شفت‌هااجزای حیاتی در سیستم‌های مکانیکی هستند و به عنوان ستون فقراتی عمل می‌کنند که از تمام عناصر انتقال نیرو در حین انتقال گشتاور و گشتاور خمشی یاتاقان پشتیبانی می‌کند. طراحی یک شفت نه تنها باید بر ویژگی‌های منحصر به فرد آن تمرکز کند، بلکه باید ادغام آن با ساختار کلی سیستم شفت را نیز در نظر بگیرد. بسته به نوع بار وارده در حین حرکت و انتقال نیرو، شفت‌ها را می‌توان به اسپیندل، شفت‌های محرک و شفت‌های چرخان طبقه‌بندی کرد. همچنین می‌توان آنها را بر اساس شکل محورشان به شفت‌های مستقیم، شفت‌های خارج از مرکز، میل لنگ‌ها و شفت‌های انعطاف‌پذیر طبقه‌بندی کرد.
اسپیندل ها
اسپیندل ثابت
این نوع اسپیندل فقط گشتاورهای خمشی را تحمل می‌کند و در عین حال ثابت می‌ماند. ساختار ساده و سفتی خوب آن، آن را برای کاربردهایی مانند محور دوچرخه ایده‌آل می‌کند.
2. اسپیندل چرخان
برخلاف اسپیندل‌های ثابت، اسپیندل‌های چرخان در حین حرکت نیز گشتاور خمشی را تحمل می‌کنند. آنها معمولاً در محورهای چرخ قطار یافت می‌شوند.
شفت درایو
شفت‌های محرک برای انتقال گشتاور طراحی شده‌اند و معمولاً به دلیل سرعت‌های چرخشی بالا، طول بیشتری دارند. برای جلوگیری از ارتعاشات شدید ناشی از نیروهای گریز از مرکز، جرم شفت محرک به طور مساوی در امتداد محیط آن توزیع می‌شود. شفت‌های محرک مدرن اغلب از طرح‌های توخالی استفاده می‌کنند که در مقایسه با شفت‌های توپر، سرعت‌های بحرانی بالاتری را فراهم می‌کنند و آنها را ایمن‌تر و از نظر مواد، کارآمدتر می‌کنند. به عنوان مثال، شفت‌های محرک خودرو معمولاً از صفحات فولادی با ضخامت یکنواخت ساخته می‌شوند، در حالی که وسایل نقلیه سنگین اغلب از لوله‌های فولادی بدون درز استفاده می‌کنند.
شفت چرخان
شفت‌های دوار از این نظر منحصر به فرد هستند که هم گشتاور خمشی و هم گشتاور پیچشی را تحمل می‌کنند و همین امر آنها را به یکی از رایج‌ترین اجزا در تجهیزات مکانیکی تبدیل می‌کند.
شفت مستقیم
شفت‌های مستقیم دارای محور خطی هستند و می‌توان آنها را به شفت‌های نوری و پله‌ای طبقه‌بندی کرد. شفت‌های مستقیم معمولاً خاک‌آلود هستند، اما می‌توانند به گونه‌ای طراحی شوند که توخالی باشند تا وزن کاهش یابد و در عین حال سفتی و پایداری پیچشی حفظ شود.
1. شفت نوری
این شفت‌ها که از نظر شکل ساده و ساخت آسان هستند، در درجه اول برای انتقال نیرو استفاده می‌شوند.
شفت پله‌ای ۲.
شفتی با سطح مقطع طولی پله‌ای، شفت پله‌ای نامیده می‌شود. این طراحی، نصب و قرارگیری آسان‌تر اجزا را تسهیل می‌کند و منجر به توزیع بار کارآمدتر می‌شود. در حالی که شکل آن شبیه به یک تیر با استحکام یکنواخت است، اما دارای نقاط تمرکز تنش متعددی است. به دلیل این ویژگی‌ها، شفت‌های پله‌ای به طور گسترده در کاربردهای مختلف انتقال نیرو مورد استفاده قرار می‌گیرند.
۳. میل بادامک
میل بادامک یک قطعه حیاتی در موتورهای پیستونی است. در موتورهای چهار زمانه، میل بادامک معمولاً با نصف سرعت میل لنگ کار می‌کند، با این حال همچنان سرعت چرخش بالایی را حفظ می‌کند و باید گشتاور قابل توجهی را تحمل کند. در نتیجه، طراحی میل بادامک الزامات سختگیرانه‌ای را در مورد استحکام و قابلیت‌های پشتیبانی آن اعمال می‌کند.
میل بادامک‌ها معمولاً از چدن مخصوص ساخته می‌شوند، اگرچه برخی از آنها برای دوام بیشتر از مواد آهنگری شده ساخته می‌شوند. طراحی میل بادامک نقش حیاتی در معماری کلی موتور ایفا می‌کند.
شفت 4.Spline
شفت‌های هزارخاری به دلیل ظاهر متمایزشان که دارای شیارهای طولی روی سطح خود هستند، نامگذاری شده‌اند. این شیارها به اجزای چرخشی نصب شده روی شفت اجازه می‌دهند تا چرخش هماهنگ را حفظ کنند. علاوه بر این قابلیت چرخشی، شفت‌های هزارخاری حرکت محوری را نیز ممکن می‌سازند، و برخی از طرح‌های آنها شامل مکانیزم‌های قفل قابل اعتماد برای کاربرد در سیستم‌های ترمز و فرمان است.
نوع دیگر، شفت تلسکوپی است که از لوله‌های داخلی و خارجی تشکیل شده است. لوله خارجی دارای دندانه‌های داخلی است، در حالی که لوله داخلی دارای دندانه‌های خارجی است که به آنها اجازه می‌دهد به طور یکپارچه در کنار هم قرار گیرند. این طرح نه تنها گشتاور چرخشی را منتقل می‌کند، بلکه قابلیت انبساط و انقباض طولی را نیز فراهم می‌کند و آن را برای استفاده در مکانیزم‌های تعویض دنده گیربکس ایده‌آل می‌سازد.
شفت 5.Gear
وقتی فاصله از دایره ددندوم یک چرخ‌دنده تا پایین شیار خار حداقل باشد، چرخ‌دنده و شفت در یک واحد واحد، که به عنوان شفت چرخ‌دنده شناخته می‌شود، ادغام می‌شوند. این قطعه مکانیکی از قطعات چرخان پشتیبانی می‌کند و در ارتباط با آنها برای انتقال حرکت، گشتاور یا گشتاورهای خمشی کار می‌کند.
6. شفت کرم
شفت حلزونی معمولاً به صورت یک واحد واحد ساخته می‌شود که هم حلزون و هم شفت را در خود جای داده است.
7. شفت توخالی
شفتی که با مرکز توخالی طراحی شده باشد، به عنوان شفت توخالی شناخته می‌شود. هنگام انتقال گشتاور، لایه بیرونی شفت توخالی بالاترین تنش برشی را تجربه می‌کند و امکان استفاده کارآمدتر از مواد را فراهم می‌کند. در شرایطی که گشتاور خمشی شفت‌های توخالی و توپر برابر باشد، شفت‌های توخالی بدون به خطر انداختن عملکرد، وزن را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند.
میل لنگ
میل لنگ یک جزء حیاتی در موتور است که معمولاً از فولاد ساختاری کربنی یا چدن داکتیل ساخته می‌شود. این میل لنگ دارای دو بخش کلیدی است: یاتاقان اصلی و یاتاقان شاتون. یاتاقان اصلی روی بلوک موتور نصب شده است، در حالی که یاتاقان شاتون به انتهای بزرگ شاتون متصل است. انتهای کوچک شاتون به پیستون در سیلندر متصل است و یک مکانیزم کشویی میل لنگ کلاسیک را تشکیل می‌دهد.
شفت خارج از مرکز
شفت خارج از مرکز به شفتی گفته می‌شود که محور آن با مرکز آن همسو نیست. برخلاف شفت‌های معمولی که عمدتاً چرخش اجزا را تسهیل می‌کنند، شفت‌های خارج از مرکز قادر به انتقال هر دو نیروی چرخشی و دورانی هستند. برای تنظیم فاصله مرکزی بین شفت‌ها، شفت‌های خارج از مرکز معمولاً در مکانیزم‌های اتصال صفحه‌ای، مانند سیستم‌های محرک تسمه V شکل، استفاده می‌شوند.
شفت انعطاف پذیر
شفت‌های انعطاف‌پذیر در درجه اول برای انتقال گشتاور و حرکت طراحی شده‌اند. به دلیل سختی خمشی بسیار پایین‌تر آنها در مقایسه با سختی پیچشی‌شان، شفت‌های انعطاف‌پذیر می‌توانند به راحتی در اطراف موانع مختلف حرکت کنند و انتقال نیرو در مسافت‌های طولانی بین منبع تغذیه اصلی و دستگاه در حال کار را امکان‌پذیر سازند.
این شفت‌ها انتقال حرکت بین دو محور که حرکت نسبی دارند را بدون نیاز به دستگاه‌های انتقال واسطه اضافی تسهیل می‌کنند و آنها را برای کاربردهای مسافت طولانی ایده‌آل می‌کنند. طراحی ساده و هزینه کم آنها به محبوبیت آنها در سیستم‌های مکانیکی مختلف کمک می‌کند. علاوه بر این، شفت‌های انعطاف‌پذیر به جذب شوک‌ها و ارتعاشات کمک می‌کنند و عملکرد کلی را افزایش می‌دهند.
کاربردهای رایج شامل ابزارهای برقی دستی، سیستم‌های انتقال قدرت خاص در ماشین‌های ابزار، کیلومترشمار و دستگاه‌های کنترل از راه دور است.
شفت انعطاف‌پذیر نوع ۱.Power
شفت‌های انعطاف‌پذیر نوع قدرتی دارای یک اتصال ثابت در انتهای اتصال شفت نرم هستند که مجهز به یک غلاف کشویی در داخل اتصال شلنگ می‌باشد. این شفت‌ها در درجه اول برای انتقال گشتاور طراحی شده‌اند. یک الزام اساسی برای شفت‌های انعطاف‌پذیر نوع قدرتی، سختی پیچشی کافی است. معمولاً این شفت‌ها شامل مکانیسم‌های ضد معکوس برای اطمینان از انتقال یک طرفه هستند. لایه بیرونی با سیم فولادی با قطر بزرگتر ساخته شده است و برخی از طرح‌ها شامل میله هسته نیستند که هم مقاومت در برابر سایش و هم انعطاف‌پذیری را افزایش می‌دهد.
شفت انعطاف‌پذیر نوع کنترلی
شفت‌های انعطاف‌پذیر نوع کنترلی در درجه اول برای انتقال حرکت طراحی شده‌اند. گشتاوری که آنها منتقل می‌کنند عمدتاً برای غلبه بر گشتاور اصطکاکی ایجاد شده بین شفت انعطاف‌پذیر سیمی و شلنگ استفاده می‌شود. این شفت‌ها علاوه بر داشتن سختی خمشی کم، باید سختی پیچشی کافی نیز داشته باشند. در مقایسه با شفت‌های انعطاف‌پذیر نوع قدرتی، شفت‌های انعطاف‌پذیر نوع کنترلی با ویژگی‌های ساختاری خود، از جمله وجود میله هسته، تعداد لایه‌های سیم‌پیچ بیشتر و قطر سیم کمتر، مشخص می‌شوند.
ساختار شفت انعطاف‌پذیر
شفت‌های انعطاف‌پذیر معمولاً از چندین جزء تشکیل شده‌اند: شفت انعطاف‌پذیر سیمی، مفصل شفت انعطاف‌پذیر، شلنگ و مفصل شلنگ.
1. شفت انعطاف پذیر سیم
یک شفت انعطاف‌پذیر سیمی، که به عنوان شفت انعطاف‌پذیر نیز شناخته می‌شود، از چندین لایه سیم فولادی که به هم پیچیده شده‌اند ساخته شده و یک مقطع دایره‌ای را تشکیل می‌دهد. هر لایه از چندین رشته سیم که به طور همزمان پیچیده شده‌اند تشکیل شده است که به آن ساختاری شبیه به یک فنر چند رشته‌ای می‌دهد. داخلی‌ترین لایه سیم به دور یک میله هسته پیچیده شده است و لایه‌های مجاور در جهت مخالف پیچیده شده‌اند. این طرح معمولاً در ماشین‌آلات کشاورزی استفاده می‌شود.
2. مفصل شفت انعطاف پذیر
اتصال شفت انعطاف‌پذیر برای اتصال شفت خروجی نیرو به اجزای کاری طراحی شده است. دو نوع اتصال وجود دارد: ثابت و کشویی. نوع ثابت معمولاً برای شفت‌های انعطاف‌پذیر کوتاه‌تر یا در کاربردهایی که شعاع خمش نسبتاً ثابت می‌ماند، استفاده می‌شود. در مقابل، نوع کشویی زمانی استفاده می‌شود که شعاع خمش در طول کار به طور قابل توجهی تغییر می‌کند و امکان حرکت بیشتر در داخل شلنگ را برای تطبیق با تغییرات طول هنگام خم شدن شلنگ فراهم می‌کند.
۳. شلنگ و اتصالات شلنگ
این شلنگ که به عنوان یک غلاف محافظ نیز شناخته می‌شود، برای محافظت از شفت انعطاف‌پذیر سیمی در برابر تماس با اجزای خارجی و تضمین ایمنی اپراتور عمل می‌کند. علاوه بر این، می‌تواند روان‌کننده‌ها را ذخیره کرده و از ورود آلودگی جلوگیری کند. در حین کار، شلنگ پشتیبانی لازم را فراهم می‌کند و کار با شفت انعطاف‌پذیر را آسان‌تر می‌کند. نکته قابل توجه این است که شلنگ در حین انتقال با شفت انعطاف‌پذیر نمی‌چرخد و امکان عملکرد روان و کارآمد را فراهم می‌کند.
درک انواع و کارکردهای مختلف شفت‌ها برای مهندسان و طراحان بسیار مهم است تا از عملکرد و قابلیت اطمینان بهینه در سیستم‌های مکانیکی اطمینان حاصل شود. با انتخاب نوع شفت مناسب برای کاربردهای خاص، می‌توان کارایی و طول عمر ماشین‌آلات را افزایش داد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد اجزای مکانیکی و کاربردهای آنها، منتظر آخرین به‌روزرسانی‌های ما باشید!
زمان ارسال: ۱۵ اکتبر ۲۰۲۴
