کوپلینگ های الاستومری: نحوه کار، انواع و راهنمای انتخاب

کوپلینگ الاستومری چیست؟

یک بلوک پلی اورتان را بین دو فک فولادی فشار دهید، آن را روی یک جفت شفت بچسبانید و هسته کاری یک کوپلینگ الاستومری را خواهید داشت. طراحی تقریباً برای کارهای صنعتی بسیار ساده به نظر می رسد، با این حال این کوپلینگ ها به طور معمول صدها نیوتن متر گشتاور را روی پمپ ها، فن ها و درایوهای نوار نقاله حمل می کنند.

یک کوپلینگ الاستومری دو شفت دوار را با استفاده از توپی های فلزی در دو انتها و یک عنصر انعطاف پذیر غیر فلزی - معمولا لاستیک یا پلی اورتان - که بین آنها قرار گرفته است به هم متصل می کند. الاستومر سه کار را به طور همزمان انجام می دهد: گشتاور را از محور محرک به محور رانده می کند، خم می شود تا مقادیر کمی از ناهماهنگی شفت را جذب کند، و پیشرانه را در برابر لرزش و بارگذاری ضربه ای محافظت می کند. این ترکیب به همین دلیل است که طرح های الاستومری بر اتصالات موتور به پمپ و موتور به فن برای همه منظوره غالب است، جایی که تراز کامل محور به ندرت عملی است و کمی بخشش داخلی باعث صرفه جویی در یاتاقان ها می شود.

نحوه انتقال گشتاور توسط کوپلینگ های الاستومری

گشتاور در این کوپلینگ ها از تماس فلز به فلز عبور نمی کند - از الاستومر عبور می کند و نحوه انجام آن این دسته را به دو خانواده تقسیم می کند.

طرح های فشرده سازی شده مانند کوپلینگ های فک و عنکبوت، عنصر انعطاف پذیر را بین شاخه های به هم پیوسته در هر توپی فشار دهید. با چرخش توپی رانده، تیغه‌های آن به لوب‌های عنکبوت فشار می‌آورند که به نوبه خود به سمت لوب‌های هاب رانده می‌شوند. این عنصر هرگز کشیده یا بریده نمی شود، فقط فشرده می شود، که تنش را روی سطح بزرگتر پخش می کند و تمایل به افزایش عمر مفید دارد.

طرح های برشی بارگذاری شده مانند کوپلینگ های پین و بوش یا تایر، الاستومر را در یک حرکت پیچشی یا خمشی به جای فشرده سازی خالص کار می کنند. این هندسه اغلب یک مسیر خمش بزرگتر و ظرفیت ناهماهنگی بیشتر را به قیمت چگالی گشتاور تا حدودی کمتر در مقایسه با انواع تراکم امکان پذیر می کند.

بیشتر کوپلینگ‌های الاستومری دارای حاشیه ایمنی داخلی نیز هستند: اگر عنصر انعطاف‌پذیر فرسوده شود یا از کار بیفتد، ویژگی‌های توپی فلزی در بسیاری از طرح‌ها تماس مکانیکی کوتاهی برقرار می‌کند و به گشتاور اجازه می‌دهد تا به اندازه کافی برای خاموش شدن کنترل‌شده به جای از دست دادن ناگهانی درایو، با ظرفیت کاهش یافته جریان داشته باشد.

انواع رایج کوپلینگ الاستومری

هر جفت الاستومری یکسان به نظر نمی رسد، و تفاوت ها برای انتخاب مهم هستند. سه طرح بخش عمده ای از کاربردهای صنعتی را پوشش می دهند.

• کوپلینگ فک و عنکبوت از دو توپی با آرواره های به هم پیوسته و یک عنکبوت الاستومری ستاره ای شکل بین آنها استفاده کنید. آنها جمع و جور هستند، سرویس دهی آنها آسان است - عنکبوت را می توان بدون حرکت دادن هیچ یک از محورها تعویض کرد - و ناهماهنگی زاویه ای و موازی متوسط ​​را ببخشید.
• کوپلینگ لاستیک عنکبوت را با یک "لاستیک" کامل که در اطراف هر دو هاب پیچیده شده است، جایگزین کنید. حجم منعطف بزرگ‌تر، وسیع‌ترین محدوده ناهماهنگی خانواده الاستومری را به همراه عایق الکتریکی قوی بین شفت‌ها می‌دهد، که در جایی که جریان‌های سرگردان یاتاقان‌ها را تهدید می‌کنند اهمیت دارد.
• کوپلینگ پین الاستیک (پین و بوش). پین های فلزی را که در بوش های لاستیکی قرار دارند از سوراخ های دو فلنج اتصال عبور دهید. پین‌های فولادی بار مستقیم بیشتری را نسبت به طراحی الاستومری خالص حمل می‌کنند که در عین حال که جذب ضربه را دست نخورده نگه می‌دارد، ظرفیت گشتاور را بالاتر می‌برد.

انتخاب مواد و سختی الاستومری

بلوک لاستیکی یا پلی یورتان بیشتر از آنچه شکل ساده آن نشان می دهد کارهای مهندسی انجام می دهد و درجه مواد انتخابی نحوه رفتار کوپلینگ تحت بار را تغییر می دهد.

لاستیک طبیعی لرزش قوی را ارائه می دهد و در شرایط سرد عملکرد خوبی دارد، اما مقاومت محدودی در برابر روغن ها و دماهای بالا دارد. پلی یورتان مقدار کمی میرایی را برای ظرفیت گشتاور بالاتر، مقاومت در برابر سایش بهتر و مقاومت روغن بسیار بهتر معامله می کند، به همین دلیل است که در استفاده عمومی صنعتی غالب است. الاستومرهای ویژه مانند Hytrel این شکاف را پر می کنند و خواص خود را در یک باند دمای وسیع تری برای محیط های سخت نگه می دارند.

در هر ماده ای، سختی متغیری است که عملکرد را تنظیم می کند. ترکیبات نرم‌تر راحت‌تر خم می‌شوند و ارتعاشات مرطوب را بهتر می‌کنند، اما قبل از تغییر شکل بیش از حد، گشتاور کمتری را منتقل می‌کنند. ترکیبات سخت‌تر، گشتاور بیشتری را حمل می‌کنند و تحت بار محکم‌تر نگه می‌دارند، به قیمت جذب ضربه. سازندگان این ویژگی را با استفاده از سختی طول سنج درجه بندی می کنند، اغلب در مقیاس Shore A، آزمایش شده بر اساس استاندارد ASTM برای سختی فرورفتگی لاستیک . یک عنصر نرم تر در محدوده 80-85 Shore A برای کاربردهایی مناسب است که در آن بالشتک سازی بیشتر اهمیت دارد، در حالی که یک عنصر محکم تر در نزدیکی 95-98 Shore A مناسب درایوهایی است که به تراکم گشتاور بالاتر با انعطاف کمتر نیاز دارند.

جبران ناهماهنگی و میرایی ارتعاش

شفت ها در دنیای واقعی هرگز کاملاً در یک راستا قرار نمی گیرند، و کوپلینگ های الاستومری عمدتاً برای بی ضرر کردن این نقص وجود دارند.

• ناهماهنگی زاویه ای زمانی اتفاق می‌افتد که دو خط مرکزی شفت به جای اینکه موازی باشند، در یک زاویه متقاطع می‌شوند. الاستومر به طور ناهموار در اطراف محیط خود خم می شود تا بدون انتقال بار خمشی به یاتاقان ها، آن را جذب کند.
• ناهماهنگی موازی زمانی اتفاق می‌افتد که محورهای شفت موازی می‌مانند اما کنار هم قرار می‌گیرند. عنصر انعطاف پذیر برای پر کردن شکاف کمی قیچی می کند.
• حرکت محوری (انتهای شناور). ناشی از انبساط حرارتی یا تغییر فاصله بلبرینگ است. اکثر طرح های الاستومری امکان لغزش محوری را بدون انتقال بارهای رانش از طریق پیشرانه فراهم می کنند.

عملکرد میرایی از همین انعطاف ناشی می شود. همانطور که گشتاور در نوسان است - از سنبله های راه اندازی موتور، بارهای ناهموار روی نوار نقاله، یا بارگذاری چرخه ای در یک پمپ رفت و برگشتی - الاستومر به جای عبور مستقیم از هر قله، کمی کشیده و شل می شود. این ارتعاش پیچشی را قبل از رسیدن به یاتاقان‌ها و گیربکس‌ها صاف می‌کند، که دلیل اصلی این است که کوپلینگ‌های الاستومری اغلب از اتصالات صلب در کاربردهایی با بار متغیر دوام می‌آورند.

انتخاب کوپلینگ الاستومری مناسب

انتخاب نوع کوپلینگ نادرست یک علت خرابی رایج‌تر از انتخاب نوع اتصال کم است. یک ترتیب تصمیم گیری کوتاه، انتخاب را در شرایط عملیاتی واقعی ثابت نگه می دارد.

1. حداکثر گشتاور را محاسبه کنید از جمله شروع هجوم و هرگونه بارگذاری ضربه ای، و یک ضریب سرویس (معمولاً 1.25-2.5) مناسب برای تجهیزات رانده اعمال کنید.
2. هم ترازی قابل دستیابی را ارزیابی کنید. اگر تراز نصب تقریبی است یا در طول زمان تغییر می‌کند، از طرحی با ظرفیت ناهماهنگی سخاوتمندانه، مانند کوپلینگ لاستیک، نسبت به نوع فک با تحمل بیشتر استفاده کنید.
3. ارتعاش و قرار گرفتن در معرض ضربه را وزن کنید. کمپرسورهای رفت و برگشتی، سنگ شکن ها، و درایوهای نوار نقاله راه اندازی استاپ از درجه های الاستومری نرم تری بهره می برند که میرایی را در اولویت قرار می دهند.
4. محیط عملیاتی را بررسی کنید. قرار گرفتن در معرض روغن پلی اورتان را به لاستیک طبیعی ترجیح می دهد. نوسانات گسترده دما ممکن است به یک ترکیب خاص نیاز داشته باشد.
5. تناسب سوراخ، سرعت و اندازه را تأیید کنید در برابر پاکت امتیازی سازنده برای خانواده جفت‌شده در فهرست نهایی.

برای ساید بای ساید گسترده تر طرح های الاستومری در برابر کوپلینگ های صلب، دنده ای و دیافراگمی، این راهنمای کامل انواع کوپلینگ شفت موتور درخت تصمیم کامل را با جزئیات بیشتر طی می کند.

علائم تعمیر و نگهداری و خرابی

کوپلینگ های الاستومری در مقایسه با دنده های روغن کاری شده یا طرح های شبکه تا حد زیادی بدون نیاز به تعمیر و نگهداری هستند، اما عنصر انعطاف پذیر فرسوده می شود و مستحق توجه دوره ای است. در طول بازرسی معمول، به دنبال ترک یا بررسی روی سطح الاستومر، کشیدگی قابل مشاهده یا قرار گرفتن دائمی در یک عنکبوت فشرده، افزایش محسوس در لرزش یا نویز از ناحیه اتصال، و هرگونه سخت شدن یا تغییر رنگی که حاکی از تخریب شیمیایی یا حرارتی باشد، باشید.

جنبه مثبت طراحی الاستومری دقیقاً در اینجا نمایان می‌شود: در اکثر کوپلینگ‌های فک، لاستیک و پین بوش، عنصر انعطاف‌پذیر را می‌توان بدون ایجاد اختلال در تراز محوری یا کشیدن هر یک از دستگاه‌های متصل تعویض کرد، و آنچه را که تعمیر اساسی در سایر انواع کوپلینگ می‌توان به تعویض قطعات معمول تبدیل کرد. کاوش کنید طیف کاملی از طرح های جفت انعطاف پذیر برای مقایسه اندازه سوراخ‌ها، درجه‌بندی گشتاور و مواد عنصر با نیازهای درایو خاص شما.