یکی از سوالات متداول در انتخاب کوپلینگ اولدهام به طرز فریبنده‌ای ساده است: این کوپلینگ واقعاً چه مقدار ناهم‌ترازی را می‌تواند تحمل کند؟ پاسخ بستگی به این دارد که منظور شما از ناهم‌ترازی چیست، از چه اندازه کوپلینگی استفاده می‌کنید، «مقاومت» را چگونه تعریف می‌کنید - چه به معنای دوام آوردن به مدت یک دور یا دوام آوردن به مدت 10000 ساعت - و اینکه آیا در مورد حداکثر مقدار ممکن یا مقداری که عمر مفید را بهینه می‌کند، سوال می‌کنید. این مقاله به همه این ابعاد می‌پردازد و یک راهنمای عملی برای تحمل ارائه می‌دهد که بر اساس اندازه کوپلینگ و نوع ناهم‌ترازی سازماندهی شده است.
سه نوع ناهمراستایی شفت
قبل از بحث در مورد اعداد، مهم است که در مورد سه نوع متمایز عدم هم‌ترازی شفت که یک کوپلینگ اولدهام ممکن است با آن مواجه شود، دقیق باشیم:
انحراف جانبی (موازی) وضعیتی است که در آن دو خط مرکزی شفت موازی با یکدیگر هستند اما به صورت شعاعی جابجا شده‌اند - آنها در یک جهت قرار دارند اما بر هم منطبق نیستند. این نوع ناهم‌ترازی است که کوپلینگ اولدهام برای تطبیق با آن طراحی شده است و رایج‌ترین شکل مشاهده شده در اتصالات موتور به ماشین است. انحراف جانبی به صورت فاصله عمودی بین دو محور شفت، بر حسب میلی‌متر، اندازه‌گیری می‌شود.
ناهم‌ترازی زاویه‌ای وضعیتی است که در آن دو خط مرکزی شفت موازی نیستند - آنها همگرا یا واگرا می‌شوند و در یک نقطه به هم می‌رسند (یا اگر امتداد یابند، به نظر می‌رسند که به هم می‌رسند). ناهم‌ترازی زاویه‌ای بر حسب درجه و به صورت زاویه بین دو محور شفت هنگام مشاهده از پهلو اندازه‌گیری می‌شود. کوپلینگ اولدهام ظرفیت زاویه‌ای بسیار محدودی دارد و این نوع ناهم‌ترازی باید قبل از نصب به صورت مکانیکی اصلاح شود.
ناهم‌ترازی محوری (شناور انتهایی) شرایطی است که در آن یک شفت در امتداد محور شفت به سمت شفت دیگر یا از آن دور می‌شود. این ناهم‌ترازی به معنای موقعیتی نیست، بلکه یک جابجایی محوری است که کوپلینگ باید بدون انتقال نیروی محوری قابل توجه به یاتاقان‌ها، آن را در خود جای دهد. کوپلینگ اولدهام ظرفیت شناوری محوری کمی دارد که توسط فاصله بین سطوح دیسک و سطوح داخلی هاب تعیین می‌شود.
افست جانبی: حداکثر مقدار مجاز در مقابل عملکرد توصیه شده
تولیدکنندگان دو مقدار افست جانبی را مشخص می‌کنند که باید با دقت از هم متمایز شوند:
The حداکثر انحراف نامی بزرگترین جابجایی جانبی است که در آن کوپلینگ می‌تواند بدون خرابی مکانیکی عمل کند - زبانه در شکاف به پایین نمی‌افتد، دیسک با سطوح توپی تماس پیدا نمی‌کند و شکاف‌های توپی بیش از حد بارگذاری نمی‌شوند. کار کردن در حداکثر جابجایی مجاز از نظر فنی مجاز است اما منجر به حداکثر نرخ سایش دیسک، حداکثر تولید گرما و حداقل عمر مفید می‌شود.
The آفست عملیاتی توصیه شده انحرافی است که در آن کوپلینگ برای ارائه عمر مفید خوب تحت شرایط سرعت و گشتاور نامی خود طراحی شده است. این معمولاً 40 تا 60 درصد از حداکثر مقدار نامی است. عملکرد در این سطح یا کمتر از آن، طولانی‌ترین عمر مفید دیسک را فراهم می‌کند و حاشیه‌ای برای رشد حرارتی، انحراف قاب و سایش یاتاقان در طول عمر مفید دستگاه باقی می‌گذارد.
هنگام انتخاب یک کوپلینگ، انحراف جانبی مورد انتظار برای کاربرد باید برابر یا کمتر از مقدار عملیاتی توصیه شده باشد - نه حداکثر مقدار نامی. این رایج‌ترین جنبه‌ی سوءتفاهم در مورد مشخصات ناهم‌ترازی کوپلینگ اولدهام است.
ظرفیت جابجایی جانبی بر اساس اندازه کوپلینگ
| قطر خارجی کوپلینگ (میلی‌متر) | حداکثر انحراف مجاز (میلی‌متر) | آفست عملیاتی توصیه شده (میلی‌متر) | محدوده سوراخ معمولی (میلی متر) |
|---|---|---|---|
| ۱۶–۲۰ | ۰.۲۰–۰.۳۰ | ۰.۰۸–۰.۱۵ | ۳–۸ |
| ۲۵–۳۲ | ۰.۴۰–۰.۶۰ | ۰.۱۵–۰.۳۰ | ۵–۱۶ |
| ۴۰–۵۰ | ۰.۶۰–۱.۰۰ | ۰.۲۵–۰.۵۰ | ۱۰–۲۵ |
| ۶۳–۸۰ | ۱.۰۰–۱.۵۰ | ۰.۴۰–۰.۷۵ | ۲۰–۴۰ |
| ۱۰۰–۱۲۵ | ۱.۵۰–۲.۵۰ | ۰.۶۰–۱.۲۵ | ۳۰–۶۰ |
مقادیر، محدوده‌های معرف برای کوپلینگ‌های استاندارد دیسک پلیمری اولدهام هستند. همیشه کوپلینگ مورد نظر را با برگه اطلاعات سازنده مطابقت دهید.
عدم هم‌ترازی زاویه‌ای: حد نهایی
کوپلینگ‌های اولدهام به طور مداوم برای حداکثر ناهمراستایی زاویه‌ای رتبه‌بندی می‌شوند. ۰.۵ تا ۱.۰ درجه تقریباً در تمام اندازه‌ها و تولیدکنندگان. این یک راهنمای نرم نیست - این یک محدودیت مکانیکی سخت است که توسط هندسه رابط زبانه و شیار اعمال می‌شود.
وقتی ناهم‌ترازی زاویه‌ای وجود داشته باشد، دیسک نمی‌تواند در طول یک دور کامل به طور کامل درون شیارهای توپی بلغزد. در موقعیت‌های چرخشی خاص، یک لبه از زبانه قبل از لبه مقابل با دیواره شیار تماس پیدا می‌کند و باعث ایجاد شرایط اتصال با بار نقطه‌ای متمرکز به جای تماس توزیع‌شده در سطح می‌شود. این بار نقطه‌ای چندین برابر بیشتر از تنش تماسی توزیع‌شده معمولی در همان گشتاور است که باعث سایش سریع و نامتقارن دیسک و ایجاد بارهای ضربه‌ای متناوب می‌شود که به یاتاقان‌های شفت منتقل می‌شوند.
نتیجه عملی آن کاملاً واضح است: عدم هم‌ترازی زاویه‌ای باید قبل از نصب کوپلینگ اولدهام به صورت مکانیکی اصلاح شود.توسط کوپلینگ تطبیق داده نشده است. اگر صفحه نصب موتور عمود بر محور شفت محرک نباشد، پایه‌های موتور را تا زمانی که عمود باشند، شیم کنید. اگر هندسه قاب محرک این امر را غیرممکن می‌سازد، کوپلینگ اولدهام نوع کوپلینگ نامناسبی برای این کاربرد است - به یک کوپلینگ حلزونی یا میله‌ای تغییر دهید که طبق طراحی، ناهم‌ترازی زاویه‌ای را مدیریت می‌کند.
ظرفیت شناور محوری
ظرفیت شناوری محوری یک کوپلینگ اولدهام توسط فاصله بین سطوح دیسک و سطوح داخلی توپی، هنگامی که کوپلینگ در موقعیت محوری اسمی خود نصب شده است، تعیین می‌شود. اکثر کوپلینگ‌های استاندارد اولدهام، شناوری محوری را در محدوده ... ارائه می‌دهند. 0.5 تا 2.0 میلی‌متر بسته به اندازه کوپلینگ.
این شناور محوری امکان انبساط حرارتی شفت‌ها را در حین گرم شدن، حرکت محوری جزئی در یاتاقان‌های موتور تحت بار و خطاهای کوچک موقعیت‌یابی محوری را در حین نصب فراهم می‌کند. این شناور امکان جابجایی محوری پایدار را فراهم نمی‌کند - اگر یک شفت به صورت محوری بیش از شناور موجود حرکت کند، دیسک با یک سطح توپی تماس پیدا می‌کند و شروع به انتقال نیروی محوری به یاتاقان آن شفت می‌کند.
برای کاربردهایی با رشد محوری حرارتی قابل توجه - شفت‌های بلند با اختلاف دمای زیاد، یا شفت‌هایی در محیط‌های فرآیندی با دمای بالا - کوپلینگ حلزونی انطباق محوری بهتری را فراهم می‌کند. برای اکثر کاربردهای سروو موتور و استپر موتور که حرکت محوری کوچک است، ظرفیت شناوری کوپلینگ اولدهام بیش از حد کافی است.
چگونه افست جانبی را به طور دقیق اندازه گیری کنیم
اندازه‌گیری دقیق افست جانبی نیاز به یک نشانگر عقربه‌ای و یک سطح مرجع تمیز روی هر شفت دارد. روش کار:
روش ۱ - اندازه‌گیری مستقیم انحراف: نشانگر عقربه‌ای را روی یک پایه مغناطیسی که به محفظه یاتاقان شفت محرک بسته شده است، نصب کنید. نوک نشانگر را روی سطح شفت موتور قرار دهید. شفت موتور را در حالی که شفت محرک ثابت نگه داشته شده است، 360 درجه بچرخانید. مقدار کل نشانگر (TIR) را ثبت کنید. انحراف جانبی برابر با نصف TIR است (TIR = 2 × انحراف، زیرا نشانگر هر دو طرف دایره خروج از مرکز را جارو می‌کند).
روش ۲ - خط‌کش و گیج فیلر (بررسی سریع): یک خط‌کش دقیق را در مقابل قطر خارجی توپی شفت موتور نگه دارید و آن را به سمت شفت محرک امتداد دهید. از گیج‌های فیلر برای اندازه‌گیری فاصله بین خط‌کش و شفت محرک در یک فاصله مشخص استفاده کنید. انحراف را از اندازه‌گیری فاصله و فاصله اندازه‌گیری محاسبه کنید. این روش نسبت به روش نشانگر عقربه‌ای دقت کمتری دارد، اما به ابزار خاصی نیاز ندارد و امکان بررسی سریع را در حین نصب فراهم می‌کند.
همیشه ناهمراستایی را پس از رسیدن دستگاه به دمای عملیاتی و بار کامل اندازه‌گیری کنید، نه فقط در زمان راه‌اندازی سرد. رشد حرارتی در موتور، گیربکس و قاب دستگاه در طول گرم شدن می‌تواند در تاسیسات صنعتی معمول، جابجایی جانبی را 0.1 تا 0.3 میلی‌متر تغییر دهد.
ناهم‌ترازی ترکیبی: زمانی که ناهم‌ترازی جانبی و زاویه‌ای هر دو وجود دارند
در نصب‌های واقعی، ناهم‌ترازی جانبی و زاویه‌ای اغلب به طور همزمان ظاهر می‌شوند. کوپلینگ اولدهام این شرایط ترکیبی را به خوبی نسبت به جابجایی جانبی خالص مدیریت نمی‌کند، زیرا مؤلفه زاویه‌ای، تنش خمشی را به دیسک اضافه می‌کند که در جابجایی جانبی خالص وجود ندارد.
وقتی هر دو نوع وجود داشته باشند، مولفه زاویه‌ای باید قبل از تکیه بر ظرفیت انحراف جانبی کوپلینگ به کمتر از 0.3 درجه کاهش یابد. ظرفیت ناهم‌ترازی ترکیبی تقریباً برابر است با:
ضریب نامی ترکیبی = (جابجایی جانبی / حداکثر جابجایی جانبی نامی) + (جابجایی زاویه‌ای / حداکثر جابجایی زاویه‌ای نامی) ≤ ۱.۰
اگر مجموع این دو کسر از ۱.۰ بیشتر شود، از کوپلینگ خواسته می‌شود که ناهم‌ترازی ترکیبی بیشتری را نسبت به آنچه طراحی‌اش اجازه می‌دهد، تحمل کند. یک یا هر دو جزء را از طریق اصلاح مکانیکی کاهش دهید، یا کوپلینگی با رتبه‌بندی بالاتر برای هر دو پارامتر انتخاب کنید.
تأثیر ناهمراستایی بر نرخ سایش دیسک
| آفست عملیاتی (% از حداکثر امتیاز) | نرخ سایش نسبی دیسک | عمر مفید مورد انتظار (نسبی) |
|---|---|---|
| 20% از حداکثر امتیاز | ۱× (خط پایه) | خیلی طولانی |
| 40% با حداکثر امتیاز | ~۴× | طولانی |
| 60% با حداکثر امتیاز | ~۹× | متوسط |
| 80% با حداکثر امتیاز | ~۱۶× | کوتاه |
| حداکثر امتیاز 100% | ~۲۵× | خیلی کوتاه |
نرخ سایش تقریباً با مجذور کسر ناهمراستایی متناسب است، زیرا سایش دیسک با مجذور سرعت لغزشی متناسب است (سرعت = جابجایی × سرعت زاویه‌ای). این رابطه غیرخطی دلیل آن است که حتی پیشرفت‌های اندک در همراستایی شفت، افزایش نامتناسب زیادی در طول عمر دیسک ایجاد می‌کند.
نتیجه‌گیری
کوپلینگ اولدهام، جابجایی جانبی شفت را بهتر از هر نوع کوپلینگ بدون لقی رایج دیگر مدیریت می‌کند - اما زمانی که بسیار پایین‌تر از حداکثر مجاز خود کار می‌کند، نه در حد مجاز، بهترین عملکرد را دارد. عدم هم‌ترازی زاویه‌ای یک محدودیت سخت است که باید به صورت مکانیکی اصلاح شود، و توسط کوپلینگ قابل جبران نیست. شناوری محوری متوسط اما برای اکثر کاربردهای سروو و کنترل حرکت کافی است. استفاده از جابجایی عملیاتی توصیه شده به جای حداکثر جابجایی نامی به عنوان معیار انتخاب، اندازه‌گیری جابجایی واقعی در شرایط عملیاتی به جای نصب سرد، و اصلاح هرگونه جابجایی زاویه‌ای قبل از نصب کوپلینگ - این سه روش در کنار هم، نصب‌هایی را ایجاد می‌کنند که عمر مفید کامل کوپلینگ را ارائه می‌دهند و از یاتاقان‌های شفت در برابر بارهای ناشی از کوپلینگ در طول عمر عملیاتی دستگاه محافظت می‌کنند.
مرور ما طیف کامل کوپلینگ‌های اولدهام با مشخصات دقیق عدم هم‌ترازی، یا با تیم مهندسی ما تماس بگیرید برای کمک به اندازه‌گیری عدم هم‌ترازی و انتخاب کوپلینگ.
