هیدروکوپلینگ

هیدروکوپلینگ از جمله قطعات کارآمد در ماشین آلات صنعتی و دریایی به حساب می آید که برای انتقال توان مکانیکی موتور برای حرکت استفاده می شود. اتصالات هیدروکوپلینگ به گونه ای است که این قطعه را کاربردی تر نموده است.

هیدروکوپلینگ توسط دکتر هرمان فوتینجر کشف شد. وی کشف خود را از اتصال مایع و مبدل گشتاور در سال 1950 ثبت کرد.

هیدروکوپلینگ یا جفت سیال همچنین به عنوان اتصال جوش هیدرولیکی شناخته می شود وسیله ای هیدرودینامیکی است که برای انتقال قدرت چرخشی از یک شافت به دیگری با استفاده از مایع انتقال استفاده می شود .هیدروکوپلینگ دارای تغییر سرعت پایدار در طیف گسترده ای است. تغییر سرعت با تغییر پرشدن روغن در جفت شدن از طریق یک لوله کشویی در هنگام کار به دست می آید.هیدروکوپلینگ در سیستم انتقال اتومبیل ، سیستم پیشران دریایی و در صنایع برای انتقال نیرو استفاده می شود. هیدروکوپلینگ به عنوان جایگزینی برای کلاچ مکانیکی استفاده می شود.

هیدروکوپلینگ مزایایی مانند عدم شروع موتور، گشتاور شروع کنترل شده برای شتاب ماشین، کاهش فشار مداوم، تغییر سرعت بدون سرعت و هماهنگ سازی موتورها در واحدهای چندتایی، محدود کردن بار در دامنه بسیار وسیع برای ایمنی موتورها و ماشین را ارائه می دهد.

هیدروکوپلینگ انعطاف پذیری در کنترل ها را ایجاد می کند زیرا می تواند به انواع سیگنال های برقی، پنوماتیک یا هیدرولیکی پاسخ دهد و با انواع کنترل کننده هایی مانند پنوماتیک، هیدرولیک، الکترونیکی، برقی یا دستی سازگار باشد.

علاوه بر این ، هیدروکوپلینگ تمام مزایای اتصال مایع با سرعت ثابت مانند محدود کردن بار ، جذب بارهای لرزشی، لرزش های پیچشی و ارتعاشات، شتاب صاف و غیره را در اختیار شما قرار می دهد.

درایوهای فرکانس و اتصال هیدرولیک سرعت روتور را تنظیم می کنند و موجب صرفه جویی قابل توجهی در انرژی می شوند. با این حال، هیدروکوپلینگ دارای مزایای قابل توجهی است.

به عنوان مثال، هیدروکوپلینگ می تواند چندین موتور را کنترل کند، هیدروکوپلینگ قابلیت اطمینان کارایی را افزایش می دهد، همچنین راندمان بالاتر و قیمت پایین تری دارد.

اجزای اصلی هیدروکوپلینگ

هیدروکوپلینگ اساساً شامل سه بخش مهم است که در زیر ذکر می شود:

پمپ: پروانه رانندگی که بر روی شافت ورودی نصب می شود

توربین: پروانه محوری که بر روی شافت خروجی نصب می شود

مسکن یا پوسته: با یک مهر و موم محکم روغن پوشانده شده است

یک اتاق تاخیر برای زمان شروع طولانی تر وجود دارد

اتصال مایع در هیدروکوپلینگ چگونه کار می کند؟

اصل کار

پروانه ها به عنوان توربین هیدرولیک در هیدروکوپلینگ عمل می کنند و همچنین به عنوان پمپ گریز از مرکز عمل می کنند. منبع انرژی ورودی یا موتور الکتریکی یا موتور دیزل خواهد بود.

موتور الکتریکی با پروانه رانندگی یعنی پمپ متصل می شود. انرژی مکانیکی (انرژی جنبشی) با کمک پمپ در هیدروکوپلینگ به روغن منتقل می شود.

به دلیل عمل گریز از مرکز ، روغن در جهت پره های توربین در جهت خارج از هیدروکوپلینگ حرکت می کند. توربین انرژی جنبشی را جذب می کند و گشتاور تولید می کند که همیشه برابر با گشتاور ورودی است. از این رو ، شافت خروجی چرخانده می شود.

مزایای استفاده از اتصالات مایع در هیدروکوپلینگ :

شروع آسان با شتاب ثابت عنصر رانده شده.

قطار درایو در برابر اضافه بار محافظت می شود.

ارتعاشات چرخشی کاهش می یابد.

تنظیم خودکار سرعت بار (با در نظر گرفتن مفهوم سرعت) همزمان دو یا بیشتر از دو موتور امکان پذیر است.

تراز شفت:

حتي اگر در حين نصب هیدروکوپلینگ، شفت را به دقت تراز کرده باشیم ، اما ممکن است بعضي از سوءاستفاده هاي موازي و زاويه اي ناشي از جابجايي در واحد رانندگي ، وجود داشته باشد.

نکات مهمی در هیدروکوپلینگ وجود دارد که ما باید این نکات را رعایت کنیم:

1. روغن جوش مایعات

دمای روغن جفت مایعات هرگز نباید بیش از 195 درجه فارنهایت باشد. اگر مشاهده کنیم که روغن بیش از حد گرم شده است ، احتمالاً دلایلی وجود خواهد داشت

سطح روغن پایین

دمای محیط بالاتر

شروع و بسته شدن مکرر اتصال

زمان شروع طولانی تر

تهویه هوا مناسب نیست

2. بعد از گذشت 25 روز از نصب ، باید هر بست ، اتصالات فیوز و تراز را بررسی کنیم. ما مجبور خواهیم بود روغن را با روغن سرد جایگزین کنیم. لازم به ذکر است که فقط توصیه می شود روغن را بعد از 20 روز در طی اولین بار تغییر دهید اما بعد از آن مجبوریم بعد از 4000 ساعت کار روغن را عوض کنیم.

معرفی و کاربرد اتصالات هیدروکوپلینگ

در واقع اتصالات هیدروکوپلینگ را می بایست از درایو های هیدرو استاتیک و ترکیبات موتور جدا شوند. حال که اندکی با هیدروکوپلینگ آشنا شدیم در ادامه تاریخچه ی مختصری از تولید این محصول بیان خواهیم نمود.

تاریخچه تولید هیدروکوپلینگ

هیدروکوپلینگ از زمان هرمان فتینگر تولید شد که طراح اصلی آن بود. اختراعات او از از سال 1905 شامل اتصالات هیدروکوپلینگ و گشتاور مبدل بود. یک اتصال هیدرولیکی که به هیدروکوپلینگ شهرت دارد برای انتقال توان مکانیکی چرخان مورد استفاده قرار می گیرد. هیدروکوپلینگ در خودرو های انتقال به عنوان جایگزینی برای کلاچ مکانیکی به کار می رود و از این رو کاربرد گسترده ای را می توان برای آن بیان نمود. این قطعه ضروری برای صنایع دریایی و صنعتی بوده، جایی که عملیات متغیر سرعت و راه اندازی کنترل شده بدون شوک را برای سیستم انتقال قدرت فراهم می کند. آقای بائر با مهندس انگلیسی هارولد سینکلر نیز تغییراتی را در این محصول به وجود آورد که هنوز هم تلاش آن در وسایل نقلیه و اتوبوس های لندن دیده می شود. این دو در سال 1920 مشغول به همکاری با یکدیگر بودند.در سال 1930 نیز شرکت دایملر کولنتری در انگلستان یک سیستم انتقال را با استفاده از هیدروکوپلینگ و چرخ دنده برای اتوبوس ها و اتومبیل های مختلف معرفی نمود. تا سال 1933 این سیستم در تمامی وسایل نقلیه جدید سبک و سنگین مورد استفاده قرار گرفت و حتی استفاده از این روش در خودرو های نظامی نیز گسترش یافت.


@title


در خلال سال 1939 شرکت جنرال موتورز شکل جدیدی از اتصالات هیدروکوپلینگ را وارد نمود که اولین سیستم انتقال اتوماتیک خودرو نام گرفت. همچنین اولین لوکوموتیو های دیزلی در دهه 1930 به هیدروکوپلینگ ها تجهیز شدند و این سر آغاز تولید جهانی این محصول بود.

اگرچه تولیدات این محصول به دهه های قبل از سال 1950 بر می گردد اما دکتر هرمان فوتینگر به عنوان اولین نفر اختراع هیدروکوپلینگ و مبدل گشتاور را در این سال به ثبت رسانده است.

ویژگی های هیدروکوپلینگ

اتصالات هیدروکوپلینگ شامل سه بخش اصلی می باشد:

پوسته: این بخش که همواره نام بخش بیرونی یا پوسته را می گیرد قطعه ای مهر و موم شده است که از ورود روغن به اطراف شفت درایو جلوگیری خواهد نمود. همچنین پروانه و توربین را از آسیب های خارجی محافظت می کند.

پروانه یا پمپ: این بخش از یک توربین درست شده است که به شفت ورودی متصل شده و به عنوان پروانه خوانده می شود. همچنین برخی این بخش را پمپ می نامند زیرا به صورت گریز از مرکز عمل می کند.

توربین: این بخش از هیدروکوپلینگ به شفت خروجی متصل می گردد و منبع انتقال قدرت به صورت متناوب می باشد.

پروانه قرار گرفته در این قطعه به موتور اصلی یا موتور احتراق داخلی متصل است که منبع قدرت برای این بخش محسوب می شود. توربین نیز به شفت خروجی متصل می گردد که در آن نیروی چرخش مورد نیاز است و این نیرو از این طریق انتقال می یابد. پروانه و توربین در یک محفظه مهر و موم شده با روغن محصور شده و پوسته شامل مایع انتقال است و از این رو به آن هیدروکوپلینگ گفته می شود.


@title


روش کارکرد اتصالات هیدروکوپلینگ

هیدروکوپلینگ به صورت دو طرفه است و یکی از طرفین آن به منبع تغذیه یا موتور متصل است و دیگری نمی باشد. زمانی که سوئیچ قدرت روشن است، هوا از اولین فن شروع به ضربه زدن به فن دوم می کند که به منبع برق متصل نیست.

در ابتدا با ضربه اولی فن اول به دلیل سرعت پایین، قادر به حرکت فن دوم نخواهد بود اما به محض افزایش سرعت فن، حرکت هوا نیز افزایش یافته و در نتیجه شروع به چرخش می کند. بعد از مدتی سرعت فن دوم به اندازه سرعت فن اول خواهد بود و گشتاور و نیرو انتقال می یابد.

در حالتی که بیان شد در هیدروکوپلینگ، مایع بین توربین و پروانه عمل می کند. در واقع این دو محصور شده در این مایع هستند و از شفت ورودی یا موتور به شفت خروجی متصل می شوند. زمانی که هوا درون پروانه انتقال می یابد، مایع موجود درون پوسته نیروی گریز از مرکز را تجربه کرده و به دلیل شکل منحنی پروانه، حرکت آن به سمت تیغه های توربین ادامه می یابد.

همانطور که مایع سیال به تیغه های توربین ضربه می زند، چرخش این بخش از هیدروکوپلینگ شروع خواهد شد و با افزایش سرعت حرکت پروانه، سرعت توربین نیز افزایش خواهد یافت و در یک زمان با یکدیگر برابر می گردد.

مایع سیال در اتصالات هیدروکوپلینگ پس از عبور از تیغه توربین دوباره به سمت پروانه باز خواهد گشت.

در این حالت و با این طراحی در اتصالات هیدروکوپلینگ می توان قدرت را از طریق مایع هیدرولیک از یک شفت به دیگری منتقل کرد. با این شیوه مبدل گشتاور کار می کند و تنها تفاوت هایی میان پروانه و توربین این دو وجود دارد.


@title


مزایای استفاده از هیدروکوپلینگ

یکی از ویژگی های این قطعه کارآمد راه اندازی و انتقال قدرت به صورت نرم و بدون استفاده از تجهیزات الکتریکی می باشد. انرژی مصرفی برای این انتقال قدرت بسیار پایین است و می توان با یک موتور با توان پایین این تجهیزات را راه اندازی نمود.

همچنین کوپلینگ های هیدرولیک به گونه ای طراحی شده اند که می توان موتور را بدون وقفه راه اندازی نمود و از این رو در تجهیزاتی که دائما باید روشن باشند، کاربرد گسترده ای دارد.

از طرفی به دلیل گردش معکوس می توان از یک ویژگی ترمز نیز در این سیستم استفاده نمود و در نتیجه میزان هزینه برای نصب سیستم ترمز برای کاربران کاهش می یابد.

بالا بودن طول عمر و حفاظت درست از اتصالات هیدروکوپلینگ نیز باعث شده تا این قطعه با عملکرد خوب هزینه کمتری را بابت تعمیر و نگه داری بر دوش کاربران قرار دهد.

از آنجا که تعداد انواع هیدروکوپلینگ ها زیاد هستند لذا انتخاب این محصول نیاز به دانش فنی دارد. همچنین به دلیل تفاوت در قدرت این قطعات و کاربرد آن ها می بایست ابتدا آنچه در تجهیزات و ماشین های مختلف مورد نیاز است، بررسی گردد و سپس نسبت به خرید هیدروکوپلینگ ‎اقدام نمود. این تجهیزات را می توان از طریق نمایندگی مجاز و اصلی تهیه نمود.

منبع1

منبع2