه به دقت تراز بودن محورها و همچنین میزان گشتاور بستگی دارد.

کوپلینگ شفت قطعه ای مکانیکی است که به منظور اتصال دو شفت دوار مانند شفت محرک استفاده می شود تا نیرو یا گشتاور را به شفت متحرک انتقال دهد. کوپلینگ شفت معمولاً در تجهیزات مکانیکی نظیر موتورها، پمپ ها، ژنراتورها و همچنین کمپرسورها استفاده می شود.

کاربردهای انواع کوپلینگ شفت

کوپلینگ شفت کاربردهای مختلفی دارد که در زیر توضیح داده شده است. اطلاعات بیشتر در مورد کاربرد آنها در ادامه آورده شده است.

• برای اتصال شفت سیستم هایی که به صورت جداگانه مانند موتور و ژنراتور تولید می شوند.
• در صورت عدم تراز هر یک از شفت ها.
• انعطاف مکانیکی را فراهم می کند.
• بارهای ضربه ای را جذب می کند.
• در برابر بارهای بیش از حد محافظت می کند.

انواع کوپلینگ و اجزای آن ها

انواع مختلفی از کوپلینگ ها وجود دارد که بر اساس نیاز مورد استفاده قرار می گیرند و مهمترین آن ها در ادامه آورده شده و هر کدام به اختصار معرفی می شوند

• کوپلینگ صلب (Rigid coupling)
• کوپلینگ آستین یا ماف (Sleeve or muff coupling)
• کوپلینگ اسپلیت ماف (Split muff coupling)
• گیره یا اسپلیت ماف یا کوپلینگ فشاری (Clamp or split-muff or compression coupling)
• کوپلینگ پین بوشی (Bushed pin-type coupling)
• کوپلینگ فلنجی (Flange coupling)
• کوپلینگ دنده ای (Gear coupling)
• کوپلینگ فکی (Jaw coupling)
• کوپلینگ انعطاف پذیر (Flexible coupling)
• کوپلینگ جهانی (Universal coupling)
• کوپلینگ دیافراگمی (Diaphragm coupling)
• کوپلینگ اولدهام (Oldham coupling)
• کوپلینگ دمنده (Bellow coupling)
• کوپلینگ سیال (Fluid coupling)
• کوپلینگ سرعت متغیر (Variable speed coupling)

انواع کوپلینگ صلب (Rigid coupling)

کوپلینگ صلب به کوپلینگی گفته می‌شود که معمولاً زمانی استفاده می‌شود که دو شفت وجود داشته باشد که به نظر می‌رسد کاملاً با یکدیگر همسو و تراز هستند. این کوپلینگ ها فقط در تراز نزدیک مناسب هستند. به عنوان مثال کوپلینگ ماف، کوپلینگ اسپلیت ماف و کوپلینگ فلنجی از نمونه های شناخته شده کوپلینگ صلب هستند.

کوپلینگ ماف (Sleeve or muff coupling)

کوپلینگ ماف یا اسلیو به یکی از ساده ترین نوع کوپلینگ های صلب گفته می شود که معمولاً از چدن ساخته می شود. انتقال نیرو در این گونه کوپلینگ ها با استفاده از یک شفت به شفت دیگر با استفاده از یک شیار و خار انجام می شود. این کوپلینگ ها و اجزای مورد استفاده باید به اندازه کافی قوی باشند تا بتوانند گشتاور را منتقل کنند.

کوپلینگ اسپلیت ماف (Split muff coupling)

هر دو انتهای شفت با استفاده از یک خار به یکدیگر متصل می شوند. بنابراین جای خار شفت ها در راستای یکدیگر قرار می گیرند. معمولاً یک سر ماف از پایین ثابت شده است و سر دیگر آن از بالا متصل است. هر دو سر این کوپلینگ با استفاده از پیچ و مهره به هم متصل می شوند.

این کوپلینگ در برابر خرابی مقاومت بیشتری دارد و در سرعت های سنگین نیز به طور گسترده استفاده می شود. یکی از مزایای این نوع کوپلینگ این است که برای مونتاژ یا جداسازی کوپلینگ نیازی به تغییر موقعیت هیچ یک از محورها نیست.

کوپلینگ اسپلیت ماف یا کوپلینگ فشاری (Clamp or split-muff or compression coupling)

کوپلینگ فشاری که در واقع نوع دیگری از کوپلینگ اسپلیت ماف است از دو نیمه ساخته شده که به یکدیگر پیچ می شود. هر دو نیمه از چدن ساخته شده و بنابراین با استفاده از ناودانی یا پیچ و مهره به یکدیگر متصل می شوند.

کوپلینگ پین بوشی (Bushed pin-type coupling)

کوپلینگ پین بوش شده به کوپلینگی گفته می شود که بیشتر برای ناترازی موازی جزئی، ناهماهنگی زاویه ای یا هر نوع ناهماهنگی و ناترازی محوری هر یک از دو شفت استفاده می شود. این نوع کوپلینگ یک نسخه اصلاح شده از کوپلینگ فلنجی صلب است. این کوپلینگ ها دو نیمه هستند و معمولاً از پیچ‌هایی که به پین‌ معروف هستند ساخته شده اند که بوش های لاستیکی در اطراف آن ها قرار گرفته اند.

کوپلینگ فلنجی (Flange coupling)

کوپلینگ فلنجی به کوپلینگی گفته می شود که معمولاً از دو فلنج چدنی تشکیل شده است که در انتهای هر شفت ثابت می شوند. این دو فلنج با استفاده از مهره ها و همچنین پیچ و مهره ها به هم متصل می شوند. این کوپلینگ ها معمولاً برای تحت فشار قرار دادن سیستم های لوله کشی استفاده می شوند. همچنین، این کوپلینگ ها در بارهای سنگین به کار می روند، از این رو در محورهای بزرگ بسیار کارآمد هستند.

کوپلینگ دنده ای (Gear coupling)

کوپلینگ دنده ای به عنوان یک نسخه اصلاح شده از کوپلینگ فلنجی است که به دلیل اندازه بزرگتر دندانه ها می تواند گشتاور بالایی را منتقل کند. این کوپلینگ معمولاً از دو هاب ورودی و خروجی که محورهای ورودی و خروجی توسط خار به آن ها متصل می شوند، تشکیل شده که دارای دندانه ی خارجی هستند. یک قسمت میانی با دندانه داخلی روی دو هاب ورودی و خروجی قرار می گیرد.

این چرخدنده های دارای نسبت داخلی 1:1 هستند. انحراف زاویه ای حدود 0.01-0.02 اینچ به صورت موازی و ناترازی زاویه ای در حد 2 درجه و ناترازی حدود 0.01 تا 0.02 درجه ای بین محورهای ورودی و خروجی را جبران می کند.

کوپلینگ فکی (Jaw coupling)

کوپلینگ فکی نوعی کوپلینگ انتقال توان است که در کاربردهایی مانند کنترل حرکت (سرو) نیز استفاده شود. این کوپلینگ برای انتقال گشتاور (با اتصال دو شفت) به گونه ای طراحی شده که ارتعاشات سیستم را کاهش داده و ناترازی بین محورها را جبران کند. کوپلینگ های فکی از سه قسمتاصلی تشکیل شده اند: دو توپی فلزی دارای فک و یک المان الاستومری که معمولاً با نام “عنکبوت” نامیده می شود. گشتاور فک های کوپلینگ از طریق برآمدگی های الاستومری قسمت میانی و فشرده سازی آن ها منتقل می شود.

انواع کوپلینگ انعطاف پذیر (Flexible coupling)

کوپلینگ های انعطاف پذیر کوپلینگ هایی هستند که برای اتصال دو شفت استفاده می شوند که هم ناهماهنگی جانبی و هم زاویه ای دارند. به عنوان مثال کوپلینگ نوع پین بوش، کوپلینگ یونیورسال، کوپلینگ اولدهام، کوپلینگ دنده ای، کوپلینگ دمنده ای شکل، کوپلینگ فکی، کوپلینگ دیافراگمی از جمله کوپلینگ های انعطاف پذیر هستند.

کوپلینگ یونیورسال (Universal coupling)

کوپلینگ یونیورسال که به نام کوپلینگ هوک نیز شناخته می شود، زمانی که محور دو شفت با هم متقاطع باشند استفاده می شود. در این حالت شیب هر دو محور کاملاً ثابت است، اما زمانی که حرکت از یک شفت به شفت دیگر منتقل می شود، این شیب تغییر می کند.

اتصال یونیورسال به طور گسترده در انتقال قدرت استفاده می شود. یکی از کاربردهای آن در خودروهاست جایی که کوپلینگ یونیورسال گشتاور گیربکس را به دیفرانسیل خودرو منتقل می کند.

کوپلینگ دیافراگمی (Diaphragm coupling)

کوپلینگ های دیافراگمی به عنوان یکی از بدون روغن کاری ترین انواع کوپلینگ ها شناخته می شوند که در توربوماشین ها و انتقال گشتاور در حضور ناترازی بین محورها استفاده می شود. این نوع کوپلینگ از 4 قسمت اصلی تشکیل می شود. یک هاب ورودی برای اتصال محور ورودی، یک هاب خروجی برای اتصال محور خروجی، یک قسمت میانی که به فاصله ی طولی دو محور ورودی و خروجی بستگی دارد و بخش چهارم یک صفحه یا یک سری صفحات هستند که میان هاب ها و قسمت میانی قرار می گیرند و به عنوان بخش انعطاف پذیر این کوپلینگ فعالیت می کنند. کوپلینگ دیافراگمی امکان ناهماهنگی زاویه ای، محوری یا موازی را فراهم می کند. این کوپلینگ ها در جایی استفاده می شوند که گشتاور و سرعت بالاتر مورد نیاز باشد.

کوپلینگ اولدهام (Oldham coupling)

کوپلینگ اولدهام به کوپلینگ هایی گفته می شود که در هر جا که دو شفت در حال استفاده هستند و دارای ناترازی جانبی هستند مورد استفاده قرار می گیرد. این کوپلینگ از 3 قسمت اصلی تشکیل می شود. یک بخش که شفت ورودی روی آن نصب می شود، یک بخش برای شفت خروجی و یک قسمت میانی که معمولاً دارای شیار یا خارهایی در دو طرف آن است که 90 درجه با هم اختلاف زاویه دارند و ناترازی جانبی محورهای ورودی و خروجی را جبران می کنند.

کوپلینگ دمنده ای شکل (Bellow coupling)

علت نامگذاری این نوع کوپلینگ که با نام Bellow coupling یا کوپلینگ دمنده شناخته می شود، قسمت آکاردئونی شکل این کوپلینگ است که ویژگی انعطاف پذیری را برای این کوپلینگ فراهم می کند که در واقع یک لوله موجدار مهندسی شده دقیق است. این قسمت شبیه به دمنده­ های دستی است که برای روشن کردن آتش در قدیم استفاده می شد.

کوپلینگ های دمنده ای شکل به دلیل استحکام پیچشی استثنایی خود برای انتقال دقیق سرعت، موقعیت زاویه ای و گشتاور شناخته شده اند. انعطاف پذیری جزئی آنها (در قسمت آکاردئونی) مقادیر محدودی از ناهماهنگی محوری، زاویه ای و موازی بین شفت ها یا سایر اجزا را پوشش می دهد.

کوپلینگ سیال (Fluid coupling)

کوپلینگ سیال به کوپلینگ هیدرولیکی گفته می شود که در واقع وسیله ای هیدرودینامیکی باشد که به منظور انتقال نیروی مکانیکی چرخشی از طریق شتاب و همچنین کاهش سرعت سیال هیدرولیک استفاده می شود. این کوپلینگ شامل یک پروانه است که روی شفت محرک به عنوان ورودی و یک پروانه روی شفت متحرک به عنوان خروجی است. پروانه ی ورودی مانند یک پمپ عمل می کند و پروانه ی خروجی به عنوان یک توربین عمل می کند.

با چرخش محور ورودی، پروانه ی ورودی نیز حرکت کرده و سرعت سیال افزایش می یابد. با افزایش سرعت، انرژی جنبشی نیز افزایش می یابد بنابراین سیال با سرعت بالاتری از پروانه خارج شده و به تیغه های پروانه خروجی برخورد می کند و با انتقال انرژی خود به پروانه خروجی، با سرعت کم تر آن را ترک می کند. بنابراین پروانه ی ورودی و خروجی بدون اتصال فیزیکی و تنها به واسطه ی سیال بین آن ها باعث انتقال حرکت می شوند.