I maskinteknikk er en kobling en overføring mellom endene av to roterende aksler for å overføre dreiemoment fra den ene til den andre. Koblingers primære funksjon er å koble to bevegelige deler av en roterende maskin sammen mens du til en viss grad tar feil oppstilling eller lek . I en mer generell forstand kan koblingen referere til en mekanisk komponent som brukes til å koble endene til tilstøtende deler. I prinsippet tillater ikke koblingene at sjaktene kobles ut under bevegelse; noen enheter er imidlertid utstyrt med en dreiemomentbegrenser som starter full glidning eller frakobling når en dreiemomentgrense er nådd. Valget av en passende kobling kan gjøre det mulig å redusere vedlikeholdstiden og dermed driftskostnadene.
En kobling kan være elastisk (med en elastomer innsats i midten av koblingen), belg eller lameller.
De mekaniske koblingene brukes i industrien til forskjellige bruksområder.
Her er de vanligste bruksområdene:
Faste eller stive koblinger har to flenser som festes til endene på hver aksel. De er mer allsidige enn hylskoblinger, og kan monteres på stående sjakter. De er generelt tykke nok til at gjennom bolter sikrer de to sjaktenes rotasjons solidaritet. Stive tomkoblinger er reservert for høyt dreiemoment for industrimaskiner: de er laget av en sylindrisk hylse som er avsluttet på enden av en flens. Hver av de to koblingene er plassert på enden av en aksel for å presse de to krage mot hverandre. De to flensene er sikret med bolter eller nagler. Dette festesystemet gjør det også mulig å sikre koaksialiteten til de to sjaktene før selve festingen.
Stive koblinger brukes når det kreves presis justering av rotasjonsaksene; feiljustering av akslene vil påvirke koblingens ytelse så vel som dens levetid.
KeyingDet er fremdeles den mest grunnleggende stive koblingen: en nøkkelkobling består av et støpejernsrør som er boret til den toleransen som kreves av akselen, og en nøkkel som er engasjert i boringen for å overføre dreiemomentet . Det er to hull for å låse de to sjaktene på plass.
SlangeklemkoblingerDet er en nøkkelfri koblingsform som heller ikke krever maskinering av en av sjaktene. Grunnideen ligner på nøkkelkoblingen, men vinkelmomentet overføres veldig nær akselen til akselen: det er et spørsmål om å feste koblingen med en strammingsring utstyrt med bolter. Denne enheten utfører selvsentrering på hver aksel, og vedlikeholdet krever bare en nøkkel; prisen er selvfølgelig ikke den samme.
Hirth selLeddet eller koblingen oppfunnet av Albert Hirth brukes til å koble to deler av en aksel ved å bearbeide hver ende med trekantede tenner som griper inn i hverandre. Hirth-skjøten er derfor sikret ved en rekke fresede eller rettet sagtann i endene av to sylindriske aksler med samme diameter, laget av samme materiale.
Disse tennene blir maskinert i periferien til en krone, fordi tennens skjærstyrke øker med radiusen. Diameteren på kronen skal være så stor som den tilgjengelige plassen tillater. Det er bedre å til og med unngå å bearbeide akselenes sentrum, da ikke bare maskinering der vil være vanskelig å utføre, men det vil redusere dreiemomentoverføringen. For eksempel, uten å forstyrre skaftets styrke, er det mulig å bearbeide et skaft med en diameter på 60 mm på en krone på 12 mm i bredden (som sparer en gjenværende indre diameter på 36 mm ).
Tanningen må være symmetrisk, med en angrepsvinkel eller profil, mellom 60 og 90 °. I motsetning til glidefuger, gjør Hirth-leddet en innebygging av graveringen: ved å bruke en aksial kompresjon, elimineres spillene. Denne komprimering kan skje ved å skru de to akslene sammen, eller ved en perifer krone utstyrt med fjærer med god stivhet. Mangelen på spill reduserer friksjonsslitasje .
Intensiteten til det overførte dreiemomentet avhenger av antall tenner, diameteren på det ytre ringhjulet, vinkelen på gjengebunnene (med akselen på akselen) og gjengedybden. Hirdledd blir kuttet på bestilling parvis, og i motsetning til glideskjøter er graveringen ikke standardisert.
Fordeler :
De lameller eller spiralformede koblingene er sylindriske deler av et homogent materiale, delt i spiralform. Denne spiralformen gjør det mulig å oppnå et stivhetsområde som kan beregnes med presisjon. Dens design i ett stykke har fordelen av å gruppere sammen flere funksjoner i en enkelt kompakt del, noe som eliminerer lek og dermed eliminerer årsaker til slitasje. Dette resulterer i god dynamisk stabilitet og lav belastning på akslene på grunn av fravær av vibrasjoner, selv i tilfelle feiljusteringer.
Propellens stigning avhenger av toleransen som er ønsket for feiljusteringen, dreiemomentet som skal overføres eller torsjonsstivheten.
Naturligvis avhenger ytelsen til denne koblingen av materialet den bearbeides fra. Laminerte koblinger av aluminium eller galvanisert stål brukes oftest, avhengig av anvendelsesområdet, men for visse spesifikke anvendelser (næringsmiddelindustri, medisinsk eller romfartsteknikk), vil polyacetal , maraging stål eller titan bli brukt . Den vanligste bruken av denne koblingen er servostyring av en aksel med et kodende hjul og robotteknologi .
En lamellkobling med spesifikk maskinering.
Utvalg av lamellkoblinger.
Multiplikasjonen av antall svinger på spiralen gjør det mulig å kompensere for feiljusteringen ad libitum .
Belgkoblinger
Belgkoblinger
Lav klaring.
Kobling med pigg og ermeDenne varianten av stive flensekoblinger brukes til å koble to ujevnt innrettede aksler (danner en liten vinkel eller parallell, men forskjøvet). Koblingen er sikret med pigger, dekket i enden med kapsler i lær eller elastomer. Spindlene er skrudd fast i en av flensene, men bare engasjert i den andre for å kompensere for feiljusteringen. Elastomerkapslene absorberer støt og vibrasjoner. Disse koblingene brukes hovedsakelig i motoruttaket.
SkivekoblingSkivekoblinger overfører dreiemoment mellom to sjakter gjennom en bunke tynne skiver i rustfritt stål. Deformasjonen fordelt mellom disse platene gjør det mulig å kompensere for feiljustering.
Den membrankopling overfører dreiemomentet gjennom periferien av et fleksibelt ringformet drev til en konsentrisk plate, via en spole eller et avstandsstykke. Deformasjonen av disse to elementene, fra innsiden til utsiden, gjør det mulig å imøtekomme manglene ved parallellitet.
Den Schmidt tetning gjør det mulig å få plass til en stor radial klaring mellom de to aksler når de er under belastning. Den består av et arrangement av fjærer og skiver (tre skiver) som roterer i fase, sammenkoblet i serie med seks eller flere fjærer.
Cardan-leddet, eller bare "universal joint", eller til og med "universal joint" (mer vanlig terminologi i angelsaksisk teknisk litteratur), gjør det mulig å overføre en rotasjonsbevegelse fra en aksel til en annen når de danner en vinkel mellom seg ( mindre enn rett vinkel). I denne innretningen er de to akslene forsynt med en gaffel i enden; de to gaflene er vinkelrette og forbundet med en edderkopp, kulledd i endene av hver av gaflene.
Vinkelen som dannes av "gaflene" til kardanleddet forårsaker en forskjell i vinkelhastighet mellom de to akslene: kardanen har ulempen med å ikke være homokinetisk , det vil si at rotasjonshastigheten som overføres n ikke er konstant under rotasjon når aksene er ikke lenger justert. Dette kan avhjelpes ved å legge til en annen identisk vinkelforbindelse i transmisjonen, hvor de to gaflene på midtakselen er innrettet i det vanligste tilfellet der alle akslene er i samme plan. Man passerer således fra inngangsakselen til utgangsakselen med to identiske halvvinkler, idet vinkelvariasjonene opptatt av hver av universalleddene er like og motsatte.
Gimbals er oljekrevende og krever regelmessig vedlikehold.
Oldham SealDen Oldham leddet gjør det mulig å overføre i en homokinetic måte at rotasjon av en første aksel til en annen, parallell med den første, men hvis akser ikke er på linje; på den annen side gjør rotasjonsfriksjonen den egnet for lave rotasjonshastigheter og små akseforskyvninger.
Oldham tetning montert.
Eksplodert utsikt over en Oldham-sel.
Oldham-skjøten består av tre skiver: to er integrert med hver av akslene og maskinert med et spor; den tredje er gratis og plassert mellom de to andre. Den har en ribbe på hvert av ansiktene, som går inn i ribbeina på de to første platene; midten av denne skiven beskriver en sirkulær bane med hastigheten på to omdreininger for hver fullstendige rotasjon av en aksel. Innfører ofte fjærer for å ta opp spillet av mekanismen.
Sammenlignet med en gimbal er denne skjøten mer kompakt. Den ble oppfunnet av den irske ingeniøren John Oldham rundt 1820 for å løse et problem med justeringen av overføringsstengene i padlehjulene på dampbåter .
Skjøter med konstant hastighetDet finnes forskjellige typer av jevnhastighetsledd: den Rzeppa sluttet den Tracta sluttet den tripod skjøten og tetning Thompson koblinger (modell TCVJ).
De brukes til å overføre dreiemoment mellom to aksler som er utsatt for liten feiljustering eller parallellitet, under bevegelse, og har plass til opptil 1 ° 30 'fra hverandre; men de kan også brukes til å dempe vibrasjoner eller redusere støynivået. En slik kobling vil trolig også skåne støttene til sjaktene (lagrene) ved å fordele slitasjen, ved å imøtekomme den termiske utvidelsen av sjaktene knyttet til oppvarming og ved å dempe støt og støt.
En elastisk kobler overfører dreiemoment gjennom en del laget av et materiale med høy elastisk grense. De brukes for eksempel til å sikre beslaget til et brettseilebrett . De kan være i form av en pute eller en diabolo . I beslagene overfører koblingen snarere resultatet av drift , enn et par, og kommuniserer dermed et skyvekraft (delvis til utøverens kropp, dessuten).
Kjeftekobling (eller Lovejoy-kobling)Kjevekoblingen er en allsidig komponent som brukes spesielt i servomekanismer . Også her brukes den til å overføre et dreiemoment mellom to aksler mens de demper vibrasjoner og gjør opp for mangelen på parallellitet. Den består av tre komponenter: to metallakser og en elastomerinnsats kalt "edderkopp". Disse tre delene er satt sammen av plugger krympet på hver akse og som er plassert i lapper dannet på edderkoppen. Dreiemomentet overføres av elastomerens fliker som, når de komprimeres i alle retninger, overfører kraften fullt ut.
ElastomerkoblingElastomere koblinger brukes til å dempe vibrasjoner. Demping gjøres ved å plassere et veldig deformerbart materiale mellom to akser : en elastomerring, som kommer i forskjellige hardheter . For lave vibrasjoner eller moderate støt, bruk en hard ring ( høy torsjonsstivhet ); for maskiner med høy støy, en ring med høy demping (derfor lav stivhet). I visse tilfeller, hvor bulk er viktig og rotasjonshastighetene er høye, er det mulig å bruke ringer forsterket med ståltråd. I dette tilfellet utøver momentet på den indre fiberen og elastomeren en spjeldfunksjon. Disse koblingene er reversible fordi de ikke er forspente og ikke avhenger av stålpolymeradhesjonen. De brukes til tohjulede biler, marine motorer og i maskinverktøy.
Hovedegenskapene til en slik del er lav hysterese og lite slitasje . Med god balansering er det mulig å oppnå rotasjonshastigheter på 30.000 o / min . Koblingen utgjør til og med parallellitetsfeil . På grunn av materialet som brukes, er tetningen også isolerende .
Applikasjoner:
Giubo- koblingen eller "Boschi-skjøten" består i hovedsak av serie bladfjærer av metall badet i olje. Det er disse flate fjærene som gir forbindelsen mellom primærakselen (motoren) og den sekundære akselen. Fjærenes elastisitet, kombinert med viskøs demping av laminær oljestrøm, kutter av kritiske resonanshastigheter og demper vridningsvibrasjoner. Smøring er gitt av olje som kommer fra akselens hovedkanal. Riktig funksjon avhenger av:
I tillegg til hydraulisk væske har en væskekobling tre komponenter:
Drivturbinen roteres av en forbrenningsmotor eller en elektrisk motor . Dette hjulet gir væsken en virvlende bevegelse mot bladene til sekundærturbinen (eller drevet torus ). Den minste avvik mellom vinkelhastigheten til "inngangstrinnet" og "utgangstrinnet" utvikler et dreiemoment på den sekundære akselen som får den til å rotere i samme retning som pumpen.
Vortexen får væskepartiklene til å beskrive en toroidal ensrettet stråle :
Et viktig kjennetegn ved væskekoblingen er at den har en stallhastighet. Denne stallhastigheten er definert som den maksimale hastigheten til turbinepumpen når den sekundære turbinen er stasjonær og det maksimale dreiemomentet skrives ut. Under disse forholdene vil all drivkraft i denne hastigheten bli spredt ved oppvarming, med fare for å skade mekanismen.
Elektromagnetisk koblingDen elektromagnetiske pulver kopling omfattende to rotorer, henholdsvis på motorakselen og den drevne aksel, hvorav den ene omfatter en induksjonspole ; magnetisk pulver plassert mellom de to rotorene oppfører seg som en væske med variabel viskositet som en funksjon av magnetfeltet produsert av spolen. Det overførte dreiemomentet justeres således ved å variere intensiteten til eksitasjonsstrømmen.
Vedlikehold av mekaniske koblinger krever en streng overhalingsplan. Det handler om :
Imidlertid, selv med riktig vedlikehold, kan en kobling mislykkes:
Den eneste måten å forlenge levetiden på er å analysere årsakene til feil og integrere dette resultatet i valget av en ny enhet. Blant tegn på potensiell feil: