کوپلینگ

کوپلینگ چیست و کاربرد آن

 

مقدمه

کوپلینگ چیست؟ در دنیای پیچیده و پویای برنامه‌نویسی، ساخت نرم‌افزارهایی که قابل نگهداری، توسعه‌پذیر و قابل اعتماد باشند، از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از مفاهیم اساسی در طراحی نرم‌افزار که به طور مستقیم بر این ویژگی‌ها تأثیر می‌گذارد، کوپلینگ (Coupling) است.

کوپلینگ به میزان وابستگی بین اجزای مختلف یک سیستم گفته می‌شود. به عبارت ساده‌تر، کوپلینگ نشان می‌دهد که تغییر در یک قسمت از سیستم، چه تأثیری بر سایر قسمت‌ها خواهد داشت. هرچه این وابستگی کمتر باشد، سیستم انعطاف‌پذیرتر و آسان‌تر برای تغییر خواهد بود. در این مقاله، قصد داریم به طور مفصل به مفهوم کوپلینگ، انواع آن، دلایل اهمیت آن بپردازیم. با ما همراه باشید تا درک عمیق‌تری از این مفهوم مهم در مهندسی نرم‌افزار پیدا کنید.

تعریف کوپلینگ  :

کوپلینگ (coupling) وسیله ای است که برای اتصال دو محور و یا دو شفت به منظور انتقال دور ، قدرت ، نیرو و… از محور محرک به محور متحرک می باشد و در واقع حرکت دورانی شافت یک موتور را به یک شافت دیگر انتقال می دهد به طور کلی کوپلینگ ها در حین استفاده به شفت ها اجازه ی جدا شدن نداده و معمولا بسته به نوع coupling و مورد استفاده آنها قطر و طول های و همچنین ظرفیت دور بردقیقه انواع متفاوتی دارند. درصنایع اتوماسیون کوپلینگ جهت مثصل کردن شافت اینکودر ها به شافت موتور می باشد تا از این طریق بتوانند دور و یا موقعیت یک موتور را توسط اینکودر به PLC و یا کنترل کننده منتقل کنند.

 

دلایل اهمیت کوپلینگ چیست؟

• نگهداری و توسعه سیستم: سیستم‌های با کوپلینگ سست، راحت‌تر نگهداری و توسعه داده می‌شوند.
• قابلیت استفاده مجدد: اجزای با کوپلینگ سست، قابلیت استفاده مجدد در پروژه‌های دیگر را دارند.
• کاهش خطا: کوپلینگ سست، احتمال بروز خطا در هنگام تغییر سیستم را کاهش می‌دهد.

 

وظایف کوپلینگ ها :

• انتقال نیرو و گشتاور
• امکان ایجاد ارتباط دو محور با تغییرات طولی و عرض
• امکان ایجاد ارتباط بین دو محور دارای زاویه محوری
• اتصال و جداسازی محورها نسبت به هم
• کاهش و یا حذف ضربه و ارتعاشات

 

کاربردهای کوپلینگ :

هدف اولیه کوپلینگ ها این است که دو قطعه ی دوار را به هم متصل کنند و باعث می شود محور ها از یکدیگر جدا نشوند و در عین حال اجازه انحرافاتی را هم به محورها بدهند و با انتخاب درست کوپلینگ ها و عمل تعمیر و نگهداری به موقع می توان  صرفه جویی زیادی در هزینه و زمان خروج از کارکرد به عمل آورد .

کوپلینگ ها در محور ها یا شفت ها ماشین آلات برای هدف های مختلف استفاده می شوند که عبارتند از : شفت در ماشین آلات برای اهداف مختلفی استفاده می شوند که معمول ترین آنها عبارتند از :

1. اتصال محور (شفت) دستگاه ها مانند موتورها و ژنراتورها که بصورت جداگانه ساخته شده اند و قطع ارتباط در زمان تعمییر یا جابجایی
2. فراهم آوردن اتصال شافت هایی دارای نامیزانی 
3. فراهم سازی انعطاف بالا در محور شافت ها
4. کاهش انتقال های ناگهانی از یکه محور (شفت) به محور (شفت) دیگر
5. حفاظت در برابر اضافه بار های احتمالی
6. تغییرات خواص ارتعاشی تجهیزات (محور محرک یا محور متحرک)
7. اتصال بخش درایور
8. انتقال توان از یک انتها به انتهای دیگر(مثال توان انتقال موتور به پمپ در coupling

انحراف در کوپلینگ :

وقتی دو محور (شفت) به یکدیگر اتصال دارند به دلایل مختلفی میتواند انحراف هایی داشته باشدانحرافات به سه دسته تقسیم می شوند :

۱- انحراف محوری

انحراف محوری زمانی اتفاق می افتد که عدم هم راستایی شافت ها به صورت جابه جایی محوری باشد یعنی عدم هم راستایی در هنگامی که محور دوران شفت های اتصالی موازی باشند (منطبق نباشند) اتفاق بیافتد که این حالت بصورتی است که صفحات coupling پمپ و الکتروموتور موازی باشند ولی محور شفت ها در یک ارتفاع نباشند.

۲- انحراف زاویه ای

عدم هم راستایی زاویه ای زمانی اتفاق می افتد که محور دوران شفت های اتصالی نسبت به هم زاویه داشته باشند (موازی نباشند) یعنی محور هر دو شفت در یک ارتفاع و موقعیت است ولی فاصله بین صفحات coupling از بالا به پایین تفاوت دارد.

۳- انحراف مختلط

انحراف مختلط نیز زمانی اتفاق میافتد که محور دو شفت نسب به هم زاویه دار باشند و هم هم محور نباشند این نوع انحراف را داریم یعنی ترکیب دو حالت در این حالت هر دو حالت عدم هم راستایی زاویه ای و عدم هم راستایی محوری باهم وجود داشته باشد.

نصب و نگهداری کوپلینگ :

1. عمل اتصال یا جداسازی coupling باید آسان باشد.
2. باید محور محرک و محور متحرک در یک راستا (هم مرکز) قرار گرفته باشند .
3. هدف کمینه کردن نامیزانی باقی مانده در زمان کارکرد است تا انتقال قدرت و زمان کارکرد ماشین بیشینه شود. (شامل زمان عمر coupling ، بلبرینگ و آب بندها)
4. نباید قطعه ی جدا شونده داشته باشد.
5. توصیه می شود از قسمت های هم ترازی قطعه استفاده شود به این منظور که دستگاهی ساخته شود که برای یک هم ترازی غیر صفرآماده باشد، به این دلیل که بعدها هنگامی که دستگاه در دمای کاری قرار گرفت هم ترازی ایده آل باشد.
6. نگهداری coupling معمولا یک موضوع خیلی پیچیده نیست و نیاز به یک چک کرده  با یک برنامه ی  بصورت منظم و ماهیانه برای هرکوپلینگ دارد که شامل موارد زیر است.

تعمیر و نگهداری و خرابی کوپلینگ ها :

1. انجام بازرسی بصورت چشمی، چک کردن علائم سایش یا خستگی مکانیکی و تمیزکاری منظم کوپلینگ
2. چک و تعویض منظم روغن در صورتی که کوپلینگ روغن کاری شود. که معمولا این بازرسی بصورت سالیانه انجام می شود  ولی برای کوپلینگهای که در محیط های با شرایط کاری نامناسب قرار گرفته اند بیشتر انجام می شود.
3. مستند سازی تعمیر و نگهداری انجام شده برای هرکوپلینگ همراه با تاریخ الزامی می باشد

مزایای coupling :

1. امکان افزایش انعطاف بالا زمانیکه در شافت موتور لغزش ایجاد می شود.
2. امکان ارتباط بین دو شافتی که یک اندازه نیستند. مثلا یک شافت قطر 8 میلی متر به یک شافت قطر 12 میلی متر را میتوان توسط coupling ارتباط داد.
3.  امکان ارتباط بین دو شافتی که در یک راستا نیست.
4. حفاظت از اضافه بار بدین صورت که شافت ها زمانیکه گشتاور یک طرف از یک حد بالاتر می رود بدین ترتیب که درصورت افزایش گشتاور، coupling شکسته شده و مانع از رسیدن به قسمت بعدی می شود.(فیوزمکانیکی)
5. حفاظت یک شافت از شافت دیگر در انتقال انواع نویز و جریان های الکتریکی در نوع پلاستیکی و انعطافی(ایزوله سازی)
6. انتقال توان از یک محور به محور دیگر
7. حفاظت در زمان افزایش دور موتور با شکسته شدن coupling (فیوز مکانیکی)
8. حفاظت در زمان ایجاد تنش ها و ضربه ها از یک محور

انواع coupling :

در انتخاب نوع coupling وضعیت قرارگرفتن محورها نسبت به هم ، در یک امتداد بودن و یا نبودن محورها ، گشتاور محور ، سرعت محور ، لغزش محور تعیین کننده هستند.کوپلینگ هایی که نتوانند ناهماهنگی بین محورها را ازبین ببرند و ارتباط برقرار کنند را کوپیلینگ های صلب و کوپلینگ هایی که پاسخگوی این ناهماهنگی هستند را کوپلینگ های ارتجاعی می نامند.

• کوپلینگ های پلاستیکی :

این کوپلینگ ها از جنس پلاستیک با قابلیت انعطاف کم ساخته و تولید می شوند ، از مزایای این کوپلینگ ها می توان به قیمت مناسب ، سبک بودن و از معایب آن می توان به قابلیت کاربرد در دورها و گشتاور ها پایین و محورهای یک راستا اشاره کرد.

• کوپلینگ های فلزی :

این کوپلینگ ها معمولا از آلومنیوم ساخته شده و قابلیت انعطاف بالاتری نسبت به کوپلینگ های پلاستیکی دارند. از مهمترین مزایای این کوپلینگ ها میتوان به کاربرد در گشتاورهای بالا و دورهای بالا با طول عمر بالاتری نسبت به کوپلینگ های پلاستیکی نام برد و از معایب این کوپلینگ ها کار در محورهای یک راستا و قیمت بالاتر نسبت به coupling های پلاستیکی نام برد.

• کوپلینگ های انعطاف پذیر :

این کوپلینگ ها با داشتن یک عایق پلاستیکی بین خود علاوه بر ایجاد ایزوله سازی بین دو محور یک شافت از هر نویز و جریان الکتریکی انعطاف بالاتری نسبت به کوپلینگ های پلاستیکی و فلزی دارند از مهمترین مزایای این کوپلینگ ها علاو بر ارتباط بین محورهایی که در یک راستا نیستد می توانند در تنش ها و افزایش سرعت های ناگهانی و ضربه های یک شافت عمر بالاتری نسب به کوپلینگ های پلاستیکی و فلزی دارند. از معایب این کوپلینگ ها به قیمت بالای آن می توان اشاره کرد.

در کوپلینگ های ارتجاعی ارتباط سینماتیکی (حرکت بدون در نظر گرفتن نیروهایی است که این حرکات را ایجاد کردند) آنرا سینماتیکی یا مفصلی می گویند ولی اگر بوسیله اجزاء الاستیکی انجام گیرد را کوپلینگ های الاستیکی می گویند.

کوپلینگ های مکانیکی

• دنده‌ای

این نوع شامل پنج جز اصلی یعنی ۲ «توپی»‌ (Hub)، دو «غلاف» (Sleeves) و در برخی موارد یک «جداکننده» (Spacer) تشکیل شده‌اند که این اجزا (به غیر از جداکننده) در تصویر زیر آورده شده‌ است. البته قطعات دیگری همچون «واشر فنری» (Lock Washer)، «واشر آب‌بند» (Seal) و همچنین مهره‌ها از جمله اجزای سازنده کوپلینگ‌های دنده‌ای به شمار می‌آیند.

• زنجیری

(Chain Couplings) تنها از سه جزء یعنی دو خورشیدی و یک زنجیر کوتاه دو ردیفی تشکیل شده‌اند. از کوپلینگ‌های زنجیری در سرعت‌های پایین بهره می‌گیرند اما برای سرعت‌های بالا می‌توان از پوشش پلاستیکی یا فلزی استفاده کرد تا روان‌کاری نیز صورت بگیرد.

• رشته‌ای

(Steel Grid Couplings)، انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به کوپلینگ زنجیری دارند و عملکرد آن‌ها نیز مشابه با کوپلینگ دنده‌ای و دارای دو توپی دنده‌ای و یک غلاف به شکل فنرهای تودرتوی فولادی هستند.

 

دلایل اصلی خرابی :

• تعمیر و نگهداری نا مناسب
• نصب نامناسب
• انتخاب کوپلینگ نامناسب در محل مورد استفاده
• کارکرد فراوان و کاهش عمر کوپلینگ
• ارتعاشات زیاد
• آنبالانسی زیاد 
• درگیر بودن شافت ها
• ضربه 
• آلودگی گرد و غبار بر روی شافت ها

 

الزامات یک کوپلینگ خوب چیست؟

یک کوپلینگ مناسب باید شرایط زیر را داشته باشد:

• نصب یا حذف آن آسان باشد.
• باید تمام توان را از یک شفت به شفت دیگر بدون ایراد منتقل کند
• باید شفت را در تراز مناسب نگه دارد.
• انتقال ضربه و بارهای ارتعاشی از یک شفت به شفت دیگر باید به حداقل برسد.

 

در هنگام خرید coupling  می بایست به سوال های زیر توجه کرد تا در انتخاب نوع کوپلینگ درست اقدام شود.

• سرعت شافت محور دوار بالاست؟
• شافت دارای لغزش است؟
• شافت دارای ضربه می باشد؟
• شافت بالانس نیست؟
• قیمت مهم است؟
• گشتاور کاری بالاست؟
• قطر دو طرف شافت چند میلیمتر است؟ مثال 8 به 8 
• طول شافت چه مقدار باشد؟

سخن آخر

کوپلینگ‌ها نقش بسیار مهمی در ارتباط و اتصال بین عناصر مختلف یک سیستم یا دستگاه دارند. این ارتباطات، از جمله انتقال انرژی، داده، سیگنال یا گرما را فراهم می‌کنند و برای عملکرد صحیح و کارآمد سیستم‌ها بسیار حیاتی هستند. با استفاده از کوپلینگ‌ها، امکان اتصال و هماهنگی بین قسمت‌های مختلف یک سیستم فراهم می‌شود که این امر به بهبود کارایی، عملکرد و دقت سیستم‌ها کمک می‌کند. در نتیجه، درک و بهره‌مندی از انواع مختلف کوپلینگ‌ها، اساسی برای طراحی و اجرای سیستم‌های مختلف است و بهبود کیفیت و کارایی این سیستم‌ها را به دنبال دارد.کوپلینگ ها در برند ها و قیمت های مختلفی در بازار وجود دارد برخی از این برند ها کاکن ، سانگیل و… است.

برای خرید کوپلینگ به سایت کنترل24 مراجعه کنید  و یا از طریق لینک زیر با کارشناسان ما در ارتباط باشید.