کوپلینگ یک المان مکانیکی است که دو محور (شفت) را به یکدیگر متصل می‌کند تا از این طریق، گشتاور از یک شفت به دیگری منتقل شود. تفاوت‌های زیادی بین انواع کوپلینگ ها وجود دارد که برای درک بهتر این تفاوت‌ها باید در ابتدا آن‌ها را دسته‌بندی کنیم. به همین دلیل، در این مطلب به بررسی وظایف کوپلینگ‌ها و انواع ‌آن‌ها می‌پردازیم و دسته‌بندی‌های مختلف این المان‌های مکانیکی را نیز بررسی می‌کنیم.
وظایف کوپلینگ

نقش و وظایف کوپلینگ را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:

    انتقال قدرت‌ از یک محور (محور محرک) به محور دیگر (محور متحرک)
    جذب خطاهای ناشی از همراستا نبودن محورها
    جذب ارتعاشات
    عدم انتقال حرارت

انتقال قدرت

دلیل اصلی استفاده از کوپلینگ، اتصال «شفت پیش‌ران» (Drive Shaft) یا محرک به «شفت متحرک» (Driven Shaft) است. تولید دستگاهی که تنها یک شفت داشته باشد دشوار است و به همین از کوپلینگ برای اتصال شفت‌ها و انتقال قدرت استفاده می‌شود چراکه بدون استفاده از این وسیله، هزینه‌هایی زیادی باید صرف دقت طراحی و تولید شود. همچنین در صورت خرابی دستگاه، کل شفت باید تعویض شود که همین امر نیز، تعمیر و نگهداری آن‌‌ها را دشوار می‌سازد.

در تصویر زیر مشاهده می‌کنید که اگر از یک شفت در طراحی دستگاه استفاده شود، سرهم‌بندی (مونتاژ) و حمل و نقل آن بسیار دشوار خواهد بود و در صورت خرابی، کل مجموعه محور باید تعویض شود.

اصلاح عدم انطباق محورها

زمان زیادی صرف اتصال دقیق شفت قدرت به محور چرخنده می‌شود. اگر محور این شفت‌ها در یک راستا قرار نداشته باشند، در هر بار چرخش موتور، نیرویی اضافی به اجزای اطراف موتور و دستگاه وارد می‌شود که ایجاد ارتعاش و صدا را به همراه دارد. علاوه بر این، تولید این نوع از دستگاه‌ها نیز به دلیل ابعاد مختلف، دشوار خواهد بود. به همین دلیل، برای اصلاح این خطاها باید از کوپلینگ استفاده شود. در تصویر زیر، حالت‌های مختلف این عدم انطباق را مشاهده می‌کنید.

جذب ارتعاشات

به هنگام گردش موتور، ضربه‌ها و ارتعاشاتی به اجزای مختلف دستگاه وارد می‌شود. به طور مثال، اگر ارتعاشات موتور در بخش محرک به یک «پیچ ساچمه‌ای» (Ball Screw) وارد شود، سبب انحراف دستگاه از موقعیت اصلی خود و در نتیجه، کاهش عملکرد آن می‌شود. همچنین، در صورتیکه دستگاهی بدون کوپلینگ، ارتعاش یا ضربه‌ای از بیرون دریافت کند، این ضربه ممکن است به طور مستقیم به موتور وارد و سبب خرابی آن شود.

به همین دلیل، استفاده از کوپلینگ‌ها می‌تواند راه حلی برای جلوگیری از این اتفاقات و وارد آمدن صدمات به موتورهای گران‌قیمت شود.

عدم انتقال حرارت موتور

به هنگام استفاده از موتور، حرارت زیادی تولید می‌شود. زمانی که این حرارت به بخش متحرک دستگاه مانند پیچ ساچمه‌ای وارد شود، در اثر حرارت، منبسط می‌شود و طول آن تغییر می‌کند. در اثر این اتفاق، محل دقیق اجزای دستگاه دچار تغییر خواهد شد و بر عملکرد کلی دستگاه، تاثیرگذار خواهد بود.

همانطور که گفته شد،‌ اهمیت استفاده از کوپلینگ ها به کاربرد و موقعیت دستگاه مورد استفاده بستگی دارد که در نهایت سبب جذب ارتعاشات مختلف،‌ طولانی شدن سرویس‌های دوره‌ای و عدم انتقال حرارت دستگاه خواهد شد.

با توجه به لزوم آشنایی با ارتعاشات مکانیکی در صنعت، «فرادرس» اقدام به انتشار فیلم آموزش ارتعاشات مکانیکی (مرور و حل تست کنکور ارشد) کرده که لینک آن در ادامه آمده است.

    برای دیدن فیلم آموزش ارتعاشات مکانیکی (مرور و حل تست کنکور ارشد) + اینجا کلیک کنید.

انواع کوپلینگ ها

همانطور که گفته شد، برای آشنایی بیشتر با کوپلینگ‌ها باید آن‌ها را دسته‌بندی کرد. کوپلینگ‌ها را می‌توان به دو نوع «صلب» (Rigid) و «انعطاف‌پذیر» (Flexible) تقسیم‌بندی کرد که در ادامه به توضیح آن‌ها خواهیم پرداخت.
کوپلینگ صلب

این نوع از کوپلینگ‌ها، انتقال گشتاور را به بهترین شکل انجام می‌دهند که معمولا به صورت «فلنج» (Flange) یا طوقه‌های طویل وجود دارند. البته این نوع کوپلینگ‌ها تنها زمانی قابل استفاده خواهد بود که هر دو شفت، به طور دقیق با یکدیگر همراستا باشند. همچنین، کوپلینگ‌های صلب نیازی به روان‌کاری ندارند.
کوپلینگ انعطاف پذیر

این نوع از کوپلینگ‌ها نیز گشتاور را بدون لغزش منتقل می‌کنند و زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند که دو شفت در یک راستا نباشند. این نوع از کوپلینگ‌ها را می‌توان بسته به نوع اصلاح عدم انطباق شفت‌ها، به دو دسته دیگر تقسیم کرد یعنی کوپلینگ‌هایی که از خمش در یک یا چند جزء خود بهره می‌برند یا کوپلینگ‌هایی که از حالت کشویی در اجزای خود کمک می‌گیرند.

برخی از انواع کوپلینگ ها نیز از هر دو روش در طراحی خود استفاده می‌کنند. برای کاهش خوردگی کوپلینگ‌هایی که از حالت کشویی بهره می‌برند باید از روش‌های روغن‌کاری کمک گرفت.