کوپلینگ قطعه ای است برای محور کردن موتور و شفت پمپ که حرکت دورانی موتور را به شفت پمپ انتقال داده و موجب چرخیدن شفت و پروانه می شود. کوپلینگ در موتور های سانتریفیوژ، پمپ های سانتریفیوژ و پمپ کلوز که شفت و موتور در حالت کسری جای گذاری شده اند مورد استفاده قرار گرفته و این دو را به هم وصل می کند.

استفاده از کوپلینگ های بی کیفیت موجب صدمه دیدن موتور یا انکودر می شود.

برخی از موارد استفاده کوپلینگ در دستگاهای تراشکاری، استفاده در محل های اشتعال و انفجار، موتور های صنعتی و پمپ ، بوستر پمپ و دستگاه خردکن می باشد.

نام ها و اصطلاحات رایج کوپلینگ ها

کوپلینگ روتکس (Rotex Coupling ، جاو کوپلینگ ، کوپلینگ پنجه ای ، کوپلینگ چدنی ، کوپلینگ ستاره ای ، کوپلینگ پلی یورتانی ، کوپلینگ پلی اورتانی ، کوپلینگ پمپ ، کوپلینگ کمپرسور ،کوپلینگ برنجی )
کوپلینگ رادکس (Disc Coupling ، دیسک کوپلینگ ، کوپلینگ فنری ، ممبرین کوپلینگ ، کوپلینگ شیمزی)
کوپلینگ فالک ( Gird Coupling ، کوپلینگ فنری فالک ، گرید کوپلینگ ، کوپلینگ شبکه ای)
کوپلینگ تایری ( Elpex-b ، کوپلینگ فرقونی ،کوپلینگ عمامه ای ،کوپلینگ فرغونی)
کوپلینگ میل پینی ( Rupex Coupling ، کوپلینگ هالو پین ، پین بوش کوپلینگ ، کوپلینگ شاخکی ، کوپلینگ استوانه ای ، بافر کوپلینگ ، کوپلینگ گیربکس)
کوپلینگ KB ( کوپلینگ لقمه ای ، H Type Coupling ، N-eupex ، کوپلینگ پمپ ، کوپلینگ ان یوپکس ،کوپلینگ چاه آب ، کوپلینگ پمپ آب )
کوپلینگ بیپکس ( Bipex Coupling ، کوپلینگ آمریکایی ، کوپلینگ پره ای ، کوپلینگ پلی یورتانی)
کوپلینگ زنجیری ( Chain Coupling ، کاور کوپلینگ زنجیری )
کوپلینگ دنده ای ( Gear Coupling )
رابط روتکس ( لاستیک روتکس ، رابط روتکس ، رابط باقری ، لاستیک باقری ، لاستیک خورشیدی ، رابط خورشیدی ، لاستیک ستاره ای ، رابط ستاره ای ، رابط پلی یورتان روتکس ، رابط Gr ، رابط Gs )
رابط بیپکس ( رابط بیپکس ، لاستیک بیپکس ، Bipex Spider )
لاستیک KB ( رابط کوپلینگ KB ، لاستیک H شکل ، رابط KB ، N-Eupex ، لاستیک کوپلینگ NBR)
لاستیک میل پینی ( لاستیک میل پینی ، لاستیک بشکه ای ، بافر کوپلینگ ، بافر میل پینی ، Rupex )
کوپلینگ فنری جان کرین (کوپلینگ متا استریم،کوپلینگ جانکرین )

انواع کوپلینگ

کوپلینگ های solid یا ریجید کوپلینگ (Rigid) یا کوپلینگ صلب (Rigid Coupling)

کوپلینگ های solid یا ریجید کوپلینگ (Rigid) در زمان هم راستا بودن دو محور مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع خود به دو دسته تقسیم می شود:

نوعی که دارای دو صفحه است که به وسیله ی پیچ و مهره به شفت پمپ و موتور متصل می گردد که کوپلینگ فلنج دار نامیده می شود.
نوع دیگر دارای دو نیم استوانه است که به وسیله ی پیچ و مهره بهم متصل می گردند.

یک کوپلینگ صلب اجازه انحراف و حرکت نسبی ناچیز بین شفت ها را می‌دهد. هنگامی که بتوان مونتاژ را با تراز دقیق انحرافات انجام داد، ترجیح مهندسان استفاده از کوپلینگ های صلب خواهد بود. هر کوپلینگ صنعتی که بتواند هرگونه حرکت نامطلوب و انحرافات شفت را محدود کند، به عنوان کوپلینگ صلب شناخته می‌شود و بنابراین، این یک اصطلاح فراشمول است که شامل کوپلینگ های خاص مختلف می‌شود. برخی از نمونه های این نوع کوپلینگ شفت عبارتند از کوپلینگ آستینی، دنده ای و فلنجی.

هنگامی که یک کوپلینگ صلب برای اتصال دو شفت تجهیزات استفاده می‌شود، آنها به عنوان یک محور ثابت عمل می‌کنند. کوپلینگ های صلب در کاربردهای عمودی مانند پمپ ورتیکال کاربرد دارند. آنها همچنین برای انتقال گشتاور در کاربری هایی با گشتاور بالا مانند توربین های بزرگ استفاده می‌شوند. در توربین ها نمی‌توان از کوپلینگ های انعطاف پذیر استفاده کرد، از این رو، توربین های بیشتری در حال حاضر از کوپلینگ های صلب بین سیلندرهای توربین استفاده می‌کنند. این آرایش تضمین می‌کند که شفت توربین به عنوان یک روتور پیوسته با حداکثر توان عمل می‌کند.

این نوع صلب توان جذب لرزش و ارتعاش را ندارند چون در ساختار صلب آنها از متریال الاستیک پلیمری استفاده نشده است پس کوپلینگ صلب، غیر انعطاف پذیر بوده و کمترین توانایی تحمل انحرافات را دارد. کوپلینگ صلب بدون نیاز به روانکاری، انتقال نیرو، گشتاور و توان را به بهترین شکل خود بین دو محور انجام می‌دهد.

به عنوان مثال، نوعی الکتروپمپ که دارای کوپلینگ صلب است و در طراحی بوستر پمپ ها نیز استفاده می شود: الکتروپمپ سانتریفیوژ کوپله صلب شوماک

کوپلینگ های انعطافی (Flaxlibel)

کوپلینگ های انعطافی (Flaxlibel): دارای دو نوع است:

کوپلینگ های انعطاف پذیر مکانیکی: دلیل این نامگذاری طراحی داخلی و سیستم فیزیکی آن است.
کوپلینگ های انعطاف پذیر متریال (material): مواد استفاده شده در این نوع کوپلینگ دارای انعطاف بالایی هستد و جنس داخلی آن فلز یا پلاستیک است.

کوپلینگ های انعطافی دنده ای (gear coupling)

نصب بر روی موتور و شفت دو توپی که دارای لبه های دندانه دار است. این دنده ها به وسیله بوش دنده ای (یک تکه یا دو تکه) وصل شده و در نتیجه ی برخورد دندانه های داخلی و دندانه های بوش، انتقال گشتاور میسر می شود.

کوپلینگ انعطاف پذیر فنری

این نوع دارای دو قطعه می باشد که برروی آنها شیارهای افقی وجود دارد که روی شفت پمپ و شفت الکتروموتور نصب می گردند. دو قطعه به وسیله ی یک فنر به یکدیگر متصل شده و کوپل از این طریق منتقل می گردد. یک در پوش نیز برای جلوگیری از جدا شدن فنر وجود دارد ، در صورت نبود گریس و روغن در منبع، کوپلینگ های زنجیری که با زنجیر بهم وصل شده اند و کوپل به وسیله ی زجیر منتقل می گردد، خواهند شکست.

کوپلینگ های دنده ای (Gear Coupling)

این نوع کوپلینگ ها در دامنه ی گسترده ای از گشتاور، توان و دمای کار استفاده می شوند. عمدتا به صورت از پیش ساخته شده و مناسب برای توان های حدودی تا 4/2 مگاوات وجود دارند. دور این نمونه، 1300 دور بر دقیقه (توان های بالا) تا 7500 دور بر دقیقه (توان های کمتر از 65 کیلو وات) است.

در استفاده از کوپلینگ امکان هم راستا نبودن محور وجود دارد که به روش های متعددی رخ میدهد:

عدم هم راستا بودن محور: زمانی که صفحه های کوپلینگ در مقابل هم قرار داشته باشند اما موتور و شفت های پمپ باهم موازی نبوده و در یک ارتفاع نباشند.
عدم هم راستا بودن زاویه ای: این حالت زمانی اتفاق می افتد که موتور و شفت پمپ در یک ارتفاع و راستا باشند اما صفحه کوپلینگ یکسان نباشد.
زمانی که شفت و صفحه در یک ارتفاع و راستا نباشند.

کوپلینگ های انعطافی می توانند تا حدی عدم هم محور بودن موتور و پمپ را اصلاح کنند.

مزایای کوپلینگ دنده ای:

عمر طولانی و حداقل نیاز به تعمیر و نگهداری در نتیجه روانکاری قابل اعتماد با گریس
ابعاد کوچک، وزن کم و گشتاورهای اینرسی جرم کم با استفاده از طراحی هوشمند و ترکیبی از مواد به دست می‌آیند.
ضریب ایمنی بزرگ حتی در بارهای شوک بالا
حداکثر قابلیت اطمینان عملیاتی از طریق شکل بهینه دندانه و استفاده از مواد با کیفیت بالا
مناسب برای نصب افقی و با طراحی خاص برای نصب عمودی
مناسب برای استفاده در محیط های بالقوه انفجاری و ضربه ای؛
دارای عملکرد جبران برای خطای نصب، و همچنین برای ناهمراستایی شعاعی، محوری و زاویه ای.
دارای محدوده سرعت چرخشی گسترده و نسبت وزن حداکثر سرعت در مقایسه با سایر کوپلینگ ها
راندمان و دقت انتقال بالا
قابلیت اطمینان بالا
هزینه های استفاده و نگهداری کم

کوپلینگ پوسته ای یا غلافی (Sleeve or Muff Coupling)

این کوپلینگ گیره‌ای یا کوپلینگ موف یا غلافی یا کوپلینگ پوسته ا‌ی ساده ترین نوع کوپلینگ صلب است که از چدن معمولی ساخته می‌شود. کوپلینگ موف شامل یک شافت استوانه توخالی به عنوان پوسته (Set Screw Couplings)، خار (عدم لغزش بین ماف و شفت) و دو عدد پیچ جهت محکم کردن بر روی پوسته است. (دو سوراخ رزوه ای برای قفل کردن کوپلینگ در موقعیت خود در نظر گرفته شده است.)

قطر داخلی کوپلینگ ماف با شفت یکسان است. در صورتی که هنگام خرید کوپلینگ ماف برای سایز دلخواه با استوانه توپر مواجه شد باشید باید از ماشین کاری داخلی برای رسیدن به قطر مطلوب بهره ببرید، همچنین ایجاد جای خار بر روی پوسته‌ی کوپلینگ نیز باید انجام شود.

مزایای کوپلینگ گیره‌ای:

ارزان‌ترین در مقایسه با سایر کوپلینگ ها
ساخت و ساز بسیار ساده
فقط سه قسمت آستین و خار و پیچ دارد
برای انتقال گشتاور کم تا متوسط

کوپلینگ گیره‌ای یا کوپلینگ اسپلیت ماف

کوپلینگ گیره ای یا فشاری یا کوپلینگ اسپلیت ماف، نوعی از کوپلینگ صلب است در دو نوع یک تکه (یکپارچه) یا دوتکه (دو پارچه) ساخته می‌شود. جنس و متریال استفاده شده در ساخت این کوپلینگ صلب عموما چدن است و دهنه یا دو نیمه آن توسط پیچ و مهره (سوراخ های رزوه ای – جلوگیری از حرکت محوری شفت ها) به هم متصل می‌شوند. امکان بکار بردن خار در محور اسپلیت ماف یکپارچه بیشتر است

کوپلینگ مخروطی قفل کننده شفت (tapered coupling)

یکی از انواع کوپلینگ صلب، کوپلینگ مخروطی می‌باشد که از لحاظ شکلی برای قفل کردن شفت، بدون نیاز به خار (Key)طراحی شده است. پس امکان حرکت به سبب سایش شیار خار را از بین می‌برد و در زمان چرخش به مرکز شفت نزدیکتر است. با چرخش کوپلینگ مخروطی، بالانس خود به خودی ایجاد می‌شود که بادوام تر از اتصال خار بوده اما گرانتر است.

از مزایای کوپلینگ مخروطی ، عمر بالا و تعمیر و نگهداری ساده است اما این نوع از Couplingها هزینه اولیه بالایی را شامل می‌شوند.

کوپلینگ فلنجی (flanged coupling)

از پرکاربردترین نوع کوپلینگ صلب ، میتوان به کوپلینگ فلنجی اشاره کرد. از دو تکه یا توپی تشکیل شده است و با توزیع نیرو در سرشفت، از اعمال فشار نامناسب جلوگیری می‌کند و تراز خود را حفظ می‌کند. هر تکه از کوپلینگ فلنجی به صورت مجزا بر روی شفت سوار می‌شود که برای جلوگیری از لغزش بر روی شفت، از خار استفاده می‌شود. در دیوار فلنج شکل این Coupling، سوراخ هایی به صور مساوی در دو تکه از فلنج ها موجود است که هنگام نصب روبه‌روی هم قرار می‌گیرند و توسط پیچ و مهره به یکدیگر محکم می‌شوند. استفاده از خار مخروطی تضمینی است بر عدم لغزش توپی فلنجی و تحمل نیرو و گشتاور بالا.

توپی های کوپلینگ فلنچی دارای دهانه نر یا ماده است، یکی از فلنج ها دارای یک حلقه بیرون زده بر روی پیشانی خود است، در حالی که دیگری دارای یک فرورفتگی معادل برای قرار دادن آن درون خود است. این نوع ساختار به فلنج ها (و به نوبه خود، شفت ها) کمک می‌کند تا بدون ایجاد هیچ گونه فشار نامناسب بر روی شفت ها، تراز خود را حفظ کنند. کوپلینگ فلنجی در کاربردهای متوسط تا سنگین استفاده می‌شود.

اکثرا کوپلینگ فلنجی از چهار، شش یا حداکثر 12 مجموعه پیچ استفاده می‌کنند. جنس فلنج ها عموما از چدن به صورت ریخته گری تشکیل شده است. می‌توان در بین دو توپی فلنج از یک واشر یا گسکت هم استفاده کرد.

کوپلینگ دیسکی (disc coupling)

یکی از انواع couplingهای انعطاف پذیر، کوپلینگ دیسکی یا صفحه ای است که توانایی بسیار بالایی در رفع ناهمراستایی ها و انتقال گشتاور بالا دارد و با نام های کوپلینگ فنری، کوپلینگ فنری طرح جان کرین نیز در بازار معرفی شده است. کوپلینگ دیسکی در انواع مدل ها و طرح ها به صورت تجاری تولید می‌شوند که هر طرح دارای مزایای متناسب خود است.

نمایی واقعی از coupling دیسکی در صنعت

کوپلینگ دیسکی یک coupling کنترل حرکت با کارایی بالا است که به عنوان عضو انتقال دهنده گشتاور (با اتصال دو شفت به یکدیگر) طراحی شده است و در عین حال برای مواقه عدم تراز شفت و وجود ناهمراستایی مناسب است. به گونه ای طراحی شده است که با وجود انعطاف پذیری، استحکام خود را تحت بارهای گشتاوری بالا از نظر پیچشی حفظ کند. به طور معمول، کوپلینگ های دیسکی می‌توانند تا سرعت 10000 دور در دقیقه را تحمل کنند.

کوپلینگ دیافراگمی (Diaphragm Coupling)

نوع دیگری از disk coupling ها؛ کوپلینگ دیافراگمی است که به عنوان یک واسط گشتاور را از قطر خارجی خود (توپی) به قطر داخلی خود می‌آورد، سپس از قطر داخلی خود به قطر خارجی انتقال میدهد. در این بین اما یک سری صفحات انعطاف پذیر یا دیافراگم وظیفه انتقال نیرو و گشتاور را دارند. کوپلینگ‌های دیافراگمی یکی از کوپلینگ‌های بدون روغن کاری هستند که در توربوماشین‌های با کارایی بالا استفاده می‌شوند و گشتاور را انتقال می‌دهند و ناهمراستایی بین محورهای تجهیزات را کنترل می‌کنند.

این نوع coupling ، گشتاور را از قطر خارجی به قطر داخلی و سپس از قطر داخلی به قطر خارجی منتقل می‌کند.

امکان کنترل زیاد ناهمراستایی محوری، زاویه ای، موازی

گشتاور بالا، مورد استفاده در کاربری با سرعت بالا

کوپلینگ دیافراگمی در سبک ها و اندازه های مختلف موجود است. این سازه از دو دیافراگم تشکیل شده است که یک عضو میانی بین آنها وجود دارد. دیافراگم اساساً یک یا چند صفحه انعطاف پذیر یا غشا فلزی است که فلنج های محرک روی شفت ها را از طریق پیچ و مهره های دو طرف به عضو میانی متصل می‌کند.

کوپلینگ های دیافراگمی در ابتدا برای محورهای محرک هلیکوپتر توسعه یافتند. اما در طول سال ها، آنها در سایر تجهیزات چرخشی نیز کاربرد زیادی پیدا کرده اند. به دلیل عملکرد سرعت بالا، بیشتر در توربوماشین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربردهای امروزی شامل توربین ها، کمپرسورها، ژنراتورها، هواپیماها و غیره است.

افسانه نامور

تیر 1, 1402

آموزش

کوپلینگ چیست؟ و انواع کوپلینگ COUPLING