اگر می‌خواهید تمام اطلاعات علمی، کاربردی و مفید درباره کوپلینگ یونیورسال یا همان کوپلینگ چهار شاخ را بدانید؛ مقاله زیر مناسب شماست. کوپلینگ وسیله ای است که برای اتصال دو شفت به یکدیگر در انتهای آن ها، به منظور انتقال نیرو استفاده می شود. در اصل کار کوپلینگ اتصال دو قطعه از تجهیزات دوار است. در حالی که اجازه می‌دهند، درجاتی از ناهماهنگی یا حرکت انتهایی یا هر دو را فراهم کنند.
در یک زمینه کلی‌تر، کوپلینگ می تواند یک وسیله مکانیکی نیز باشد که برای اتصال انتهای قطعات یا اشیاء مجاور عمل می کند. کوپلینگ ها معمولاً اجازه جدا شدن شفت ها را در حین کار نمی دهند، با این‌حال کوپلینگ های محدودکننده گشتاور وجود دارند که در صورت تجاوز از حد گشتاور، ممکن است بلغزند یا جدا شوند. انتخاب، نصب و نگهداری کوپلینگ ها می تواند منجر به کاهش زمان نگهداری و هزینه نگهداری شود.
کوپلینگ یونیورسال چیست؟
یک کوپلینگ یونیورسال یا همان کوپلینگ چهار شاخ از مکانیزم خود برای اتصال دو شفت که روی یک محور هم‌تراز نیستند استفاده می کند. این نوع کوپلینگ، چرخش مداوم محورهای جفت شده را در یک زاویه امکان‌پذیر می کند و امکان انتقال مطمئن گشتاور و حرکت را فراهم می کند. این نوع کوپلینگ به دلیل توانایی جبران زاویه ای زیاد، طراحی فشرده و راندمان انتقال بالا قابل توجه است.
زاویه بین دو محور انواع اتصالات یونیورسال، معمولاً از ۵ درجه تا ۴۵ درجه متغیر است. در واقع کوپلینگ یونیورسال نوعی کوپلینگ مکانیکی است که به دو شفت اجازه می‌دهد تا به هم متصل شوند و گشتاور را منتقل کنند؛ در حالی که همچنان می توانند، آزادانه بچرخند و در جهات مختلف حرکت کنند. این امر با استفاده از دو مفصل که هر یک به یکی از شفت ها متصل است و یک قطعه اتصال متقاطع به نام پین متقاطع که دو مفصل را به هم متصل می کند، به دست می آید. پین متقاطع در یاتاقان ها، در مفصل ها نصب م ی‌شود و به آن ها اجازه می دهد بچرخد. همچنین به شفت ها اجازه می دهد تا نسبت به یکدیگر حرکت کرده و بچرخند.
مزایای کوپلینگ چهار شاخ (یونیورسال)
اتصالات کوپلینگ چهار شاخ نسبت به سایر کوپلینگ های مکانیکی مزایای متعددی دارند که آن ها را در کاربردهای مختلف مفید می کند.
انعطاف‌پذیری: کوپلینگ های یونیورسال می توانند تغییراتی را در جهت گیری نسبی دو شفت جفت شده داشته باشند و به آن ها اجازه می دهند، آزادانه در جهات مختلف حرکت کرده و بچرخند.
تطبیق‌پذیری: کوپلینگ های یونیورسال می توانند گشتاور را انتقال دهند و به شفت ها اجازه چرخش دهند و آن ها را برای طیف گسترده ای از کاربردها که در آن انتقال نیرو یا چرخش مورد نیاز است، مفید می کند.
فشردگی: کوپلینگ های یونیورسال نسبتاً کوچک و فشرده هستند که باعث می شود به راحتی در طیف گسترده ای از سیستم های مکانیکی گنجانده شوند.
دوام: کوپلینگ های یونیورسال معمولاً به‌گونه ای طراحی می شوند که قوی و بادوام باشند، با بلبرینگ های (ساچمه ای) باکیفیت و سایر اجزایی که می توانند، در برابر نیروهای زیاد و استفاده طولانی مدت مقاومت کنند.
مقرون به صرفه بودن: کوپلینگ های یونیورسال معمولاً نسبت به سایر انواع کوپلینگ ارزان تر هستند.
معایب کوپلینگ چهار شاخ
در حالی که اتصالات کوپلینگ یونیورسال (چهارشاخ) دارای مزایای بسیاری هستند، معایبی نیز دارند. برخی از معایب اصلی اتصالات این نوع کوپلینگ عبارتند از:
محدوده حرکت محدود: کوپلینگ های چهار شاخ فقط می توانند دامنه محدودی از تغییرات در جهت‌گیری نسبی دو شفت جفت شده را در خود جای دهند. به این معنی که آن ها ممکن است برای کاربردهایی که شفت ها در معرض حرکات بزرگ یا شدید قرار می گیرند، مناسب نباشند.
از دست دادن توان: به دلیل نحوه طراحی کوپلینگ های چهار شاخ، با انتقال گشتاور از طریق اتصال، مقداری توان از بین می رود. این بدان معنی است که ممکن است شفت ها به اندازه ای که با استفاده از نوع دیگری از کوپلینگ جفت شوند به همان اندازه کارآمد نچرخند.
نویز و ارتعاش: گاهی اوقات می توانند هنگام چرخش شفت ها، صدا و لرزش ایجاد کنند.
تعمیر و نگهداری: کوپلینگ های چهار شاخ برای عملکرد صحیح و حفظ دوام و عملکرد خود نیاز به نگهداری و روغن‌کاری منظم دارند. این می تواند باعث افزایش هزینه و پیچیدگی شود.
نحوه عملکرد کوپلینگ یونیورسال
اصل کار یک کوپلینگ یونیورسال مبتنی بر استفاده از دو مفصل است که هر یک به یکی از محورهایی که قرار است جفت شوند، وصل می‌شود و یک قطعه اتصال متقاطع به نام پین متقاطع است که این دو مفصل را به هم متصل می کند. پین متقاطع در یاتاقان ها، در مفصل ها نصب می شود و به آن اجازه می‌دهد بچرخد و به شفت‌ها اجازه می‌دهد تا نسبت به یکدیگر حرکت کرده و بچرخند.
کاربرد کوپلینگ چهار شاخ
کوپلینگ چهار شاخ یا همان کوپلینگ یونیورسال به دلیل توانایی آن ها در سازگاری با تغییرات در جهت گیری نسبی دو شفت که در حین انتقال گشتاور و امکان چرخش آن ها با هم کوپل شده اند، باعث برتری آن ها نسبت به کوپلینگ ساده شده است. برخی از کاربردهای رایج چهارشاخ مفصلی عبارتند از:
- در محورهای محرک وسایل نقلیه، مانند ماشین ها، کامیون ها و تراکتورها، شفت باید بتواند تغییرات جهت گیری را در حین حرکت وسیله نقلیه در زمین های ناهموار انجام دهد.
- ماشین آلات فرآیندهای صنعتی مانند تسمه نقاله، میکسر و سایر تجهیزات ممکن است، به شفت هایی نیاز داشته باشند که می توانند در جهات مختلف حرکت کرده و بچرخند.
- در سیستم های انتقال نیرو، مانند آن هایی که در توربین های بادی مورد استفاده قرار می گیرند، شفت ها ممکن است در معرض نیروهای بزرگ و متفاوتی قرار گیرند که به یک کوپلینگ انعطاف پذیر و همه کاره نیاز دارند.
- در رباتیک، کوپلینگ های یونیورسال اغلب برای اتصال بخش های مختلف بدن ربات استفاده می شوند و به آن اجازه می دهند آزادانه حرکت کرده و بچرخند.
- در سایر سیستم های مکانیکی که به کوپلینگ انعطاف‌پذیر و همه‌کاره نیاز است، مانند جرثقیل ها و سایر تجهیزات بالابر، سیستم های نیروی محرکه دریایی و کاربردهای مختلف دیگر، مورد استفاده قرار می گیرند.
قیمت کوپلینگ یونیورسال
قیمت گذاری بر اساس عوامل متعددی صورت می گیرد:
۱. اندازه
هر چه یک قطعه بزرگ تر باشد، در آن فلز بیشتری به کار می رود و زمان ماشین کاری بیشتری برای ساخت آن قطعه مورد نیاز است.
۲. طرح‌بندی (تک اتصال و اتصال دوبل و میل محرک)
یک کوپلینگ یونیورسال منفرد کمتر از یک اتصال جهانی دوبل هزینه خواهد داشت و یک اتصال دوبل کمتر از یک میل محرک.
۳. مواد
به عنوان یک قاعده کلی، اتصالات فولادهای آلیاژی رایج همیشه ارزان تر از اتصالات ساخته شده از فولادهای ضد زنگ خواهند بود. آلومینیوم ممکن است ارزان تر از فولادهای آلیاژی باشد، اما معمولاً فولادهای آلیاژی رایج، اقتصادی ترین گزینه هستند. استحکام بالاتر، مواد عجیب و غریب با خواص ضد خوردگی جذاب معمولاً گران ترین گزینه خواهند بود.
خرید کوپلینگ چهار شاخ
تعداد زیادی کوپلینگ یونیورسال عمده فروشی با کیفیت وجود دارد. از کوپلینگ های هیدرولیکی که با فشار باز و بسته می شوند تا اتصالات یونیورسالی که ۳۶۰ درجه می چرخند، یا شفت های کوپلر فولادی که هنگام اتصال دو شفت تک استفاده می شوند، همه چیز در بازار موجود است. اتصال کوپلینگ یونیورسال می تواند از فولاد، فولاد ضد زنگ یا ترکیبات پلیمری ساخته شود. همچنین انتخاب گسترده ای از اجزای اتصال شفت سفت و سخت وجود دارد. شما باید با توجه به نیاز خود و مقدار هزینه و جنس و طول عمری که در نظر دارید نسبت به خرید انواع کوپلینگ اقدام کنید.
سخن پایانی
در این مقاله به صورت مختصر در مورد کوپلینگ یونیورسال صحبت کردیم و با مزایا، معایب و کاربردهای آن و مواردی از این دست، آشنا شدیم. به طور خلاصه هدف اولیه‌ی کوپلینگ ها این است که دو قطعه ی دوار را به هم متصل کنند و در عین حال که اجازه انحرافاتی را به آن ها می دهند. با انتخاب، نصب و نگهداری دقیق کوپلینگ ها می توان صرفه جویی زیادی در هزینه نگهداری و زمان خروج از کارکرد به عمل آورد.
اتوماسیون صنعتی لاین حرکت
سوالات متداول
- چه نکاتی را هنگام انتخاب کوپلینگ یونیورسال در نظر بگیریم ؟
هنگام انتخاب یک اتصال یونیورسال، میزان ناهماهنگی و همچنین سرعت (rpm) و گشتاور مورد نیاز اتصال برای انتقال را در نظر بگیرید. هرچه شفت ها بیشتر ناهماهنگ باشند، سرعت و گشتاور کمتری می تواند انتقال دهد.
- کوپلینگ یونیورسال از چه جنسی است؟
فولاد آلیاژی معمولاً قوی ترین و پرکاربردترین خانواده فلزات برای استفاده در کوپلینگ یونیورسال است.
- اتصالات یونیورسال چند نوع هستند؟
دو نوع از اتصالات یونیورسال وجود دارد که بر اساس تعداد اتصالات خم شده ی آن‌هاست. تک اتصال: توانایی انجام عملیات تا زاویه ۴۵ درجه را دارد. دو اتصال: تا زاویه ۹۰ درجه کار کند.