کوپلینگ به معنی اتصال دهنده دو قطعه می‌باشد. در صنعت، منظور از کوپلینگ قطعه‌ای است که دو شفت پایه دار یا هارد کروم را به هم وصل می‌کند. به عبارت ساده، این وسایل قطعات مکانیکی هستند که برای انتقال نیرو یا گشتاور از یک شافت به شافت دیگر استفاده می‌شوند.
شاید بپرسید دلیل استفاده از کوپلینگ‌ها چیست؟!
در پاسخ باید بگوییم نیرو را می‌توان با تنظیمات مختلف دنده یا درایو فقط در صورت موازی بودن شافت‌ها انتقال داد. هنگامی که شفت‌ها در یک خط مستقیم قرار می‌گیرند و قرار است نیرو از انتهای یک شفت به شفت دیگر منتقل شود، از کوپلینگ استفاده می‌شود. البته کوپلینگ‌ها انواع مختلفی دارند که مناسب انتقال نیرو بین دو شفت غیر موازی (یعنی هنگامی که بین دو شفت، زاویه وجود دارد) هستند که در ادامه با آن آشنا خواهیم شد.
کاربردهای مختلف کوپلینگ‌ها
هدف اصلی از کاربرد کوپلینگ‌ها، اتصال دو قطعه برای انتقال نیرو از یکی به دیگری و نهایتا تبدیل نیرو به حرکت است. مثلا ممکن است در یک ماشین صنعتی به دنبال اتصال سروو موتور به یک شفت باشیم.
هدف دیگر، جذب ناهماهنگی است. در برخی موارد ممکن است هنگام نصب کوپلینگ‌ها خطا وجود داشته باشد و یا ممکن است درایور و قطعه متصله به آن از نظر ارتفاع یا موازی بودن، کاملا تراز نباشند که این امر موجب فشار و سایش بیشتر بین قطعات و در نتیجه کاهش عمر مفید آنها می‌شود.
در این مواقع، یک کوپلینگ این آثار مخرب را جذب می‌کند و از آسیب به قطعات جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، ممکن است در طراحی قطعات صنعتی، خطاهای بسیار کوچکی در اندازه، بعد، اتصالات و … وجود داشته باشد. در این مواقع استفاده از کوپلینگ بین این قطعات، موجب کاهش نوسان در حرکت و نهایتا عملکردی بهتر و مفیدتر می‌شود.
پس به طور کلی می‌توان دلایل استفاده از کوپلینگ‌ها را موارد زیر دانست:
- برای انتقال نیرو از یک شفت در حرکت به شفتی دیگر، بهترین وسیله کوپلینگ است.
- برای اتصال دو قطعه که به طور جدگانه تولید شده‌اند می‌توان از کوپلینگ استفاده کرد.
- برای ایجاد انعطاف‌پذیری بیشتر هنگام انتقال نیرو، مخصوصا هنگامی که محدودیت فضا وجود دارد.
- برای کاهش تکانش و ضربه‌های ناشی از حرکت بین دو قطعه صنعتی می‌توان از کوپلینگ‌ها استفاده کرد.
مشکلاتی که در عمل برای برقراری ارتباط بین دو محور به وجود می آید باعث شده تا انواع مختلفی از کوپلینگ ها برای حل این مشکلات، طراحی و ساخته شوند.
۱- انحراف محوری Axial Misalignment
محورها در یک امتداد هستند ولی در جهت محوری دارای فاصله می باشند، این مشکل در اکثر کوپلینگ ها به علت تغییرات دمایی محور و در نتیجه انقباض و انبساط طولی آن به وجود می آید و خوشبختانه اکثر کوپلینگ ها توانایی تحمل و خنثی سازی این مشکل را دارند.
۲- انحراف شعاعی Radial Misalignment
انحراف شعاعی به این معناست که محورها در یک امتداد نباشند و یا در حین عملکرد با توجه با شرایط کار، محورها در جهت شعاعشان نسبت به یکدیگر فاصله بگیرند. تقریبا می توان گفت بزرگترین مشکلی که می تواند کوپلینگ ها را دچار اشکال کند همین انحراف شعاعیست، چون تعداد کمی از کوپلینگ ها می توانند بر این مشکل غلبه کنند.
۳- انحراف زاویه ای Angular Misalignment
اگر محور کوپلینگ ها نسبت به یکدیگر دارای زاویه باشد (و یا در حین کار این انحراف به وجود آید) می گوییم
کوپلینگ انحراف زاویه ای دارد. چنان که مشاهده خواهید کرد کوپلینگ های زیادی با مدل ها و اندازه مختلف برای حل این مشکل استفاده می شوند ولی به هر حال هرچقدر انحراف زاویه ای بیشتر باشد اتلاف انرژی انتقالی بین دو کوپلینگ افزایش خواهد یافت.
معرفی انواع کوپلینگ
معرفی کوپلینگ‌های صلب
کوپلینگ‌های صلب، همان طور که از نامشان پیداست انعطاف پذیری کمی دارند. در ساخت این نوع از کوپلینگ‌ها، از مواد پلیمری استفاده نمی‌شود و به همین دلیل جذب ارتعاشات، توانایی چندان زیادی ندارند. کوپلینگ‌های صلب، انواع مختلفی دارند. در ادامه به معرفی انواع کوپلینگ صلب می‌پردازیم.
کوپلینگ ماف یا گیره‌ای Muff
کوپلینگ ماف که به آن گیره‌ای هم می‌گویند نوعی سیلندر توخالی ضخیم است. طراحی ماف به گونه‌ای است که شفت کاملا در آستین قرار بگیرد. کوپلینگ‌های گیره‌ای به دو صورت یکپارچه و دوپارچه تولید و عرضه می‌شوند. همچنین برای جلوگیری از حرکت طولی کوپلینگ هنگام اتصال دو شفت به یکدیگر، دو یا چند سوراخ رزوه دار در انتهای شافت‌ها قرار می‌دهند. ماف قطعات چندان پیچیده‌ای ندارد و ساخت آن به راحتی امکان پذیر است. کاربرد کوپلینگ ماف در مواردی است که شفت‌ها کاملا موازی یکدیگر هستند و به هیچ ترازی نیاز ندارند و همچنین ظرفیت حمل بار، سبک تا متوسط است.
کوپلینگ گیره‌ای شکاف دار
کوپلینگ گیره‌ای شکاف دار به دو قسمت تقسیم می‌شود. ماف‌ها به شکل نیمه استوانه‌ای هستند که روی شفت‌ها قرار می‌گیرند. برای اتصال بهتر شفت‌ها به یکدیگر، روی کوپلینگ گیره‌ای شکاف دار، سوراخ‌های رشته‌ای ایجاد شده است تا بتوان با پیچ و مهره‌های فولادی دو شفت را به یکدیگر متصل کرد. ویژگی منحصر به فرد این مدل این است که می‌توان بدون تغییر موقعیت شافت، آن را مونتاژ و دمونتاژ کرد. کاربرد کوپلینگ گیره‌ای شکاف دار، استفاده در حمل بارهای متوسط و سنگین با سرعت آرام می‌باشد.
کوپلینگ فلنجی (فلنچی)
کوپلینگ فلنچی یکی از پرکاربردترین کوپلینگ‌ها محسوب می‌شود. دلیل استفاده نسبتا زیاد این است که قیمت این مدل در مقایسه با سایرین، پایین است و البته قدرت انتقال گشتاورهای زیادی هم دارد. در دو طرف کوپلینگ فلنجی تعداد مساوی سوراخ‌های رزوه دار ایجاد شده است که برای اطمینان از نوسان کمتر کوپلینگ هنگام حرکت شفت‌ها ساخته شده است. از کوپلینگ‌های فلنجی بیشتر در کاربردهای صنعتی متوسط و سنگین استفاده می‌شود.