خرابی کوپلینگ ها

کوپلینگ:

کار کوپلینگ اتصال دو شفت دوار برای انتقال حرکت چرخشی و گشتاور است. برای اینکه یک کوپلینگ در بهینه ترین بازدهی خود کار کند باید تمام شرایط مورد نیازآن ازجمله عملکرد، محیط اطراف، کاربرد وعوامل سرویس ونگهداری آن فراهم شود. اگر تمام این عوامل در هنگام انتخاب کوپلینگ مورد توجه قرار گیرد، کوپلینگ در بازه ی کارکرد خود بدون هیچ مشکلی کار خواهد کرد. با این حال، اگر فقط یکی از این عوامل را رفع نکنند،کوپلینگ در مدت زمان کوتاهی فیلد می شود، وباعث خسارت مالی زیاد و حتی خسارت جانی نیز می شود.

1. انتخاب دیر هنگام کوپلینگ در فرایند طراحی:
   کوپلینگ ها اغلب در فرایند طراحی دیرتر انتخاب میشوند و این باعث می شود پیچیدگی های سیستم در نظر گرفته نشود . با در نظر گرفتن کوپلینگ در اوایل فرآیند طراحی، هر معیار میتواند به صورت جداگانه در نظر گرفته شود، و اطمینان حاصل شود که اتصال انتخاب شده مناسب برای عملکرد مورد نیاز است.
2. انتخاب نوع اشتباه کوپلینگ با توجه به کاربرد آن:
   در هنگام تصمیم گیری بر روی نوع کوپلینگ باید تمام فاکتورها از جمله نوع کاربرد، گشتاور، عدم ناهم راستایی، سختی، اینرسی، RPM، نصب شفت، عوامل محیطی، محدودیت فضا، عوامل سرویس و هزینه در نظر گرفته شود. هر معیار باید به طور جداگانه در نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که کوپلینگ برای کاربرد مورد نظر مناسب است و منجر به شکست نا به هنگام نمی شود. این فرایند ارزیابی نیز باید برای هر تغییری در شرایط  کوپلینگ در طول کارکرد آن تکرار شود.
3. انتخاب نوع غلط کوپلینگ برای شرایط عدم هم راستا بودن:
   در هنگام انتخاب کوپلینگ، شرایط misalignment بسیار مهم و قابل توجه است. این ناهماهنگی ممکن است زاویه ای، موازی یا محوری یا ترکیبی از بیش از یک ناهم راستایی(ناهماهنگی پیچیده) باشد. کوپلینگ های انعطاف پذیر باید در این شرایط در نظر گرفته شوند، هر چند که این نوع کوپلینگ بستگی به نوع ناهم راستایی دارد. به عنوان مثال، یک کوپلینگ برای مقادیر زیاد عدم تقارن موازی مناسب است، اما نمی تواند سطح بالایی از عدم تقارن زاویه ای یا محوری را تحمل کند، در حالی که کوپلینگ دیگری می تواند مقادیر زیادی از عدم تقارن زاویه ای و محوری را تحمل کند اما موازی را نمی تواند تحمل کند.
4. ناهم راستایی بیش از حد:
   حتی کوپلینگ های انعطاف پذیر که برای استفاده در شفت های غیر هم راستا طراحی شده اند محدودیت های خود را دارند. در جایی که عدم هم راستایی فراتر از مشخصات سازنده برای کوپلینگ وجود دارد، موجب می شود که کوپلینگ به سرعت از کار بیفتد و همچنین می تواند باعث ایجاد خرابی اجزای دیگر مانند بیرینگ ها شود. این امر باید ابتدا با تنظیم مجدد شفت قبل از نصب کوپلینگ اصلاح شود.
5. انتخاب نادرست گشتاور کوپلینگ در کاربردهای مختلف:
   گشتاور معمولا کمتر از گشتاور واقعی تخمین زده می شود. حداکثر گشتاور لحظه ای در عمل، علاوه بر گشتاور حالت ثابت، باید در نظر گرفته شود. کوپلینگ های انعطاف پذیر، بر اساس نوع طراحی متفاوت دارای گشتاور ایستا متفاوت هستند.
6. عدم توجه به بستن کوپلینگ:
   بستن کوپلینگ به عنوان انطباق پیچشی یا سفتی پیچشی شناخته شده است و در همه کوپلینگها وجود دارد. این انحراف چرخشی بین محرک و بار، شبیه به بستن فنر است. مهمترین مشکل این امر، دقت حفظ موقعیت مکانی آن به علت اختلاف در جابجایی زاویه ای از یک سر کوپلینگ نسبت به سر دیگر آن است.
7. عدم توجه به لقی:
   هنگامی که پیچشی در یک جهت اعمال می شود، کوپلینگ خم می شود و تحت فشار قرار می گیرد. هنگامی که جهت چرخش تغییر می کند، لقی در کوپلینگ ایجاد می شود. هر میزان از لقی مورد نیاز برای کاربرد خاص باید محاسبه شود، که به طور بالقوه عدم دقت به لقی باعث ایجاد مشکل در سیستم کوپلینگ می شود.
8. انتخاب یک کوپلینگ با مقدار نادرست دمپینگ آن:
   دمپینگ مربوط به به کمینه سازی شوک و ارتعاش است و به ویژه در کنترل حرکت و برنامه های انتقال قدرت به منظور کاهش انرژی و تنش غیر ضروری بر اجزای سیستم اهمیت دارد. تعدیل شوک باعث کاهش تاثیر بارهای ضربه ای می شود و شوک به موتور و دیگر تجهیزات حساس را به حداقل می رساند. عدم توجه به مقدار دمپینگ مورد نیاز در هنگام انتخاب کوپلینگ می تواند باعث ایجاد شکست زود هنگام در کوپلینگ شود.
9. عدم توجه به اینرسی:

اینرسی مقاومت کوپلینگ در مقابل تغییر سرعت زاویه ای وتمایل کوپلینگ برای ماندن در سرعت ثابت در مقابل بار خارجی(یا گشتاور) می باشد. اینرسی بیش از حدکوپلینگ در یک کاربرد می تواند با بوجود آمدن پدیده ی  رزونانس و افزودن آن به فرکانس طبیعی سیستم  باعث کاهش عملکرد کل سیستم شود. همینطور اینرسی کم، باعث افزایش کارایی کوپلینگ شده و برای کاربردهایی با دقت بالا مناسب تر است.

1. انتخاب کوپلینگ نامناسب برای کاربرد سرعت شفت:

عدم توجه به ماکسیمم سرعت عملکردی کوپلینگ در مراحل طراحی میتواند به سرعت باعث از کار افتادن سیستم شود یک کوپلینگ متعادل برای سرعت های بالا بسیار ضروری است. مراحل دیگر نا هم راستایی همچنین می تواند روی سرعت عملکردی مناسب تاثیر گذار باشد.

1. انتخاب کوپلینگ نامناسب برای جداسازی الکتریکی:

جداسازی الکتریکی به معنی جداسازی دوجزء مکانیکی برای جلوگیری از انتقال جریان الکتریکی است در حالی که هنوز امکان انتقال انرژی مکانیکی را دارند. برای این کار باید اجزای کوپلینگ از مواد پلیمری یا عایق الکتریکی ساخته شوند.

(این عکس متعلق به شرکت آلکان ماشین نمی باشد)

References:

[1]Troubleshooting Power Transmission Couplings

[2] https://www.acorn-ind.co.uk/

[3] da Silva Costa, Luis Guilherme, et al. “Coupling for power line communications: A survey.” Journal of Communication and Information Systems 32.1 (2017).