جفت فکی در مقابل کوپلینگ گیره در مقابل کوپلینگ دم: راهنمای انتخاب کامل

انتخاب یک کوپلینگ موتور تا زمانی که دستگاه کار کند ساده به نظر می رسد. سه کوپلینگ می توانند اندازه حفره و درجه گشتاور یکسانی را در یک دیتاشیت داشته باشند و با ورود ناهماهنگی، لرزش و رشد حرارتی همچنان کاملاً متفاوت رفتار کنند.

این راهنما کوپلینگ های فک، گیره (صلب) و دم را با استفاده از مشخصاتی مقایسه می کند که در واقع تعیین می کند آیا یک کوپلینگ در برنامه کاربردی شما - ظرفیت گشتاور، تحمل ناهماهنگی، سفتی پیچشی، محدودیت سرعت و رفتار شکست - دوام می آورد یا خیر و چارچوبی برای انتخاب بین آنها به شما ارائه می دهد.

پاسخ سریع

آنچه که یک جفت در واقع برای زنده ماندن باید داشته باشد

قبل از مقایسه این سه نوع، می‌توان در مورد اینکه جفت چه چیزی را جذب می‌کند، دقیق بود، زیرا "ناهمترازی" یک چیز نیست:

• ناهماهنگی زاویه ای- دو خط مرکزی شفت به جای اینکه موازی باشند، در یک زاویه به هم می رسند
• ناهماهنگی موازی (شعاعی).- خطوط مرکزی شفت موازی می‌مانند اما کنار هم قرار می‌گیرند
• حرکت محوری- شکاف بین انتهای شفت، معمولاً به دلیل انبساط حرارتی یا شناور یاتاقان، بزرگ یا کوچک می‌شود.

هر کوپلینگی این سه بار را به‌طور متفاوتی مدیریت می‌کند، و برگه‌های داده سازنده، تلورانس‌های جداگانه‌ای را برای هر - فهرست می‌کنند، یک کوپلینگ که برای 2 درجه ناهماهنگی زاویه‌ای رتبه‌بندی شده است، ممکن است آفست موازی بسیار کمتری را تحمل کند. اختلاط اینها تنها رایج ترین خطای انتخاب جفت است.

عامل چهارمی وجود دارد که به اندازه ناهماهنگی اهمیت دارد:سفتی پیچشی، بر حسب Nm/rad اندازه گیری می شود. تحت بار، هر کوپلینگ به جز یک کوپلینگ کاملاً صلب، کمی پیچ می‌خورد - که به آن باد کردن می‌گویند. در یک سیستم موقعیت یابی سروو، باد کردن مستقیماً به عنوان خطای موقعیت یابی نشان داده می شود و می تواند رزونانس را در سیستم بار-کوپلینگ-موتور تحریک کند. فرکانس طبیعی تقریبی آن سیستم عبارت است از:

fn ≈ (1 / 2π) × √ (Kt / J)

کجاKtسفتی پیچشی کوپلینگ است وJاینرسی بار منعکس شده است. اگر فرکانس فرمان سروو شما به fn نزدیک شود، لرزش یا ناپایداری را مشاهده خواهید کرد که به نظر مشکل تنظیم است، اما در واقع یک مشکل سختی جفت است. به همین دلیل است که سختی پیچشی - نه فقط رتبه گشتاور - از ابتدا در فهرست چک انتخاب شما قرار دارد.

کوپلینگ فک

مکانیسم:دو توپی فلزی با آرواره‌های به هم پیوسته، درج الاستومری چند لوب-به نام عنکبوت را ساندویچ می‌کنند. گشتاور به صورت فشرده از میان عنکبوت عبور می کند و به طور متناوب بین صورت های فک در هر توپی تغییر می کند. طرح‌های استاندارد فک مستقیم{3}}بازی ذاتی دارند. طرح‌های منحنی-فک از تناسب فشاری بین فک و عنکبوت برای دستیابی به عکس‌العمل صفر استفاده می‌کنند، که نسخه‌ای است که امروزه تقریباً در تمام برنامه‌های سروو و کنترل حرکت- استفاده می‌شود.

مشخصات معمولی:

• ظرفیت گشتاور: تقریباً 2.5 نیوتن متر تا 300 نیوتن متر در اندازه های کاتالوگ استاندارد
• سرعت: تا 40000 دور در دقیقه در طرح های متعادل رتبه بندی شده است
• ناهماهنگی: متحمل‌ترین نوع از سه نوع کوپلینگ، اما همچنان محدود - ناهماهنگی موازی یا زاویه‌ای بزرگ، بارهای تحمل را سریع‌تر از کوپلینگ‌های دمشی یا دیسکی افزایش می‌دهد.
• سفتی پیچشی: کمترین از سه مورد، که دقیقاً به آن ویژگی جذب شوک-می‌دهد

رفتار شکست:عنکبوت از نظر طراحی بخشی از سایش است و تخریب آن به جای ناگهانی پیش رونده است. با افزایش سن - بر اثر قرار گرفتن در معرض گرما، روغن، یا فشرده‌سازی چرخه‌ای - سفتی آن به تدریج تغییر می‌کند، که می‌تواند به‌طور بی‌صدا عکس‌العمل یا باز شدن را به سیستمی وارد کند که قبلاً -برخورد صفر بود. اگر عنکبوت کاملاً از کار بیفتد، آرواره‌ها معمولاً فلز را به هم متصل می‌کنند-به-فلز و به انتقال گشتاور ادامه می‌دهند تا اینکه کاملاً درگیر شوند. این که آیا این یک ویژگی ایمنی است یا یک خطر، کاملاً به برنامه - شما برای یک نوار نقاله بستگی دارد، ادامه کار خوب است. برای سیستمی که باید روی شکست کوپلینگ متوقف شود، اینطور نیست.

بررسی رزونانس:از آنجایی که عنکبوت اساساً یک فنر پیچشی است، یک جفت فکی که با اینرسی بار اشتباه جفت شده است می تواند رزونانس درستی را در باند عملیاتی سروو ایجاد کند. دو راه حل متداول: جابجایی به یک ماده عنکبوتی سخت تر (مثلاً 98 Shore A به جای 92 Shore A تقریباً سفتی پیچشی را دو برابر می کند و فرکانس رزونانس را به سمت بالا حرکت می دهد)، یا اضافه کردن یک فیلتر شکاف در تنظیم درایو.

از کوپلینگ های فکی در موارد زیر استفاده کنید:برنامه دارای بارهای شوک مکرر، معکوس کردن جهت، یا شروع-توقف دوچرخه‌سواری است، و عکس العمل صفر مطلق اولویت اصلی نیست - اتوماسیون عمومی، نوار نقاله‌ها، تجهیزات بسته‌بندی، و درایوهای پمپ/کمپرسور کلاسیک هستند.

از کوپلینگ فک در موارد زیر اجتناب کنید:محور مستلزم موقعیت یابی صفر واقعی-با دقت بالا است، یا محیط به اندازه کافی گرم باشد (معمولا بالای 120 درجه برای الاستومرهای استاندارد) تا عنکبوت به سرعت تخریب شود.

کوپلینگ گیره (کوپلینگ صلب)

مکانیسم:دو توپی یا مستقیماً به یکدیگر پیچ می شوند یا به صورت یک توپی منفرد شکل می گیرند که به طور محکم در اطراف هر دو انتهای شفت می چسبد. هیچ عنصر قابل انعطافی در هیچ کجای مجموعه وجود ندارد - انتقال گشتاور یک اتصال مستقیم و صلب بین دو شفت است.

مشخصات معمولی:

• ظرفیت گشتاور: معمولاً بالاترین حد از سه مورد برای یک اندازه سوراخ معین است که عمدتاً توسط شفت و استحکام بست و نه خود کوپلینگ محدود می شود.
• سختی پیچشی: بالاترین میزان موجود در هر نوع کوپلینگ، با وزش اساساً صفر تحت بار
• تحمل ناهماهنگی: محدودیت تعیین کننده - بسیار کمتر از 0.05 میلی‌متر (0.002 اینچ) آفست موازی برای عملکرد طولانی‌مدت قابل اعتماد، با تلورانس عملاً صفر برای ناهماهنگی زاویه‌ای
• سرعت: هیچ سقف سرعت ذاتی در طراحی کوپلینگ وجود ندارد، اما اجرای یک کوپلینگ سفت و سخت با سرعت بالا با هر گونه ناهماهنگی باعث تسریع سایش نامتناسب یاتاقان در مقایسه با انواع انعطاف‌پذیر می‌شود.

رفتار شکست:این نوع کوپلینگ است که اغلب به دلیل خرابی اشتباه سرزنش می شود. یک کوپلینگ گیره هیچ عنصر سایشی برای جذب ناهماهنگی ندارد، بنابراین اگر شفت ها در حد تحمل هم تراز نباشند، خود کوپلینگ معمولاً زنده می ماند - اما تنش مستقیماً به یاتاقان موتور و در عوض یاتاقان های نگهدارنده بال اسکرو وارد می شود. این علامت به صورت خرابی زودرس یاتاقان یا افزایش صدای دویدن ظاهر می شود، و تشخیص اشتباه به عنوان نقص یاتاقان یا بال اسکرو آسان است، زمانی که علت اصلی ناهماهنگی بالادستی است که کوپلینگ توانایی جذب آن را نداشت.

از کوپلینگ های گیره در موارد زیر استفاده کنید:طراحی نصب، تراز شافت دقیق و قابل تأیید را امکان پذیر می کند (معمولاً-تراز شده یا فیکسچر لیزری- که در عرض چند صدم میلی متر تراز می شود) و کاربرد حداکثر سفتی پیچشی - محورهای CNC، مراحل دقیق، و کوتاه و کوتاه{3}میزان طول عمر دستگاه را می طلبد.

از کوپلینگ های گیره ای زمانی که:شما نمی توانید تراز محکم را در هنگام نصب و در طول زمان تضمین کنید، یا زمانی که انبساط حرارتی در پیشرانه شکاف شفت را در حین کار تغییر می دهد - یک کوپلینگ صلب راهی برای جذب آن رشد محوری ندارد.

کوپلینگ دم

مکانیسم:یک دم نازک-دیواره فلزی - معمولاً فولاد ضد زنگ هیدروفرم شده، گاهی اوقات نیکل الکتروریخته شده برای کارهای بسیار سبک-دقیق کاری - بین دو توپی جوش داده شده یا متصل می‌شود. دیوار راه راه مانند یک فنر پیچشی عمل می کند که در چرخش سفت است اما به راحتی در زیر انحراف زاویه ای، موازی یا محوری خم می شود، شبیه به خم شدن آکاردئون بدون پیچش.

مشخصات معمولی:

• ظرفیت گشتاور: تقریباً 0.5 نیوتن متر تا 500 نیوتن متر بسته به ضخامت دیوار، تعداد لایه و قطر دم
• سفتی پیچشی: 1000-50000 نیوتن متر/راد - در میان بالاترین انواع کوپلینگ انعطاف پذیر، پس از کوپلینگ های دیسکی یا صلب
• تحمل ناهماهنگی: معمولاً 1-2 درجه زاویه ای و 0.25-0.5 میلی متر (0.010 "-0.020") موازی/محوری - به طور معنی داری بخشنده تر از کوپلینگ گیره است، هرچند کمتر از کوپلینگ فکی
• سرعت: معمولاً تا 10000 دور در دقیقه در طرح های متعادل رتبه بندی می شود
• دقت موقعیت: زیر{0}}قوس-دقیقه در سرووهای دقیق-کوپلینگ دم‌های درجه

حساسیت نصب:کوپلینگ های دم باید در طول آزاد مشخص شده خود نصب شوند - در حین نصب کشیده یا فشرده نشوند. نصب یک دستگاه تحت کشش محوری یا فشار از قبل{2}} دم را بارگیری می کند و عمر خستگی آن را کوتاه می کند، حتی اگر ناهماهنگی در حال اجرا در حد مشخصات باشد. این یک علت شایع و قابل اجتناب از خرابی زودرس دم است که ربطی به انتخاب کوپلینگ و همه چیز به روش نصب ندارد.

رفتار شکست:بر خلاف سایش تدریجی عنکبوتی کوپلینگ فکی، زمانی که ناهماهنگی یا تنش نصب از حد مجاز خود در چرخه‌های بار کافی فراتر رفت، کوپلینگ دم به دلیل ترک‌خوردگی ناشی از خستگی از کار می‌افتد - شکست می‌تواند ناگهانی ظاهر شود حتی اگر خستگی زمینه به تدریج جمع شود. هیچ حالت میانی "نرم" راهی که یک عنکبوت الاستومری تخریب کننده به شما می دهد وجود ندارد. هنگامی که یک پیچش ترک می خورد، جفت انتقال گشتاور را از دست می دهد.

هنگامی که:محور هم به سختی پیچشی بالا و هم به تحمل ناهماهنگی واقعی نیاز دارد. محورهای CNC دقیق، نیمه هادی ها و اتوماسیون آزمایشگاهی، و-سرویو{3}}سرعت بالا محورهای بال اسکرو مورد استفاده اصلی هستند.

هنگامی که:این برنامه شامل بارگذاری ضربه ای منظم یا ضربه است - همان سفتی که به دقت موقعیت یابی می دهد همچنین بارهای شوک را مستقیماً به یاتاقان موتور منتقل می کند و شوک مکرر یکی از دلایل اصلی خرابی خستگی دم است.

جدول مقایسه

چارچوب انتخاب

این موارد را به ترتیب کار کنید:

1. آیا می توانید تراز شفت را در عرض چند صدم میلی متر برای عمر دستگاه تضمین و حفظ کنید؟
بله ← اتصال گیره ساده ترین، سفت ترین و مقرون به صرفه ترین گزینه است.
خیر ← انتقال به سوال 2.

2. آیا محور هم به سختی پیچشی بالا (برای دقت موقعیت یابی) و هم به تحمل ناهماهنگی واقعی نیاز دارد؟
بله → جفت دم. این تنها نوعی است که هر دو را به طور همزمان ارائه می دهد.
خیر، دقت متوسط ​​خوب است ← انتقال به سوال 3.

3. آیا برنامه بارهای شوک مکرر، چرخه های معکوس، یا شروع{1}}توقف عملیات را می بیند؟
بله ← جفت فک. عنکبوت الاستومری از موتور و یاتاقان‌های جانبی{1}}در مقابل ضربه‌ای محافظت می‌کند که دم یا کوپلینگ گیره مستقیماً آن را منتقل می‌کند.

4. آیا کوپلینگ در نزدیکی فرکانس فرمان سروو کار می کند که می تواند رزونانس را تحریک کند؟
fn ≈ (1/2π)√(Kt/J) را در برابر باند عملکرد درایو خود بدون توجه به اینکه کدام نوع به سمت - متمایل هستید، بررسی کنید، کوپلینگی که در گشتاور صحیح است و اگر سفتی آن رزونانسی در محدوده ایجاد کند، همچنان می‌تواند باعث ناپایداری شود.

خلاصه

کوپلینگ های فک، گیره و دم مشکل اساسی یکسان - در اتصال شفت موتور به محور محرک - را حل می کنند، اما آنها سفتی پیچشی، تحمل ناهماهنگی و جذب ضربه را به روش هایی که همپوشانی ندارند عوض می کنند. کوپلینگ گیره بیشترین استحکام را به شما می دهد اما محکم ترین تراز را می طلبد. کوپلینگ دم به شما سفتی و تحمل ناهماهنگی واقعی را با هزینه بالاتر و تحمل ضربه کمتر می دهد. یک کوپلینگ فکی در ازای بهترین جذب ضربه و بهترین نصب، سفتی را از بین می برد. تطبیق کوپلینگ با قابلیت تراز و چرخه کاری شما - نه فقط درجه گشتاور آن - تعیین می‌کند که عمر دستگاه دوام داشته باشد یا علت پنهان خرابی یاتاقان در شش ماه بعد باشد.