ओल्डहैम कपलिंग का चयन करते समय सबसे अधिक पूछे जाने वाले प्रश्नों में से एक देखने में सरल लगता है: यह कपलिंग वास्तव में कितना मिसएलाइनमेंट सहन कर सकती है? इसका उत्तर इस बात पर निर्भर करता है कि आप किस प्रकार के मिसएलाइनमेंट की बात कर रहे हैं, आप किस आकार की कपलिंग का उपयोग कर रहे हैं, "सहन करने" का आपका क्या अर्थ है - चाहे वह एक चक्कर तक टिकना हो या 10,000 घंटे तक चलना - और क्या आप अधिकतम संभव मान या उस मान के बारे में पूछ रहे हैं जो सेवा जीवन को अनुकूलित करता है। यह लेख इन सभी पहलुओं पर प्रकाश डालता है और कपलिंग के आकार और मिसएलाइनमेंट के प्रकार के अनुसार एक व्यावहारिक टॉलरेंस गाइड प्रदान करता है।
शाफ्ट मिसअलाइनमेंट के तीन प्रकार
संख्याओं पर चर्चा करने से पहले, ओल्डहैम कपलिंग में उत्पन्न होने वाले शाफ्ट मिसअलाइनमेंट के तीन अलग-अलग प्रकारों के बारे में सटीक जानकारी होना महत्वपूर्ण है:
पार्श्व (समानांतर) ऑफसेट यह वह स्थिति है जहाँ दोनों शाफ्ट की केंद्र रेखाएँ एक-दूसरे के समानांतर होती हैं लेकिन त्रिज्या के अनुसार विस्थापित होती हैं—वे एक ही दिशा में इंगित करती हैं लेकिन आपस में मेल नहीं खातीं। ओल्डहैम कपलिंग इसी प्रकार की विसंगति को समायोजित करने के लिए डिज़ाइन की गई है, और यह मोटर-टू-मशीन कनेक्शन में पाई जाने वाली सबसे आम विसंगति है। पार्श्व विस्थापन को दोनों शाफ्ट अक्षों के बीच की लंबवत दूरी के रूप में मिलीमीटर में मापा जाता है।
कोणीय विसंगति यह वह स्थिति है जहाँ दो शाफ्ट की केंद्र रेखाएँ समानांतर नहीं होतीं — वे अभिसरित या अपसरित होती हैं, एक बिंदु पर मिलती हैं (या विस्तारित करने पर मिलती हुई प्रतीत होती हैं)। कोणीय विसंगति को डिग्री में मापा जाता है, जो कि दोनों शाफ्ट अक्षों के बीच का कोण होता है जब इसे पार्श्व से देखा जाता है। ओल्डहैम कपलिंग की कोणीय क्षमता बहुत सीमित होती है और इस प्रकार की विसंगति को स्थापना से पहले यांत्रिक रूप से ठीक किया जाना चाहिए।
अक्षीय बेसंरेखण एंड-फ्लोट वह स्थिति है जिसमें एक शाफ्ट, शाफ्ट अक्ष के अनुदिश दूसरे शाफ्ट की ओर या उससे दूर गति करता है। यह स्थितिगत दृष्टि से मिसअलाइनमेंट नहीं है, बल्कि एक अक्षीय विस्थापन है जिसे कपलिंग को बियरिंग पर महत्वपूर्ण अक्षीय बल संचारित किए बिना समायोजित करना होता है। ओल्डहैम कपलिंग की अक्षीय फ्लोट क्षमता सीमित होती है, जो डिस्क के फलकों और हब के भीतरी फलकों के बीच की क्लीयरेंस द्वारा निर्धारित होती है।
पार्श्व ऑफसेट: अधिकतम रेटेड बनाम अनुशंसित परिचालन
निर्माता दो पार्श्व ऑफसेट मान निर्दिष्ट करते हैं जिन्हें सावधानीपूर्वक अलग-अलग समझना आवश्यक है:
The अधिकतम रेटेड ऑफसेट यह वह अधिकतम पार्श्व विस्थापन है जिस पर कपलिंग बिना किसी यांत्रिक खराबी के कार्य कर सकती है — टेनन स्लॉट में पूरी तरह से नहीं बैठता, डिस्क हब के सतहों से संपर्क नहीं करती, और हब स्लॉट पर अधिक भार नहीं पड़ता। अधिकतम निर्धारित ऑफसेट पर संचालन तकनीकी रूप से अनुमेय है, लेकिन इससे डिस्क के घिसने की दर अधिकतम हो जाती है, ऊष्मा का उत्पादन अधिकतम होता है और सेवा जीवन न्यूनतम हो जाता है।
The अनुशंसित परिचालन ऑफसेट यह वह ऑफसेट है जिस पर कपलिंग को उसकी निर्धारित गति और टॉर्क स्थितियों में बेहतर सेवा जीवन प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह आमतौर पर अधिकतम निर्धारित मान का 40 से 60 प्रतिशत होता है। इस स्तर पर या इससे नीचे संचालन करने से डिस्क का सेवा जीवन सबसे लंबा होता है और मशीन के सेवा जीवन के दौरान थर्मल वृद्धि, फ्रेम विक्षेपण और बेयरिंग घिसाव के लिए गुंजाइश बनी रहती है।
कपलिंग का चयन करते समय, अपेक्षित पार्श्व विचलन अनुशंसित परिचालन मान के बराबर या उससे कम होना चाहिए - अधिकतम निर्धारित मान के बराबर नहीं। ओल्डहैम कपलिंग मिसएलाइनमेंट विनिर्देशन का यह पहलू सबसे अधिक गलत समझा जाता है।
कपलिंग के आकार के अनुसार पार्श्व ऑफसेट क्षमता
| कपलिंग बाहरी व्यास (मिमी) | अधिकतम रेटेड ऑफसेट (मिमी) | अनुशंसित ऑपरेटिंग ऑफ़सेट (मिमी) | सामान्य बोर रेंज (मिमी) |
|---|---|---|---|
| 16–20 | 0.20–0.30 | 0.08–0.15 | 3–8 |
| 25–32 | 0.40–0.60 | 0.15–0.30 | 5–16 |
| 40–50 | 0.60–1.00 | 0.25–0.50 | 10–25 |
| 63–80 | 1.00–1.50 | 0.40–0.75 | 20–40 |
| 100–125 | 1.50–2.50 | 0.60–1.25 | 30–60 |
ये मान मानक पॉलीमर-डिस्क ओल्डहैम कपलिंग के लिए प्रतिनिधि सीमाएं हैं। कृपया निर्दिष्ट कपलिंग के लिए निर्माता की विशिष्ट डेटाशीट से मिलान करके ही पुष्टि करें।
कोणीय विसंगति: कठोर सीमा
ओल्डहैम कपलिंग को अधिकतम कोणीय विचलन के लिए लगातार रेट किया जाता है। 0.5 से 1.0 डिग्री लगभग सभी आकारों और निर्माताओं में यह नियम लागू होता है। यह कोई सामान्य दिशानिर्देश नहीं है - यह टेनन और स्लॉट के जोड़ की ज्यामिति द्वारा निर्धारित एक कठोर यांत्रिक सीमा है।
कोणीय असंतुलन होने पर, डिस्क पूरे चक्कर में हब स्लॉट के भीतर सुचारू रूप से नहीं खिसक पाती। कुछ घूर्णी स्थितियों में, टेनन का एक किनारा विपरीत किनारे से पहले स्लॉट की दीवार से संपर्क करता है, जिससे एक बिंदु पर केंद्रित भार उत्पन्न होता है, न कि वितरित सतह संपर्क। यह बिंदु भार समान टॉर्क पर सामान्य वितरित संपर्क तनाव से कई गुना अधिक होता है, जिससे डिस्क का तेजी से और असमान घिसाव होता है और रुक-रुक कर लगने वाले प्रभाव भार उत्पन्न होते हैं जो शाफ्ट बियरिंग तक पहुंचते हैं।
इसका व्यावहारिक निहितार्थ स्पष्ट है: ओल्डहैम कपलिंग को स्थापित करने से पहले कोणीय विसंगति को यांत्रिक रूप से ठीक किया जाना चाहिए।कपलिंग द्वारा समायोजित नहीं किया जा सकता। यदि मोटर माउंटिंग प्लेट संचालित शाफ्ट अक्ष के लंबवत नहीं है, तो मोटर फीट को तब तक शिम करें जब तक वह लंबवत न हो जाए। यदि ड्राइव फ्रेम की ज्यामिति इसे असंभव बनाती है, तो ओल्डहैम कपलिंग इस अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त नहीं है — बेल्लो या बीम कपलिंग का उपयोग करें जो डिज़ाइन के अनुसार कोणीय मिसअलाइनमेंट को संभालता है।
अक्षीय फ्लोट क्षमता
ओल्डहैम कपलिंग की अक्षीय फ्लोट क्षमता, कपलिंग को उसकी नाममात्र अक्षीय स्थिति में स्थापित करते समय डिस्क सतहों और हब की आंतरिक सतहों के बीच के अंतर द्वारा निर्धारित की जाती है। अधिकांश मानक ओल्डहैम कपलिंग 100 μm/s की सीमा में अक्षीय फ्लोट प्रदान करते हैं। 0.5 से 2.0 मिमी कपलिंग के आकार पर निर्भर करता है।
यह अक्षीय फ्लोट वार्म-अप के दौरान शाफ्ट के थर्मल विस्तार, लोड के तहत मोटर बेयरिंग में मामूली अक्षीय गति और इंस्टॉलेशन के दौरान छोटी अक्षीय स्थिति त्रुटियों की अनुमति देता है। यह निरंतर अक्षीय विस्थापन की अनुमति नहीं देता है - यदि कोई शाफ्ट उपलब्ध फ्लोट से अधिक अक्षीय रूप से चलता है, तो डिस्क हब के एक सिरे से टकराती है और उस शाफ्ट के बेयरिंग पर अक्षीय बल संचारित करना शुरू कर देती है।
जिन अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण तापीय अक्षीय वृद्धि होती है — जैसे कि बड़े तापमान अंतर वाले लंबे शाफ्ट, या उच्च तापमान वाले प्रक्रिया वातावरण में शाफ्ट — उनमें बेल्लो कपलिंग बेहतर अक्षीय अनुपालन प्रदान करती है। अधिकांश सर्वो मोटर और स्टेपर मोटर अनुप्रयोगों में जहां अक्षीय गति कम होती है, वहां ओल्डहैम कपलिंग की फ्लोट क्षमता पर्याप्त से अधिक होती है।
लैटरल ऑफसेट को सटीक रूप से कैसे मापें
सटीक पार्श्व ऑफसेट माप के लिए प्रत्येक शाफ्ट पर एक डायल इंडिकेटर और एक साफ संदर्भ सतह की आवश्यकता होती है। प्रक्रिया:
विधि 1 — प्रत्यक्ष रनआउट मापन: डायल इंडिकेटर को चुंबकीय आधार पर लगाएं और उसे संचालित शाफ्ट के बेयरिंग हाउसिंग पर कस दें। इंडिकेटर की नोक को मोटर शाफ्ट की सतह पर रखें। संचालित शाफ्ट को स्थिर रखते हुए मोटर शाफ्ट को 360 डिग्री घुमाएं। इंडिकेटर की कुल रीडिंग (TIR) रिकॉर्ड करें। पार्श्व ऑफसेट TIR का आधा होता है (TIR = 2 × ऑफसेट, क्योंकि इंडिकेटर उत्केंद्रता वृत्त के दोनों ओर घूमता है)।
विधि 2 — सीधी रेखा और स्पर्श यंत्र (त्वरित जांच): मोटर शाफ्ट हब के बाहरी व्यास पर एक सटीक स्केल रखें और उसे ड्राइव्ड शाफ्ट की ओर बढ़ाएँ। एक निश्चित दूरी पर स्केल और ड्राइव्ड शाफ्ट के बीच के अंतर को मापने के लिए फीलर गेज का उपयोग करें। अंतर माप और माप दूरी से ऑफसेट की गणना करें। यह विधि डायल इंडिकेटर विधि की तुलना में कम सटीक है, लेकिन इसके लिए किसी विशेष उपकरण की आवश्यकता नहीं होती है और इंस्टॉलेशन के दौरान त्वरित जाँच प्रदान करती है।
मशीन के चालू तापमान और पूर्ण भार पर पहुँचने के बाद ही संरेखण में गड़बड़ी का माप लें, न कि केवल ठंडे तापमान पर चालू होने पर। सामान्य औद्योगिक उपकरणों में, मोटर, गियरबॉक्स और मशीन फ्रेम में तापमान वृद्धि के कारण पार्श्व विस्थापन 0.1 से 0.3 मिमी तक बदल सकता है।
संयुक्त संरेखण में गड़बड़ी: जब पार्श्व और कोणीय दोनों गड़बड़ी मौजूद हों
वास्तविक इंस्टॉलेशन में, पार्श्व और कोणीय विसंगति अक्सर एक साथ दिखाई देती है। ओल्डहैम कपलिंग इस संयुक्त स्थिति को शुद्ध पार्श्व ऑफसेट की तुलना में कम प्रभावी ढंग से संभालती है क्योंकि कोणीय घटक डिस्क पर बेंडिंग स्ट्रेस डालता है जो शुद्ध पार्श्व ऑफसेट के तहत मौजूद नहीं होता है।
जब दोनों प्रकार मौजूद हों, तो कपलिंग की पार्श्व ऑफसेट क्षमता पर निर्भर रहने से पहले कोणीय घटक को 0.3 डिग्री से नीचे कम किया जाना चाहिए। संयुक्त मिसअलाइनमेंट क्षमता लगभग है:
संयुक्त रेटिंग कारक = (पार्श्व ऑफसेट / अधिकतम रेटेड पार्श्व) + (कोणीय ऑफसेट / अधिकतम रेटेड कोणीय) ≤ 1.0
यदि इन दोनों भिन्नों का योग 1.0 से अधिक है, तो कपलिंग से उसकी डिज़ाइन क्षमता से अधिक संयुक्त मिसअलाइनमेंट को संभालने की अपेक्षा की जा रही है। यांत्रिक सुधार द्वारा एक या दोनों घटकों को कम करें, या दोनों मापदंडों के लिए उच्च रेटिंग वाली कपलिंग का चयन करें।
डिस्क के घिसाव की दर पर संरेखण में गड़बड़ी का प्रभाव
| ऑपरेटिंग ऑफसेट (अधिकतम रेटेड का %) | सापेक्ष डिस्क घिसाव दर | अपेक्षित सेवा जीवन (सापेक्ष) |
|---|---|---|
| अधिकतम रेटेड 20% | 1× (बेसलाइन) | बहुत लंबा |
| अधिकतम रेटेड 40% | ~4× | लंबा |
| अधिकतम रेटेड 60% | ~9× | मध्यम |
| 80% की अधिकतम रेटेड क्षमता | ~16× | छोटा |
| अधिकतम रेटेड 100% | ~25× | बहुत छोटा |
डिस्क की घिसावट दर लगभग मिसअलाइनमेंट अंश के वर्ग के समानुपाती होती है, क्योंकि डिस्क का घिसावट स्लाइडिंग वेग के वर्ग के समानुपाती होता है (वेग = ऑफसेट × कोणीय वेग)। यह गैर-रैखिक संबंध ही कारण है कि शाफ्ट अलाइनमेंट में मामूली सुधार भी डिस्क के सेवा जीवन में असमान रूप से बड़ी वृद्धि उत्पन्न करता है।
निष्कर्ष
ओल्डहैम कपलिंग अन्य सामान्य ज़ीरो-बैकलैश कपलिंग की तुलना में शाफ्ट के पार्श्व ऑफसेट को बेहतर ढंग से संभालती है — लेकिन यह इसे सबसे अच्छी तरह तब संभालती है जब यह अपनी निर्धारित अधिकतम सीमा से काफी नीचे काम कर रही हो, न कि उस सीमा पर। कोणीय मिसअलाइनमेंट एक गंभीर समस्या है जिसे यांत्रिक रूप से ठीक किया जाना चाहिए, न कि कपलिंग द्वारा समायोजित किया जाना चाहिए। अक्षीय फ्लोट मामूली है लेकिन अधिकांश सर्वो और मोशन कंट्रोल अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त है। चयन मानदंड के रूप में अधिकतम निर्धारित ऑफसेट के बजाय अनुशंसित ऑपरेटिंग ऑफसेट का उपयोग करना, कोल्ड इंस्टॉलेशन के बजाय ऑपरेटिंग स्थितियों के तहत वास्तविक ऑफसेट को मापना, और कपलिंग इंस्टॉलेशन से पहले किसी भी कोणीय मिसअलाइनमेंट को ठीक करना — ये तीनों अभ्यास मिलकर ऐसे इंस्टॉलेशन सुनिश्चित करते हैं जो कपलिंग के डिज़ाइन किए गए पूर्ण सेवा जीवन को प्रदान करते हैं और मशीन के परिचालन जीवन भर शाफ्ट बियरिंग को कपलिंग-प्रेरित भार से बचाते हैं।
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