بخشی از مقاله
کوپلینگ های ایمنی گشتاور کاربد
خلاصه
این مقاله درمورد اختراع یک کوپلینگ ایمنی گشتاور با ویژگیهای منحصربهفرد است. کوپلینگهای ایمنی در سیستمهای انتقال مواد و کانوایرها نقش به سزایی دارد و بهرهوری آنها را افزایش داده و در ایمنی و طول عمر آنها بسیار موثر است. بسیار اتفاق می افتد که در سیستمهای انتقال مواد و کانوایرها به علت اضافه بار یا گیرهای مکانیکی، تجهیزات دچار آسیب دیدگی شده و خط انتقال نیز متوقف میشود. اما با استفاده از کوپلینگهای ایمنی گشتاور میزان خسارت به صفر رسیده و خط انتقال پس از رفع گیر به صورت خودکار به حرکت خود ادامه می دهد.
کلمات کلیدی: کوپلینگ ایمنی گشتاور، کاربد، فیوز مکانیکی، سیستم های ایمنی، محافظ کانوایر
.1 مقدمه
در کانوایـرها و سیستم های انتقال مواد از تجهیزاتی استفاده می گردد که کـارکرد آن ها به صورت اعمال گشتاور به ق ـطعات تج ـهیز می باشد . درصورتیکه به دلیل گیرمکانیکی یا اضافهبـار این تجهیزات دچار توقف گردند ، ضعیفترین قسمت یا قسمتهای تجهیزات، دچار خسارت میگردند مانند بریدن خار شفت ها، شکستگی یاتاقان ها، پارگی زنجیرهای انتقال مواد، شکستگی شاسی دستگاه و ... جهت حفاظت از این موارد در برابر گیرهای مکانیکی یا اضافه بار طرح های مختلفی موجود می باشد. این مکانیزم ها به صورت یک واسطه (کوپلینگ) عمل انتقال گشتاور را از تولید کننده گشتاور (محر ک) به مصرفکننده گشتاور(متحرک) انجام می دهد. این کوپلینگ در صورتی که مقدار گشتاور انتقالی از ظرفیت انتقالی مکانیزم بیشتر گردد، مطابق با عملکرد در نظر گرفته شده در آنها، عمل انتقال قدرت را متوقف می نماید.
.2 متن اصلی
همان طور که گفته شد در هنگامی که باری بیشتر از حد مجاز بر روی سیستم انتقال مواد وارد شود قطعات در سیستم دچار خسارت می شوند . علاوه براین که خود قطعه نیاز به تعویض دارد خط انتقال نیز از کار میافتد تا مجددا قطعه آسیبدیده تعویض شده، سیستم مجددا ستآپ و راهاندازی شود .
در بسیاری از موارد هزینهی خسارت دوم از خسارت اول بیشتر است. در کانوایـرهایی که مواد سخت جا به جا می کنند دیده می شود که گهگاه خرده ای از مـواد در هنگام انتقال و بر اثر حرکت و لرزش به داخـل مکانیزم کـانوایر رفته و ایـجاد مزاحمت می کند. پس استفاده از قطعه ای کـه بتواند به عنوان فیوز عمل کند تا در هنگام خسارت، مدار انتقال قدرت را قطع نماید، حائض اهمیـت است.
کوپلینگ های ایمنی گشتاور کاربد در سه مدل طراحی و ساختهشده است که هر کدام هم ویژگی ها و مصارف خاص خود را دارد. این سه مدل عبارتند از: جغجغه ای، 360 درجه اتوماتیک، خلاص شونده
الف) در مدل جغجغه ای هنگامی که اضافه بار اتفاق بیفتد کوپلینگ شروع به هرز گردیدن می کند. به محض اینکه گیر برطرف شد کوپلینگ هم از ح الت خلاص درآمده و به حرکت خود ادامه می دهد. این کوپلینک در هر 36 درجه چرخش زاویه ای محور، متناوبا از حالت آماده به کار به ح الت فعال شده ، تغییر وضعیت می دهد. اگر اضافه بار بر طرف شده بود در حالت فعال شده می ماند و اگر باز هم اضافه بار وجود داشت 36 درجه دیگر خلاص می گردد . این کوپلینگ جهت استفاده در تجهیزاتی که آسیب پذیری کمی دارند و نسبت به نوسانات ایجاد شده در اثر فعال شدن کوپلینگ حساس نمی باشند، مناسب است. نقشه برش خورده کوپلینگ جغجغه ای در شکل 1 آورده شده است.
شکل:1 نقشه برش خورده کوپلینگ جغجغه ای
ب) در مدل 360 درجه ای اتوماتیک باز میتوان کوپلینگ را روی گشتاور دلخواه تنظیم کرد. در صورتی که گشتاور انتقالی از ظرفیت تنظیمی بیشتر گردد با ایجاد حالت خلاص موقت، عمل انتقال قدرت را متوقف می نـماید . ـپس از چرخش یک دور محور، ـکوپلینگ مجددا آماده بـه کار می شود. اگر اضافه بار برطرف شده بود کوپلینگ به انتقال قدرت ادامه می دهد و اگر هنوز وجود داشت یک دور محور دیگر، خلاص می گردد. این تیپ کوپلینگ جهت استفاده از تجهیزاتی که آسیب پذیر بوده و محل نصب کوپلینگ در دسترس نمی باشد، مناسب است . نقشه برش خورده کوپلینگ 360 درجه ای اتوماتیک در شکل2 آورده شده است.
شکل:2 نقشه برش خورده کوپلینگ 360 درجه ای اتوماتیک
ج) و در نهایت در مدل خلاص شونده در صورتی که گشتاور انتقالی از مقدار تنظیم شده بیشتر شود، انتقال قدرت را به طور کامل قطع می نماید و خلاص میگردد. برای راه اندازی مجدد، اوپراتور پس از بر طرف کردن اضافه بار، با استفاده از دو آچار چاکنت کوپلینگ را ـبه حالت فعال شده باز م ـی گردانـ د. از ایـن تیپ هم با توجه به ایجاد حـالت خلاص، در تجـهیزاتی که آسیب پذیری زیادی دارند استفاده مـی شود. لازم به ذکـر است زمان راه اندازی مجدد سیستم در مدل جغجغه ای و 360 درجه اتوماتیک به صورت آنی است و در مدل خلاص شونده هم پس از رفع اضافه بار کمتر از یک دقیقه می باشد . این نکته در مقایسه با نمونه های دیگر که ساعت ها به طول می کشد بسیار جالب توجه است. نقشه برش خورده کوپلینگ خلاص شونده در شکل 3 آورده شده است.
شکل:3 نقشه برش خورده کوپلینگ خلاص شونده
هـر کدام از مدل های مذکـور در سایزهای مختلف قابـل ساخت و اجراست. برای هر سا یز یک بازه ی انتخاب گشتاور قابل تعریف اس ت که گشتاور تنظیمی کوپـلینگ ایمنی می بـایست در این بازه انتخاب شود. ـبدیهی است که بـا زیاد شدن قطر شفت بازه ی گشتـاور هم برای مقادیـر بالاتر تعریـف میشود. کوپلینگ ایمنی گشتاور کاربد با ضریب اطمینان نسبتا بالایی طراحی و ساخته شده تا بتواند در محیط صنعتی در برابر ارتعاشات و ضربه های ناگهانی مقاومت خوبی از خود نشان دهد. تحلیل های تنش، ضربه و ارتعاشات برای هر سه مدل از کوپلینگ با نرم افزار Ansys انجام شده که ضریب - اطمینان 5 برای نقاط حساس و 2.5 برای نقاط غیر حساس بدست آمده است.
طراحی کوپلینگ های ایمنی کاربد بسیار بهینه بوده و تنش و سایشی که به هر کدام از قطعات آن وارد می شود جداگانه در نظر گرفته شد ه است . در ساخت آن از سه نوع فولاد مختلف استفاده شده و پس از مونتاژ قطعات هم سه مرحله عملیات حرارتی صورت گرفته است . این عملیات های حرارتی به دو دلیل انجام گرفت: اول ایـنکه مقاومت سایـشی را در کوپلینگ بالا برده است که موجـب عمر طولانی آن مـیشود و دلـیل دیـگر اینکه س ـختی سطحی آن را به حد بیشینه رسانده است. فنر های به کار رفته در کوپلینگ تماما از جنس الاستومر بوده و از فنر های فولادی استفاده نشده است که این مورد هم باز دلیلی برای طولانی شدن عمر مفید این کوپلینگ هاست.
از دیگر مزایای کوپلینگ های ایمنی گشتاور کاربد این است که نیاز به سرویس و نگهداری زیادی ندارد. یکی از معایب نمونه های خارجی این کوپلینگ همین موضوع است که باید در زمره بازرسی ها و روغنکاری های کوتاه مدت قرار بگیرد. اما کاربد فارغ از این نیاز است.
طراحی بهینه موجب شده که حجم کلی این کوپلینگ از دیگر نمونه ها کمتر باشد. در مقایسه با کلاچ های اصطکاکی و فیوزهای مکانیکی کاربد حجم بسیار کمتری داشته و از نمونه های مشابه خارجی خود نیز کوچکتر است. برای قطر شفت برابر و گشتاور وارده ی تقریبا یکسان می توان گفت که کاربد دو سوم نمونه های اروپایی و آمریکایی فضا اشغال می کند.
