راهنمای تراز شفت کاردان: علل، رویه‌ها و بهترین روش‌ها برای خطوط محرکه

هنگامی که شفت کاردان شروع به ارتعاش می کند یا دمای یاتاقان به طور غیرمنتظره ای بالا می رود، اولین ناحیه ای که باید بررسی شود تراز است. در بسیاری از گزارش‌های خدمات صحرایی، علت اصلی یک قطعه معیوب نیست، بلکه یک خط محرکه است که بدون اصلاح رابطه زاویه‌ای بین محورهای محرک و محرک نصب شده است. تراز درست یک اصلاح اختیاری نیست. این تنها موثرترین راه برای نگه داشتن اتصالات جهانی، یاتاقان های پشتیبانی و تجهیزات رانده در داخل پوشش بار طراحی شده آنها است.

تراز شفت کاردان چیست؟

شفت کاردان که به عنوان یک محور محرک جهانی یا مجموعه شافت متقاطع نیز شناخته می شود، گشتاور را بین دو شفت که محورهای آنها خطی نیستند منتقل می کند. در یک پیکربندی معمولی، یک اتصال جهانی متقاطع شفت در هر انتهای شفت نصب می‌شود که به ماشین‌های متصل اجازه می‌دهد تا ناهماهنگی و حرکت نسبی را تطبیق دهند. تراز شفت کاردان فرآیند تنظیم رابطه زاویه ای و موقعیتی بین شفت های ورودی و خروجی است به طوری که اتصالات جهانی در زوایای مورد نظر خود با زوایای مساوی در دو انتها و با فازبندی مناسب عمل کنند.

بر خلاف یک کوپلینگ صلب که هدف آن این است که دو محور شفت را با هم هماهنگ کنند، شفت کاردان برای کار با زاویه‌ای عمدی طراحی شده است. بنابراین، روش هم ترازی به جای تلاش برای حذف کامل آن، کنترل مقدار و توزیع آن زاویه است. هنگامی که زاویه ها نابرابر هستند یا اتصالات خارج از فاز هستند، سرعت خروجی شفت محرک در هر دور نوسان می کند. این نوسان باعث ایجاد ارتعاش پیچشی، بارگذاری دینامیکی روی یاتاقان‌ها و تسریع سایش اجزای اتصال می‌شود.

چرا تراز شفت کاردان با تراز شفت معمولی متفاوت است

در تراز استاندارد شفت برای یک ماشین جفت مستقیم یا اسپیسر، هدف دستیابی به افست موازی صفر و عدم همراستایی زاویه ای در وجوه کوپلینگ است. حدود پذیرش معمولاً در مقادیر هندسی کوچک بیان می شود و بررسی روی خود انتهای شفت انجام می شود. با یک شفت کاردان، استراتژی اندازه گیری تغییر می کند زیرا کوپلینگ یک پیوند مکانیکی ثابت نیست. این یک اتصال مفصلی است که برای عملکرد به زاویه متکی است.

جدول زیر تفاوت های کلیدی بین تراز معمولی و تراز شفت کاردان را خلاصه می کند و به شما کمک می کند تا تشخیص دهید چرا روش ها و تلورانس ها را نمی توان بین این دو تعویض کرد.

خطاهای رایج تراز شفت کاردان

حتی مکانیک های باتجربه نیز می توانند شرایط ظریفی را که باعث خرابی زودرس شفت کاردان می شود از دست بدهند. خطاهای زیر اغلب در خطوط محرکه صنعتی مشاهده می شود و هر کدام تأثیر مشخصی بر عمر مفید دارند.

خطاهای زاویه ای و مرکب

یک اتصال جهانی تنها زمانی سرعت ثابت را منتقل می کند که زاویه اتصال صفر باشد. هنگامی که یک زاویه وجود دارد، سرعت شافت محرک دو بار در هر دور تغییر می‌کند و با افزایش زاویه، میزان تغییرات افزایش می‌یابد. در یک شفت کاردان با دو اتصال، این نوسان سرعت تنها زمانی لغو می شود که زاویه اتصال ورودی و خروجی برابر باشد و اتصالات در فاز باشند. اگر یک اتصال روی 3 درجه و دیگری روی 5 درجه تنظیم شود، نوسان سرعت خروجی لغو نمی شود. سپس ارتعاش پیچشی باقیمانده به گیربکس و ماشین محرک منتقل می شود.

افست موازی بین شفت های متصل

آفست موازی، یا فاصله جانبی بین مراکز شفت ورودی و خروجی، شفت کاردان را مجبور می کند تا با شرایط خمشی اضافی کار کند. این امر به ویژه زمانی که شفت باید نزدیک به حداکثر طول خود کار کند یا وقتی که یاتاقان های پشتیبانی برای بارهای جانبی سنگین طراحی نشده اند، آسیب زا است. از نظر عملی، یک افست موازی کوچک اغلب تا زمانی که زوایای اتصال حاصل در محدوده طراحی باقی بماند، قابل قبول است، اما اثر ترکیبی می‌تواند سیستم را به سمت تشدید سوق دهد.

مسائل مرحله بندی

فازسازی به جهت زاویه ای دو اتصال جهانی نسبت به یکدیگر اشاره دارد. برای اینکه شفت کاردان دو مفصلی سرعت ثابتی را منتقل کند، یوک ها در انتها باید با پین های متقاطع خود در صفحات موازی جهت گیری شوند. اگر یک خدمه تعمیر و نگهداری شفت را بدون علامت گذاری موقعیت اصلی مجدداً مونتاژ کند، یک خطای فاز حتی چند درجه زبری قابل توجهی ایجاد می کند و به طور قابل توجهی عمر پین های متقاطع مفصل جهانی را کاهش می دهد.

جلوه های بارگیری بلبرینگ و گیربکس

شفت های کاردان نامناسب فقط به خود آسیب نمی رسانند. گشتاور نوسان و انحراف شفت بارهای محوری و شعاعی ایجاد می کند که به یاتاقان های پشتیبانی و گیربکس متصل منتشر می شود. در موارد شدید، بلبرینگ ورودی گیربکس ممکن است پس از چند صد ساعت کار از کار بیفتد، حتی اگر خود گیربکس به درستی نصب شده باشد. علت اصلی معمولاً در بالادست در تراز خط پیشران یافت می شود.

نحوه تراز کردن شفت کاردان مرحله به مرحله

روش زیر یک روش میدانی عملی است که برای اکثر کاربردهای صنعتی سنگین کار می کند. فرض بر این است که شفت نصب شده است و یاتاقان ها یا موقعیت های فلنج قابل تنظیم هستند.

1. دستگاه را در یک موقعیت مشخص قفل کنید و اطمینان حاصل کنید که شفت های ورودی و خروجی در یک سطح عمودی در حد امکان قرار دارند. قبل از انجام هر کاری، موقعیت نسبی یوغ ها را علامت بزنید.
2. خروجی شفت های ورودی و خروجی را در فلنج های نصب با استفاده از نشانگر شماره گیری اندازه گیری کنید. این مشخص می کند که آیا افست موازی وجود دارد یا خیر. مقادیر را در موقعیت های بالا، پایین، چپ و راست ثبت کنید.
3. با مقایسه زوایای دو خط مرکزی شفت، زاویه ی خود محور کاردان را اندازه گیری کنید. در بسیاری از موارد، می‌توانید از یک زاویه‌سنج روی فلنج‌ها یا بدنه شفت استفاده کنید تا خوانش قابل اعتمادی داشته باشید.
4. پایه های تکیه گاه یا موقعیت موتور را طوری تنظیم کنید که دو زاویه مفصل تا حد ممکن به مساوی نزدیک شوند. اگر تجهیزات فاصله مرکزی ثابتی دارند، برای رسیدن به یکسان سازی مورد نیاز، از شیم ها بر روی یاتاقان پشتیبانی استفاده کنید.
5. با بررسی جهت یوغ، مرحله بندی را تأیید کنید. پین متقاطع یوغ ورودی باید موازی با پین متقاطع یوغ خروجی باشد. اگر نه، یک سر شفت کاردان را همراه با فلنج آن بچرخانید تا یوک ها در یک راستا قرار گیرند.
6. دستگاه را با سرعت معمولی خود روشن کنید و سطوح لرزش را کنترل کنید. امضای ارتعاش را با خط پایه مقایسه کنید. تنظیم دقیق را تا زمانی که دامنه ارتعاش در محدوده پذیرفته شده تثبیت شود ادامه دهید.

از آنجایی که شفت های کاردان اغلب در فضاهای محدود استفاده می شوند، بررسی تراز کامل بدون جدا کردن شفت می تواند دشوار باشد. در برخی موارد، حذف جزئی شفت برای دسترسی به فلنج ها مورد نیاز است، اما نکته کلیدی این است که زاویه ها را به طور دقیق اندازه گیری کنید و سپس داده ها را به فرآیند نصب منتقل کنید.

انتخاب شفت کاردان مناسب برای درایوهای تراز شده

هندسه، طول و نوع اتصال شفت کاردان تأثیر مستقیمی بر میزان تحمل ناهماهنگی و سهولت دستیابی به همترازی دارد. برای کاربردهای صنعتی که در آن زاویه و گشتاور هر دو قابل توجه است، سری استاندارد SWC از کوپلینگ‌های مشترک مشترک بین شفت، تعادل عملی بین ظرفیت بار، جبران طول و سهولت تراز را ارائه می‌دهد.

اتصال جهانی فلنج متقاطع شافت تلسکوپی بزرگ این اتصال از نوع فلنج که برای نصب در مقیاس بزرگ با فواصل اتصال ثابت طراحی شده است، حرکت محوری تلسکوپی را برای سهولت تراز و کاهش نیازهای موقعیت یابی دقیق ارائه می دهد. مشاهده محصول →

این اتصال جهانی تلسکوپی از نوع فلنج برای تاسیسات در مقیاس بزرگ طراحی شده است که در آن نقاط اتصال در یک فاصله ثابت قرار دارند اما همچنان نیاز به تنظیم زاویه ای دارند. ویژگی تلسکوپی امکان حرکت محوری را فراهم می کند، که روند نصب را ساده می کند و نیاز به موقعیت محوری دقیق در طول تراز را کاهش می دهد.

شفت جهانی دقیق دو نوع برای زوایای بزرگ دقت انتقال بالایی را برای کاربردهایی با زوایای کار بزرگ ارائه می‌کند و دارای بلبرینگ‌های دقیق برای سرعت زاویه‌ای ثابت در طول سرویس طولانی است. مشاهده محصول →

برای کاربردهایی که زاویه کار بزرگتر اجتناب ناپذیر است، شفت یونیورسال دو نوع دقیق دقت انتقال بالاتری را ارائه می دهد و اغلب در میزهای آزمایش و تجهیزات تخصصی که سرعت زاویه ای ثابت حیاتی است استفاده می شود. انتخاب شفت با کیفیت بلبرینگ دقیق به حفظ هندسه مورد نظر در مدت زمان طولانی تری کمک می کند.

اتصال مشترک یونیورسال اکستنشن استاندارد با فلنج جوش داده شده این اتصال از نوع جوش داده شده پایه ای سفت و سخت برای ماشین آلات حمل و نقل و ساخت و ساز سنگین ارائه می دهد که در طول حداکثر گشتاور، ناهماهنگی زاویه ای و بارهای جانبی را تحمل می کند. مشاهده محصول →

طراحی گسترش نوع جوش در سری SWC-BH در ماشین آلات حمل و نقل و ساخت و ساز سنگین رایج است که انتظار می رود شفت کاردان هم انحراف زاویه ای و هم درجاتی از بار جانبی را تحمل کند. در طول تراز، ساختار فلنج لحیم کاری شده پایه سفت و سختی را فراهم می کند که هندسه خود را حتی پس از رسیدن بارهای گشتاور به اوج خود حفظ می کند.

هنگام انتخاب شفت کاردان، بودجه تراز باید یکی از پارامترهای انتخاب باشد. اگر انتظار می رود که تجهیزات متصل به مرور زمان ته نشین شوند یا حرکت کنند، شفت با ظرفیت زاویه بیشتر و جبران طول یکپارچه، فرکانس تراز مجدد را کاهش می دهد. این به ویژه برای تجهیزات سیار صادق است، جایی که خم شدن قاب می تواند شرایط تراز را در حین کار تغییر دهد.

ملاحظات عملی و توصیه های نهایی

مطمئن ترین راه برای محافظت از خط محرکه شفت کاردان این است که تراز را به عنوان مداخله ای در نظر بگیریم که باید پس از نصب، پس از هرگونه تعمیر و نگهداری که ماشین آلات متصل را حرکت می دهد و پس از یک دوره چرخه حرارتی تأیید شود. فاصله زمانی توصیه شده برای بررسی تراز در یک آسیاب صنعتی سنگین معمولاً شش تا دوازده ماه بسته به چرخه کار تجهیزات است.

اگر دستگاه نشانه‌هایی از نویز، لرزش، یا افزایش دمای ناهموار نشان داد، بررسی سریع زاویه شفت کاردان و فازبندی باید اولین مرحله تشخیصی باشد. یک بازرسی معمولی که فقط سفت شدن پیچ ها را بررسی می کند کافی نیست، زیرا زوایای عملیاتی بارگذاری شده واقعی ممکن است با موقعیت های ثابت نصب شده متفاوت باشد.

برای پیشینه بیشتر در مورد اینکه چگونه طراحی کوپلینگ بر قابلیت اطمینان سیستم درایو تأثیر می گذارد، مقاله فنی ما را در مورد سیستم های محرک سنگین که اصول کار اتصالات محور جایگزین را توضیح می دهد، در نظر بگیرید. این پس زمینه برای تصمیم گیری در مورد اینکه آیا شفت کاردان یا نوع دیگری از کوپلینگ مناسب ترین راه حل برای برنامه شما است مفید است.