کاربرد کوپلینگ اولدهام (Oldham Coupling)

کوپلینگ اولدهام یک نوع کوپلینگ انعطاف‌پذیراست که برای جبران عدم هم‌محوری موازی (Parallel    Misalignment)  بین دو شفت طراحی شده است. این کوپلینگ به نام مخترع خود، جان اولدهام، که آن را در سال ۱۸۲۰ میلادی اختراع کرد، نامگذاری شده است.

ساختار و مکانیسم عملکرد کوپلینگ اولدهام از  سه قطعه اصلی  تشکیل شده است:

1. دو هاب (Hubs)  یا توپی: این دو قطعه که هر کدام به یکی از شفت‌های ورودی و خروجی متصل می‌شوند. روی سطح هر هاب یک  زبانۀ برجسته   یا یک  شیار رادیال  وجود دارد.
2. یک دیسک میانی (Center Disk):  این قطعه که بین دو هاب قرار می‌گیرد، از دو طرف دارای  زبانۀ برجسته  است که این زبانه‌ها بر روی یکدیگر و با زاویه ۹۰ درجه قرار گرفته‌اند.

خصوصیات:

*    جبران عالی عدم هم‌محوری موازی:  اصلی‌ترین مزیت این کوپلینگ است.

*    جبران کمِ عدم هم‌محوری زاویه‌ای و محوری:  می‌تواند مقادیر بسیار کمی از این انحرافات را نیز تحمل کند، اما طراحی آن برای انحراف موازی بهینه شده است.

*    عدم انتقال بار به یاتاقان‌ها (Bearings):  از آنجایی که دیسک میانی انحراف را جذب می‌کند، بار اضافی ناشی از این انحراف به بلبرینگ‌ها یا یاتاقان‌های شفت‌ها منتقل نمی‌شود.

*    سادگی طراحی و نگهداری:  قطعات آن ساده هستند و معمولاً تعویض دیسک میانی (که قطعه مصرفی است) به راحتی انجام می‌شود.

*    فقدان لقی (Backlash) در حالت ایده‌آل:  در صورتی که به خوبی ساخته شده و ساییدگی نداشته باشد، لقی بسیار کمی دارد.

معایب و محدودیت‌ها

*    سرعت دورانی محدود:  به دلیل وجود قطعات متحرک و لغزشی، در سرعت‌های بسیار بالا ممکن است به دلیل نیروهای گریز از مرکز، عملکرد مناسبی نداشته باشد و سریع‌تر دچار ساییدگی شود.

*    قابلیت انتقال گشتاور متوسط:  برای کاربردهای با گشتاور بسیار بالا مانند صنایع فولاد یا نورد مناسب نیست.

*    ساییدگی دیسک میانی:  قطعه دیسک میانی به مرور زمان و بر اثر لغزش، ساییده می‌شود و نیاز به تعویض دارد. جنس این دیسک معمولاً از پلی‌مرهای مقاوم مانند نایلون، پلی‌اورتان یا برنج است تا ساییدگی هاب‌های فلزی را کاهش دهد.

*    راندمان کمتر نسبت به برخی کوپلینگ‌ها:  به دلیل وجود اصطکاک بین سطوح لغزان، ممکن است راندمان آن کمی کمتر از کوپلینگ‌های بدون اصطکاک (مانند کوپلینگ‌های دیسکی) باشد.

کاربردها در صنعت و دستگاه‌ها

از آنجایی که این کوپلینگ برای جبران انحرافات موازی و ایجاد عایق بین شفت‌ها عالی است، در دستگاه‌های دقیق و نسبتاً کم‌سرعت کاربرد فراوانی دارد:

1. دستگاه‌های CNC و ماشین‌ابزارهای دقیق:  برای اتصال موتور پله‌ای (Stepper Motor) یا سروو موتور (Servo Motor) به پیچ محرک (Lead Screw) یا محورهای حرکت. دقت موقعیت‌یابی را تحت تأثیر انحرافات جزئی قرار نمی‌دهد.
2. سیستم‌های رباتیک و اتوماسیون:  در اتصال موتورها به چرخ‌دنده‌ها یا محورهای مفصلی ربات‌ها برای جبران انحرافات نصب.
3. تجهیزات اداری و دستگاه‌های کپی (پرینتر، اسکنر، فکس):  برای انتقال حرکت بین موتور و غلتک‌های کاغذ با دقت بالا.
4. پمپ‌های دنده‌ای و پیستونی کوچک:  در مواردی که هم‌محوری کامل بین موتور و پمپ وجود ندارد.
5. دستگاه‌های پزشکی و آزمایشگاهی:  در تجهیزاتی که نیاز به حرکت دقیق و بدون لرزش دارند، مانند اسپکتروفتومترها و تحلیل‌گرهای خودکار.
6. سیستم‌های کنترل دریچه (Valve Actuators):  برای اتصال موتور به شیر صنعتی.

جمع‌بندی نهایی

کوپلینگ اولدهام یک انتخاب  مقرون‌به‌صرفه، ساده و مؤثر  برای کاربردهایی است که در اولویت اصلی آنها  جبران عدم هم‌محوری موازی  است و در عین حال، سرعت و گشتاور بسیار بالا مورد نیاز نیست. این کوپلینگ نقش حیاتی در افزایش عمر مفید یاتاقان‌ها و موتورها با ایزوله کردن آنها در برابر stresses ناشی از انحراف نصب ایفا می‌کند.

کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیر برای جذب ارتعاشات و ضربه‌ها و همچنین جبران عدم هم‌راستایی‌های جزئی استفاده می‌شوند، اما کوپلینگ‌های یونیورسال برای جبران عدم هم‌راستایی‌های زاویه‌ای بیشتر مناسب هستند.

پکیج آموزش طراحی کوپلینگ اولدهام در کتیا شامل موارد زیر میباشد:

فیلم آموزشی بدون کلام، مدل سازی سه بعدی کوپلینگ اولدهام در محیط Part Design  و مونتاژ قطعات در محیط Assembly Design و شبیه سازی مکانیزم حرکتی در محیط   DMU Kinematics  می باشد که تمامی مراحل بصورت گام به گام آموزش داده شده است.

فایل مدل های سه بعدی به همراه درخت کامل طراحی با قابلیت ویرایش کلیه قطعات در نرم افزار قدرتمند کتیا (CATIA).

برخی دستورات استفاده شده در این آموزش عبارتند از:

Pad ,Pocket ,Edge Fillet ,Chamfer ,Shaft ,Groove ,Mirror ,Hole ,Apply material