หนึ่งในคำถามที่พบบ่อยที่สุดในการเลือกข้อต่อ Oldham คือคำถามที่ดูเหมือนจะง่าย แต่จริงๆ แล้วซับซ้อน: ข้อต่อนี้สามารถรับการเยื้องศูนย์ได้มากแค่ไหน? คำตอบขึ้นอยู่กับประเภทของการเยื้องศูนย์ที่คุณหมายถึง ขนาดของข้อต่อที่คุณใช้ วิธีที่คุณกำหนดคำว่า "รับมือได้" — ไม่ว่าจะเป็นการใช้งานได้หนึ่งรอบหรือใช้งานได้นาน 10,000 ชั่วโมง — และไม่ว่าคุณจะถามถึงค่าสูงสุดที่เป็นไปได้หรือค่าที่ทำให้มีอายุการใช้งานยาวนานที่สุด บทความนี้จะกล่าวถึงทุกมิติเหล่านี้ โดยให้คำแนะนำเกี่ยวกับค่าความคลาดเคลื่อนที่ใช้งานได้จริง โดยจัดเรียงตามขนาดของข้อต่อและประเภทของการเยื้องศูนย์
การเยื้องศูนย์ของเพลา 3 ประเภท
ก่อนที่จะกล่าวถึงตัวเลข จำเป็นต้องระบุให้ชัดเจนเกี่ยวกับความคลาดเคลื่อนของเพลา 3 ประเภทที่แตกต่างกัน ซึ่งข้อต่อโอลด์แฮมอาจพบเจอได้:
การเยื้องด้านข้าง (ขนาน) ภาวะที่แกนกลางของเพลาทั้งสองขนานกัน แต่มีการเบี่ยงเบนในแนวรัศมี กล่าวคือ ชี้ไปในทิศทางเดียวกัน แต่ไม่ทับซ้อนกัน นี่คือประเภทของการเบี่ยงเบนที่ข้อต่อโอลด์แฮมได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับ และเป็นรูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุดในการเชื่อมต่อมอเตอร์กับเครื่องจักร การเบี่ยงเบนด้านข้างวัดจากระยะห่างในแนวตั้งฉากระหว่างแกนเพลาทั้งสอง ในหน่วยมิลลิเมตร
การเยื้องศูนย์เชิงมุม ภาวะที่แกนกลางของเพลาทั้งสองไม่ขนานกัน คือ เพลาทั้งสองอาจบรรจบกันหรือแยกออกจากกัน โดยมาบรรจบกันที่จุดหนึ่ง (หรือดูเหมือนจะบรรจบกันหากต่อขยายออกไป) การเยื้องศูนย์เชิงมุมจะวัดเป็นองศา โดยวัดจากมุมระหว่างแกนของเพลาทั้งสองเมื่อมองจากด้านข้าง ข้อต่อแบบ Oldham มีความสามารถในการรับมุมที่จำกัดมาก และการเยื้องศูนย์ประเภทนี้จะต้องได้รับการแก้ไขทางกลไกก่อนการติดตั้ง
การเยื้องแนวแกน (ระยะลอยตัวตามแนวแกน) คือสภาวะที่เพลาหนึ่งเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกจากอีกเพลาหนึ่งตามแนวแกนของเพลา นี่ไม่ใช่การเยื้องศูนย์ในเชิงตำแหน่ง แต่เป็นการเคลื่อนที่ตามแนวแกนที่ข้อต่อต้องรองรับโดยไม่ส่งแรงตามแนวแกนที่สำคัญไปยังแบริ่ง ข้อต่อ Oldham มีความสามารถในการลอยตัวตามแนวแกนในระดับปานกลาง ซึ่งกำหนดโดยระยะห่างระหว่างหน้าสัมผัสของแผ่นดิสก์และหน้าสัมผัสด้านในของดุม
ระยะห่างด้านข้าง: พิกัดสูงสุดเทียบกับการใช้งานที่แนะนำ
ผู้ผลิตระบุค่าการเยื้องศูนย์ด้านข้างสองค่าที่ต้องแยกแยะให้ชัดเจน:
เดอะ ค่าออฟเซ็ตสูงสุดที่กำหนด คือระยะการเคลื่อนที่ด้านข้างสูงสุดที่ข้อต่อสามารถทำงานได้โดยไม่เกิดความเสียหายทางกลไก กล่าวคือ เดือยจะไม่ชนกับร่อง แผ่นดิสก์จะไม่สัมผัสกับหน้าดุม และร่องดุมจะไม่รับน้ำหนักเกิน การใช้งานที่ระยะการเคลื่อนที่สูงสุดที่กำหนดไว้นั้นสามารถทำได้ในทางเทคนิค แต่จะส่งผลให้แผ่นดิสก์สึกหรอมากที่สุด เกิดความร้อนสูงสุด และมีอายุการใช้งานน้อยที่สุด
เดอะ ค่าชดเชยการทำงานที่แนะนำ คือค่าชดเชยที่ออกแบบมาเพื่อให้ข้อต่อมีอายุการใช้งานที่ดีภายใต้ความเร็วและแรงบิดที่กำหนด โดยทั่วไปค่านี้จะอยู่ที่ 40 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ของค่าสูงสุดที่กำหนด การทำงานที่ระดับนี้หรือต่ำกว่าจะช่วยยืดอายุการใช้งานของแผ่นดิสก์ได้นานที่สุด และยังเผื่อระยะสำหรับการขยายตัวเนื่องจากความร้อน การโก่งตัวของโครง และการสึกหรอของแบริ่งตลอดอายุการใช้งานของเครื่องจักร
ในการเลือกข้อต่อ ควรพิจารณาค่าการเยื้องศูนย์ด้านข้างที่คาดหวังของงานนั้นๆ ว่าควรอยู่ภายในหรือต่ำกว่าค่าการใช้งานที่แนะนำ ไม่ใช่ค่าสูงสุดที่กำหนดไว้ นี่คือประเด็นที่มักเข้าใจผิดกันมากที่สุดเกี่ยวกับข้อกำหนดการเยื้องศูนย์ของข้อต่อ Oldham
ความสามารถในการรับแรงเยื้องศูนย์ด้านข้างตามขนาดของข้อต่อ
| เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของข้อต่อ (มม.) | ระยะห่างสูงสุดที่กำหนด (มม.) | ระยะห่างการใช้งานที่แนะนำ (มม.) | ช่วงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางทั่วไป (มม.) |
|---|---|---|---|
| 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 |
ค่าที่ระบุเป็นช่วงค่าโดยประมาณสำหรับข้อต่อโอลด์แฮมแบบแผ่นดิสก์โพลีเมอร์มาตรฐาน โปรดตรวจสอบกับเอกสารข้อมูลจำเพาะเฉพาะของผู้ผลิตสำหรับข้อต่อที่ต้องการระบุเสมอ
การเยื้องศูนย์เชิงมุม: ขีดจำกัดสูงสุด
ข้อต่อ Oldham ได้รับการจัดอันดับอย่างสม่ำเสมอสำหรับมุมการเยื้องศูนย์สูงสุดที่ 0.5 ถึง 1.0 องศา ใช้ได้กับแทบทุกขนาดและทุกผู้ผลิต นี่ไม่ใช่แนวทางที่ยืดหยุ่น แต่เป็นข้อจำกัดทางกลไกที่เข้มงวดซึ่งกำหนดโดยรูปทรงเรขาคณิตของส่วนต่อประสานระหว่างเดือยและร่อง
เมื่อเกิดการเยื้องศูนย์เชิงมุม แผ่นดิสก์จะไม่สามารถเลื่อนได้อย่างราบรื่นภายในร่องของดุมล้อตลอดการหมุนครบหนึ่งรอบ ในตำแหน่งการหมุนบางตำแหน่ง ขอบด้านหนึ่งของเดือยจะสัมผัสกับผนังร่องก่อนขอบด้านตรงข้าม ทำให้เกิดสภาวะการติดขัดด้วยแรงกดแบบจุดเข้มข้น แทนที่จะเป็นการสัมผัสแบบกระจาย แรงกดแบบจุดนี้สูงกว่าแรงกดสัมผัสแบบกระจายตามปกติหลายเท่าที่แรงบิดเดียวกัน ทำให้เกิดการสึกหรอของแผ่นดิสก์อย่างรวดเร็วและไม่สมมาตร และสร้างแรงกระแทกเป็นช่วงๆ ที่ส่งไปยังแบริ่งเพลา
ผลกระทบในทางปฏิบัติชัดเจน: ต้องแก้ไขการเยื้องศูนย์เชิงมุมด้วยวิธีการทางกลก่อนติดตั้งข้อต่อโอลด์แฮมซึ่งข้อต่อแบบเดิมไม่สามารถรองรับได้ หากแผ่นยึดมอเตอร์ไม่ตั้งฉากกับแกนเพลาขับ ให้ใช้แผ่นรองปรับระดับที่ขาของมอเตอร์จนกว่าจะตั้งฉาก หากรูปทรงของโครงขับเคลื่อนทำให้ทำเช่นนั้นไม่ได้ ข้อต่อแบบ Oldham ก็ไม่เหมาะสมกับการใช้งานนั้น ควรเปลี่ยนไปใช้ข้อต่อแบบเบลโลว์หรือแบบคาน ซึ่งออกแบบมาเพื่อรองรับการเยื้องศูนย์เชิงมุม
ความสามารถในการลอยตัวตามแนวแกน
ความสามารถในการเคลื่อนที่ตามแนวแกนของข้อต่อโอลด์แฮมนั้นถูกกำหนดโดยช่องว่างระหว่างหน้าของแผ่นดิสก์และหน้าด้านในของดุมเมื่อติดตั้งข้อต่อในตำแหน่งตามแนวแกนปกติ ข้อต่อโอลด์แฮมมาตรฐานส่วนใหญ่มีความสามารถในการเคลื่อนที่ตามแนวแกนอยู่ในช่วง 0.5 ถึง 2.0 มม. ขึ้นอยู่กับขนาดของข้อต่อ
การขยับตัวในแนวแกนนี้ช่วยให้เพลาสามารถขยายตัวเนื่องจากความร้อนในระหว่างการอุ่นเครื่อง การเคลื่อนที่ในแนวแกนเล็กน้อยในแบริ่งมอเตอร์ขณะรับน้ำหนัก และข้อผิดพลาดเล็กน้อยในการกำหนดตำแหน่งในแนวแกนระหว่างการติดตั้ง อย่างไรก็ตาม การขยับตัวในแนวแกนนี้จะไม่ช่วยให้เกิดการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง หากเพลาใดเพลาหนึ่งเคลื่อนที่ในแนวแกนเกินกว่าระยะการขยับตัวที่มีอยู่ จานจะสัมผัสกับหน้าดุมและเริ่มส่งแรงในแนวแกนไปยังแบริ่งของเพลานั้น
สำหรับงานที่มีการขยายตัวตามแนวแกนเนื่องจากความร้อนสูง เช่น เพลาขนาดยาวที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิสูง หรือเพลาในสภาพแวดล้อมกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูง ข้อต่อแบบเบลโลว์จะให้ความยืดหยุ่นตามแนวแกนที่ดีกว่า สำหรับงานมอเตอร์เซอร์โวและมอเตอร์สเต็ปเปอร์ส่วนใหญ่ที่การเคลื่อนที่ตามแนวแกนมีขนาดเล็ก ความสามารถในการลอยตัวของข้อต่อแบบโอลด์แฮมก็เพียงพอแล้ว
วิธีการวัดระยะเบี่ยงเบนด้านข้างอย่างแม่นยำ
การวัดค่าการเบี่ยงเบนด้านข้างอย่างแม่นยำนั้น จำเป็นต้องใช้เครื่องวัดระยะแบบหน้าปัด (dial indicator) และพื้นผิวอ้างอิงที่สะอาดบนเพลาแต่ละอัน ขั้นตอนมีดังนี้:
วิธีที่ 1 — การวัดความคลาดเคลื่อนโดยตรง: ติดตั้งตัววัดระยะแบบหน้าปัดบนฐานแม่เหล็กที่ยึดติดกับตัวเรือนแบริ่งของเพลาขับ วางปลายตัววัดระยะให้ชิดกับพื้นผิวเพลาของมอเตอร์ หมุนเพลาของมอเตอร์ไป 360 องศา โดยให้เพลาขับอยู่กับที่ บันทึกค่าการอ่านค่าตัววัดระยะทั้งหมด (TIR) ค่าเบี่ยงเบนด้านข้างเท่ากับครึ่งหนึ่งของ TIR (TIR = 2 × ค่าเบี่ยงเบน เนื่องจากตัววัดระยะจะกวาดไปทั้งสองด้านของวงกลมความเยื้องศูนย์)
วิธีที่ 2 — ไม้บรรทัดและเกจวัดความหนา (ตรวจสอบอย่างรวดเร็ว): ใช้ไม้บรรทัดวัดความเที่ยงตรงที่มีความแม่นยำสูงวางแนบกับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของดุมเพลาของมอเตอร์ แล้วยื่นออกไปทางเพลาขับ ใช้เกจวัดระยะวัดช่องว่างระหว่างไม้บรรทัดกับเพลาขับที่ระยะที่กำหนด คำนวณค่าออฟเซ็ตจากค่าที่วัดได้และระยะการวัด วิธีนี้มีความแม่นยำน้อยกว่าวิธีใช้ตัววัดระยะแบบหน้าปัด แต่ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือพิเศษ และช่วยให้ตรวจสอบได้อย่างรวดเร็วระหว่างการติดตั้ง
ควรวัดการเบี่ยงเบนด้านข้างหลังจากเครื่องจักรทำงานที่อุณหภูมิปกติและรับภาระเต็มที่แล้ว ไม่ใช่แค่ตอนสตาร์ทเครื่องเย็นเท่านั้น การขยายตัวเนื่องจากความร้อนในมอเตอร์ เกียร์ และโครงเครื่องระหว่างการอุ่นเครื่องอาจทำให้การเบี่ยงเบนด้านข้างเปลี่ยนแปลงไปได้ 0.1 ถึง 0.3 มม. ในการติดตั้งในโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไป
การเบี่ยงเบนแบบผสม: เมื่อมีการเบี่ยงเบนทั้งด้านข้างและเชิงมุม
ในการใช้งานจริง การเยื้องศูนย์ทั้งในแนวด้านข้างและเชิงมุมมักเกิดขึ้นพร้อมกัน ข้อต่อแบบ Oldham รับมือกับสภาวะรวมกันนี้ได้ไม่ดีเท่ากับการเยื้องศูนย์ในแนวด้านข้างเพียงอย่างเดียว เนื่องจากส่วนประกอบเชิงมุมจะเพิ่มแรงดัดให้กับแผ่นดิสก์ ซึ่งไม่มีในกรณีการเยื้องศูนย์ในแนวด้านข้างเพียงอย่างเดียว
เมื่อมีทั้งสองประเภทอยู่ด้วยกัน ควรลดส่วนประกอบเชิงมุมให้ต่ำกว่า 0.3 องศา ก่อนที่จะอาศัยความสามารถในการชดเชยการเยื้องศูนย์ด้านข้างของข้อต่อ ความสามารถในการรับการเยื้องศูนย์รวมโดยประมาณคือ:
ปัจจัยการให้คะแนนรวม = (ระยะห่างด้านข้าง / ระยะห่างด้านข้างสูงสุดที่กำหนด) + (ระยะห่างเชิงมุม / ระยะห่างเชิงมุมสูงสุดที่กำหนด) ≤ 1.0
หากผลรวมของเศษส่วนทั้งสองนี้เกิน 1.0 แสดงว่าข้อต่อกำลังรับมือกับการเยื้องศูนย์รวมกันมากกว่าที่การออกแบบกำหนดไว้ ควรลดค่าของส่วนประกอบใดส่วนประกอบหนึ่งหรือทั้งสองส่วนโดยการแก้ไขทางกล หรือเลือกข้อต่อที่มีค่าพิกัดสูงกว่าสำหรับทั้งสองพารามิเตอร์
ผลกระทบของการจัดเรียงที่ไม่ถูกต้องต่ออัตราการสึกหรอของแผ่นดิสก์
| ค่าชดเชยการทำงาน (% จากค่าพิกัดสูงสุด) | อัตราการสึกหรอของแผ่นดิสก์สัมพัทธ์ | อายุการใช้งานที่คาดหวัง (โดยประมาณ) |
|---|---|---|
| 20% ที่มีพิกัดสูงสุด | 1 เท่า (ค่าพื้นฐาน) | ยาวมาก |
| 40% ที่มีพิกัดสูงสุด | ~4× | ยาว |
| 60% ที่มีพิกัดสูงสุด | ~9× | ปานกลาง |
| 80% ที่มีพิกัดสูงสุด | ~16× | สั้น |
| 100% ที่มีพิกัดสูงสุด | ~25× | สั้นมาก |
อัตราการสึกหรอแปรผันโดยประมาณกับกำลังสองของเศษส่วนการเยื้องศูนย์ เนื่องจากความสึกหรอของแผ่นดิสก์เป็นสัดส่วนกับความเร็วในการเลื่อนยกกำลังสอง (ความเร็ว = การเยื้องศูนย์ × ความเร็วเชิงมุม) ความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นนี้เป็นเหตุผลว่าทำไมแม้แต่การปรับปรุงการจัดแนวเพลาเพียงเล็กน้อยก็ส่งผลให้ยืดอายุการใช้งานของแผ่นดิสก์ได้อย่างมาก
บทสรุป
ข้อต่อ Oldham สามารถรับมือกับการเยื้องศูนย์ของเพลาด้านข้างได้ดีกว่าข้อต่อแบบไม่มีระยะคลอนชนิดอื่นๆ ทั่วไป แต่จะรับมือได้ดีที่สุดเมื่อใช้งานต่ำกว่าค่าสูงสุดที่กำหนดไว้ ไม่ใช่ที่ขีดจำกัด การเยื้องศูนย์เชิงมุมเป็นข้อจำกัดที่แก้ไขได้ยาก ซึ่งต้องแก้ไขด้วยกลไก ไม่ใช่สิ่งที่ข้อต่อสามารถรองรับได้ การลอยตัวตามแนวแกนอยู่ในระดับปานกลาง แต่เพียงพอสำหรับการใช้งานเซอร์โวและการควบคุมการเคลื่อนที่ส่วนใหญ่ การใช้ค่าการเยื้องศูนย์ในการทำงานที่แนะนำแทนค่าการเยื้องศูนย์สูงสุดที่กำหนดไว้เป็นเกณฑ์ในการเลือก การวัดค่าการเยื้องศูนย์จริงภายใต้สภาวะการทำงานแทนการวัดขณะติดตั้ง และการแก้ไขการเยื้องศูนย์เชิงมุมใดๆ ก่อนการติดตั้งข้อต่อ การปฏิบัติทั้งสามอย่างนี้ร่วมกันจะทำให้ได้การติดตั้งที่ใช้งานได้เต็มอายุการใช้งานตามที่ข้อต่อได้รับการออกแบบไว้ และปกป้องตลับลูกปืนเพลาจากภาระที่เกิดจากข้อต่อตลอดอายุการใช้งานของเครื่องจักร
เรียกดูเว็บไซต์ของเรา ชุดข้อต่อ Oldham ครบชุด พร้อมข้อมูลจำเพาะการเยื้องศูนย์โดยละเอียด, หรือ ติดต่อทีมวิศวกรของเรา เพื่อขอความช่วยเหลือในการวัดความคลาดเคลื่อนและการเลือกข้อต่อ
