اتصال دو قطعه به یکدیگر و انتقال نیرو از یک وسیله به وسیلهٔ دیگری، به شفت معروف است. این ابزار مهم یکی از عناصر اساسی مکانیکی است که در بسیاری از زمینه های صنعتی استفاده می شود. در ادامه این مقاله به بررسی انواع شفت و کاربردهای آن ها می پردازیم. به همین دلیل اگر به دنبال کسب اطلاعات درباره شفت های مختلف هستید، تا پایان این مطلب با ما همراه باشید.
میل راهنما یا شفت چیست؟
شفت یک قطعهٔ فولادی است که برای انتقال گشتاور، توان و نیرو از یک قطعه به قطعهٔ دیگر استفاده می شود. شفت تحت تأثیر تنش کششی، خمشی و پیچشی قرار می گیرد. شافت به شکل یک میله فلزی ظاهر می شود و بسته به نوع محصول و کاربرد، در سایزها و انواع مختلفی تولید می شود. این قطعه می تواند به صورت جزئی از دستگاه یا به صورت جداگانه بکار برده شود. برای حرکت روان بلبرینگ بر روی آن، شفت ها باید بسیار دقیق و سنگ خورده باشند. سطحی که سخت کاری می‌شود بسیار مهم است، زیرا اگر سطح آن ساییده شود، دقت و کیفیت حرکت بلبرینگ بر روی آن کاهش خواهد یافت. انجام سخت کاری یک سطح به این علت است که در سطج شفت سایش ایجاد نشود. در ادامه انواع شفت را از نظر جنس و ساختار بیان می کنیم.
انواع شفت از لحاظ جنس
شفت ها به سه دسته ی شفت هارد، شفت هارد کروم و شفت فولادی تقسیم می شوند؛ که این تقسیم بندی بر اساس جنس شفت ها صورت می گیرد. این قطعات معمولاً از جنس فولاد و آلیاژ‌های آن ساخته می شوند و در بعضی موارد روی آن ها، لایه ای از کروم نیز پوشیده می شود. همچنین، در بعضی موارد از فرایند سخت کاری برای افزایش عمر مفید و مقاومت شفت ها در برابر نیروهای زیاد استفاده می شود.
شفت هارد
این نوع قطعه شامل یک شافت فلزی است که سطح آن با یک لایه از کروم پوشش داده شده است. این پوشش باعث افزایش مقاومت فلز در برابر سایش و خوردگی و پوسیدگی می شود. شافت های هارد اغلب در دستگاه های پرینتر سه بعدی و دستگاه های cnc قابل استفاده هستند.
شفت فولادی
این شفت ها از جنس فولادی میل گرد بوده و معمولاً از کربن ساخته شده اند. از شافت فولادی در صنایع خودرو، تولید قطعات مکانیکی و … استفاده می شود. این شفت ها با جنس های مختلفی مانند آلومینیوم، برنج، استیل و .. طراحی و تولید می شوند و سپس وارد بازار خواهند شد.
شفت هارد کروم
اگر سطح فولاد ck45 را با یک لایه ضخیم کروم بپوشانید، شفت هارد کروم خواهید داشت که در برابر خوردگی و سایش بسیار مقاوم است. شافت هارد کروم یکی از انواع شفت های رایجی است که به عنوان شفت هدایت خطی استفاده می شود. با توجه به ضخامت پوشش، محورهای هارد کروم به دو دسته معمولی و سخت تقسیم می شوند. به طور کلی قطر آن ها به 200 میلی متر می رسد. شفت های هارد کروم معمولاً در پیستون های هیدرولیک، صنایع نظامی، صنایع خودروسازی، تجهیزات کشاورزی و ساخت ماشین آلات استفاده می شوند.
انواع شفت
شافت ها را به صورت دیگری نیز می شود تقسیم بندی کرد. در ادامه به بررسی انواع شفت از نظر ساختار می پردازیم.
شفت پایه دار
شفت پایه دار یکی از انواع شفت است که بیشترین کاربرد آن به عنوان شفت راهنمای خطی است. این نوع شفت، همانند هارد کروم معمولی است، با این تفاوت که، یک پایه آلومینیومی زیر آن قرار می گیرد. این پایه باعث افزایش مقاومت خمشی شفت می شود و در برابر خمش و شکم دادن شفت، مقاومت بیشتری ایجاد می کند. شفت راهنمای خطی باید بسیار دقیق و سنگ خورده باشد تا بلبرینگ خطی به راحتی بر روی آن حرکت کنند.
در شفت‌های پایه دار هارد کروم، این موضوع به طور کامل رعایت شده است. همچنین، یکی از ویژگی‌های لازم برای شفت های راهنما، سخت کاری سطحی است. دلیل اصلی این موضوع، جلوگیری از سایش سطح شفت است. اگر سطح شفت ساییده شود، دقت حرکت بلبرینگ خطی و کیفیت و راحتی حرکت آن کاهش می یابد. این موضوع می تواند منجر به خرابی دستگاه شود و تعویض آن نیازمند زمان زیادی است.
شفت توپر
این نوع از شفت ها بسیار معروف هستند. همه ی ما می توانیم با دقت به وسایلی که روزانه با آن ها سر و کار داریم، این نوع شفت ها را در لوازم خانگی، موتور پنکه ها و موتور دستگاه های آسیاب ببینیم. این قطعات دارای گرده هایی با قطرهای مختلف در طول هایی به اندازه 6 متری هستند، که نسبت به نیاز در قطرهای مختلف برش داده می شوند. به علاوه این شفت ها مقاومت بسیاری بالایی در برابر خم شدن دارند.
شفت توخالی
از زمانی که محاسبات پیشرفته تر شده اند، شفت های توخالی یا هالوشفت که یکی از انواع شفت هستند؛ را می توان در کاربردهای گسترده تری استفاده کرد. ساختمان ظاهری این مدل از قطعات، در مقایسه با شفت توپر، خالی است. خوب است بدانید که، اینرسی شفت های تو خالی خیلی کمتر از نوع تو پر خود هستند.
شافت های توخالی امکان بهره برداری بیشتر برای طراحان را فراهم می کنند. به عبارت دقیق تر، با توخالی شدن شافت، یک کانال در داخل آن ایجاد می شود، که می توان از آن برای طراحی های دقیق و بهتر استفاده کرد.
شفت های توخالی گشتاور بیشتری را نسبت به شفت های توپر منتقل می کنند. این شفت ها نه تنها نیروی بیشتری را منتقل می کنند، بلکه مقاومت بیشتری در برابر خم شدن نیز دارند. اما تولید و ساخت شفت های توخالی بسیار سخت تر و پر هزینه تر از تولید و ساخت شفت های توپر می باشد. در انواع پهپادها و هواپیماهای بدون سرنشین مانند کوادکوپترها و هگزاکوپترها، سیستم ساختاری موتور و توانایی استفاده از هر کدام از این دو نوع شفت را خواهیم داشت.
خوب است بدانید که، ساخت و تولید شفت های توخالی هزینه بیشتری نسبت به تولید و ساخت شافت های توپر دارد.
شفت ماشین
این نوع از شفت ها در داخل بخشی از خودروها قرار دارند و به عنوان قسمتی از سیستم انتقال قدرت خودرو شناخته می شوند. به عنوان میل لنگی که در موتور ماشین قرار گرفته است یک نوع شفت ماشینی محسوب می شود.
مزایای شفت
حال که با انواع شفت های صنعتی آشنا شدید، لازم است درباره مزایای آن ها نیز بدانید. مزایای این قطعات عبارتند از:
- در سیستم های شافت به ندرت گیر می کنند
- اینرسی بالایی دارند
- قدرت پیچش بسیار خوبی دارند
- مقاوم و قوی هستند
- در محورهای توخالی نیاز کمتر به استفاده مواد دارند
- وزن کمتر شافت های توخالی نسبت به شافت های جامد
- تعمیر و نگهداری اقتصادی تر نسبت به سیستم های زنجیره ای
معایب شفت
شفت ها نیز همانند سایر قطعات و تجهیزات الکترونیکی علاوه بر مزایا، یک سری معایب نیز دارند که در ادامه به آن اشاره می کنیم:
- کوپلینگ شل در شفت ها باعث می شود که توان خود را از دست بدهند.
- در زمان چرخش ارتعاش شفت ها وجود دارد
- شفت ها دارای صدای ثابتی هستند
- هزینه تولید و نگهداری بسیار بالایی دارند.
- تولید آن ها سخت و دشوار است
- با توجه به مشکلات مکانیکی، طول مدت توقف زیادی دارند
- استفاده از کوپلینگ انعطاف پذیر مانند کوپلینگ های فنر برگ، باعث کاهش سرعت در بین شافت ها می شود.
- سرعت شافت ها را نمی توان به همین راحتی تغییر داد
- در صورت خراب شدن شفت ها، زمان زیادی لازم است تا تعمیر آن ها صورت گیرد
کاربردهای شفت
شفت های مختلف در صنعت کاربردهای مختلفی دارند. در ادامه به کاربرد انواع شفت ها اشاره می کنیم.
در مورد موتورهای الکتریکی
شافت ها به عنوان بخش مهمی از یک موتور الکتریکی محسوب می شوند. استفاده از این قطعات، به دلیل انتقال نیروی محرکی که توسط سروو موتور تولید می شود، به سازه ای که به آن متصل است، انتقال پیدا می کند. در موتورهای الکتریکی، استفاده از شفت ها امکان تعیین موقعیت نسبی قطعه های چرخشی را فراهم می کند و همچنین وظایف دیگری همچون پشتیبانی ابزارهای چرخشی، تعیین موقعیت نسبی و انتقال گشتاور را دارد.
در گیربکس ها
گشتاور و نیرویی که توسط موتور تولید می شود، از طریق گشتاور به گیربکس منتقل می شود. گیربکس ها دارای یک ورودی و یک خروجی هستند که هر کدام شامل یک شافت می باشند. شفت ورودی به موتور الکتریک متصل است و نیرو را به شافت خروجی منتقل می کند. شافت خروجی همچنین با استفاده از چرخ دنده گیربکس، در حال چرخش با سرعت های مختلفی هستند.
در صنعت خودرو سازی
در خودروها، نیرو از دیفرانسیل مرکزی به چرخ ها، از طریق یک جفت شفت درایو کوتاه منتقل می شود. اگر شفت وجود نداشته باشد، هیچ نیروی چرخشی به چرخ ها انتقال پیدا نمی کند. به همین دلیل، این قطعات، در صنعت خودروسازی نقش مهمی دارند، چه خودرو برقی باشد و چه سوخت فسیلی. هر زمان که نیاز به انتقال نیروی چرخشی به چرخ ها باشد، شفت ها حیاتی هستند. علاوه بر شفت درایو، نیم شفت هم در خودروها استفاده می شود، به خصوص در اتومبیل هایی که دیفرانسیل عقب را به چرخ جلو متصل کرده و باعث چرخیدن چرخ ها شده، کاربرد دارد.
در این نوع از خودروها، زمانی که وسیله نقلیه در حالت ثابت است، شفت نیز در همان حالت ثابت قرار می گیرد و هیچ چرخشی انجام نمی شود. معمولاً شفت های استفاده شده در خودروها باید دارای وزن کم و استحکام بالا باشند. به دلیل اینکه وزن بالای شفت ها می تواند عملکرد خودرو را کاهش دهد و تأثیر منفی بگذارد، بنابراین در ساخت این نوع خودروها باید از یک نوع آلیاژی استفاده کرد که جدا از داشتن استقامت بالا، وزن بسیار کمتری نیز داشته باشد.
در صنعت الکترو موتورها
استفاده از شفت ها در صنعت، به ویژه در طراحی و تولید الکتروموتور، یکی از موارد مهم است. این شفت ها به‌عنوان اتصالی بین موتور و دستگاه پشتیبانی قطعات چرخشی عمل می کنند و انرژی مکانیکی را منتقل می کنند. همچنین، آن ها گشتاور را انتقال داده و موقعیت نسبی قطعات چرخشی به استاتور کار می کند. از این شافت ها در کاربردهای صنعتی، استفاده می شود.
در کوادکوپتر و پهبادها
این قطعات، در کوادکوپترها و پهپادها نیز کاربرد زیادی دارند و باید دقت شود که کجا از آن ها استفاده می شود. با توجه به اینکه کوادکوپترها دارای ۴ موتور قدرتمند هستند تا بتوانند به سمت بالا و در جهت های مختلف حرکت کنند، این موتورها باید دارای قدرت بسیار بالایی باشند تا بتوانند با نیروی چرخشی بر نیروی گرانشی غلبه کنند و پهپادها بتوانند پرواز کنند. بنابراین، استفاده از شفت ها در موتورهای پهپادها استفاده شود تا بتواند بدون مشکلی به پرواز درآید.
قیمت انواع شفت
هنگام خرید شفت، سعی کنید برندی را انتخاب کنید که از نظر موجودی و خدمات پس از فروش، پشتیبانی مناسبی داشته باشد و به نکات مهم خرید این قطعه توجه کنید. برای خرید انواع شفت، می توانید به وب سایت ما مراجعه و محصول مورد نظر خود را سفارش دهید. اگر در مورد محصول اطلاعات کمی دارید، می توانید از کارشناسان مجموعه کمک بگیرید.
قیمت شفت ها به عوامل گوناگونی مانند جنس مواد مورد استفاده و اندازه آن ها بستگی دارد. تعیین جنس شافت و همچنین میزان انعطاف پذیری و سختی یک شفت که تا چه حدی باشد، تا حد فراوانی به کاربرد آن وابسته است. به علاوه، شفت‌ه ای هارد کروم قیمت بیشتری نسبت به شفت‌های کروم دارند، زیرا عملیات سخت کاری بر روی آن ها انجام شده و یک لایه نازک کروم روی آن قرار گرفته است.
سخن پایانی
در این مقاله سعی شده است رویکرد، کاربرد و انواع شفت توضیح داده شود. همانطور که خواندید انواع شفت دارای کاربردهای زیادی در صنایع مختلف هستند. بنابراین وجود این آن ها در صنایع مختلف، ضروری است. بدون شفت، تقریباً ماشین ها و موتورها قادر به حرکت و عملکرد نخواهند بود. بنابراین ما می توانیم نقش بسیار مهم شفت را در همه ماشین های مختلف با خواندن این مطلب درک کنیم. امیدوارم این مقاله از لاین حرکت، برای شما مفید واقع شده باشد.
اتوماسیون صنعتی لاین حرکت
سوالات متداول
- انواع شفت ها به چند دسته تقسیم می شوند؟
شفت ها در صنعت به انواع مختلفی تقسیم می شوند که عبارتند از: شفت هارد، هاردکروم، فولادی، پایه دار، توپر ، توخالی و شفت ماشین
- شفت ها چه کاربردهایی دارند؟
این قطعات در صنایع گوناگون همچون خودروسازی، الکتروموتورها، موتورهای الکتریکی، پهبادها و گیربکس ها کاربرد دارند.