ما در این مطلب به مبحث طراحی شافت می پردازیم. جهت ساخت و طراحی انواع چرخ دنده، کوپلینگ، اسپیسر، رولیک، شافت، فلنج، بوش،نازل و …. می توانید با مشاوران و کارشناسان آکو صنعت کیان تماس بگیرید.
طراحی شافت
آیا تا به حال کلمه شفت را شنیده اید؟ در این قسمت می خواهیم به بررسی انواع شفت، مواد شفت، ویژگی های شفت و … بپردازیم پس با ما همراه باشید.
شافت یا شفت چیست؟
شفت یک عضو فولادی است که حرکت چرخشی عقب و جلو دارد و برای انتقال گشتاور و نیرو استفاده می شود. این عضو تحت تأثیر تنش کششی، خمشی و پیچشی قرار می گیرد. شفت یکی از عناصر مکانیکی است که برای انتقال نیرو، گشتاور و چرخش استفاده می شود. شفت ها از نظر ظاهری شبیه به میله ای هستند که در اندازه های مختلف تولید می شود. در واقع شفت ها مانند یک ریل برای حرکت چرخشی یاتاقان ها و به طور کلی حرکت چرخشی برای انتقال نیرو از یک دستگاه به دستگاه دیگر عمل می کنند.
شفت ها باید بسیار صیقلی و دقیق باشند تا بلبرینگ به راحتی روی آنها حرکت کند. نکته بسیار مهم در مورد شفت ها میزان سختی سطح آنهاست. در صورت ساییدگی سطح شفت، دقت و کیفیت حرکت یاتاقان روی آن ها نیز کاهش می یابد. سفت کاری سطح برای جلوگیری از سایش سطح شفت انجام می شود.
شفت ها معمولا به سه گروه مفصلی، خم شونده و ثابت تقسیم می شوند. از شفت های ثابت برای نصب کلاچ ها، دنده ها، اهرم ها و تسمه ها استفاده می شود. میل لنگ نیز جزو محورهای ثابت محسوب می شود. از این شفت ها برای تبدیل حرکت خطی به چرخشی یا برعکس استفاده می شود.
شفت های مفصلی میله هایی هستند که برای انتقال نیروی پیچشی بین دو شفت که موازی یکدیگر نیستند و دارای زوایای مختلف هستند استفاده می شود. از شفت های مفصلی در موارد مختلفی مانند ماشین های فرز، ماشین های حمل و نقل و ماشین های کشاورزی استفاده می شود.
این میلگردها از فولاد کربنی ساخته شده و به منظور بهبود کارایی میلگردها با لایه ای از کروم پوشانده می شوند. این لایه ضد زنگ بوده و حرکت بلبرینگ روی شفت را بهبود می بخشد. کیفیت شفت ها با توجه به کیفیت آلیاژ، کیفیت پوشش میلگرد، کیفیت و میزان ماشین کاری و … تعیین می شود.
نکته مهمی که بر نوع شفت ها تاثیر می گذارد، استفاده از آنهاست. یعنی استفاده از هر شفت مشخص می کند که چه جنسیتی، انعطاف پذیری و مقاومتی دارند. معمولاً از فولاد و آلیاژهای فولادی برای ساخت شفت استفاده می شود.
تعریف کوتاه شافت
شفت در اصل قسمت چرخشی هر ماشینی است که برای انتقال نیرو از یک قسمت به قسمت دیگر یا از یک دستگاه مولد برق به یک دستگاه جذب نیرو با سطح مقطع گرد (دایره ای) آن استفاده می شود. برای انتقال نیرو، یک سر شفت به منبع تغذیه و سر دیگر شفت به دستگاه متصل می شود. شفت بر اساس نیاز شما می تواند توپر یا توخالی باشد. یکی از اجزای ضروری هر خودرویی است. زیرا بدون شفت دستگاه قادر به انتقال نیرو نخواهد بود.
قرقره ها و چرخ دنده ها معمولاً روی شفت ها نصب می شوند تا به انتقال حرکت و قدرت کمک کنند. نه تنها قرقره و چرخ دنده، بلکه بسیاری از عناصر چرخان دیگر مانند فلایویل، کلاچ، چرخ دنده زنجیر و غیره را نیز می توان با کمک یک سنبله بر روی شفت نصب کرد. در روش دیگر، ممکن است یک شفت به سادگی از طریق یک کوپلینگ به شفت دیگر متصل شود.
هندسه شکل شفت بر اساس کاربرد متفاوت است. گاهی به همین قطر مستقیم و گاهی پلکانی است. شفت های مستقیم به عنوان تکیه گاه برای انتقال نیرو با افزودن بلبرینگ استفاده می شوند.
شفت های پلکانی برای نصب چرخ دنده ها یا محفظه ها (هاب ها) در جهت انتقال نیرو هستند. با هر مرحله، قطر پله با طول تغییر می کند.
بسته به هندسه و کاربرد شفت ها، با توجه به نیروهای وارده، شفت ها تحت تنش خمشی و پیچشی قرار می گیرند.
انواع شفت
به طور کلی، شفت ها انواع مختلفی دارند، مانند شفت های توخالی، شفت های توپر، شفت های انتقال، شفت های محوری، شفت های دوکی، شفت های کروم سخت معمولی، شفت های پایه، شفت های ثابت و مفصلی. انتخاب انواع شفت به نیروی مورد نیاز، وزن، جنس، قیمت و نوع کاربرد بستگی دارد. در ادامه می خواهیم انواع شفت ها را بررسی کنیم:
شافت توخالی و توپر:
شفت جامد:
این نوع شفت ها از معروف ترین شفت ها هستند. همه ما با کمی دقت در دستگاه هایی که روزانه با آنها کار می کنیم، می توانیم این نوع شفت ها را در لوازم خانگی در ساختار موتور فن، موتور ماشین های آسیاب ببینیم. تیرهایی با قطرهای مختلف به طول عموماً 6 متر که در صورت نیاز به قطرهای مختلف بریده می شوند.
شفت توخالی:
امروزه با پیشرفت محاسبات می توان از مدل شفت های توخالی یا شفت های توخالی در کاربردهای وسیع تری استفاده کرد. ساختار خارجی این مدل از شفت ها نسبت به شفت توپر خالی است. این امر باعث ایجاد ویژگی های مهم زیر می شود. همچنین اینرسی شفت های توخالی بسیار کمتر از شفت های کامل است.
شفت های توخالی فضای بهره برداری بیشتری را در اختیار طراحان قرار می دهند، به عبارت دیگر پس از این گود شدن شفت، کانالی در داخل آن ایجاد می شود که می توان از آن برای طراحی های بهتر و دقیق تر استفاده کرد.
شفت توخالی
شفت های توخالی گشتاور بیشتری نسبت به شفت های جامد منتقل می کنند. در واقع شفت هایی که خالی هستند نسبت به شفت هایی که پر هستند نیروی بیشتری منتقل نمی کنند، اما میزان نیرو نسبت به وزن آنها بیشتر خواهد بود. شفت های ضخیم تر در برابر خم شدن مقاومت بیشتری دارند. توجه داشته باشید که تولید و ساخت شفت های توخالی بسیار دشوارتر و پرهزینه تر از تولید و ساخت شفت های توپر است.
در انواع پهپادها و پهپادها مانند کوادکوپتر و هگزاکوپتر با توجه به نوع کاربرد و قدرت مورد انتظار از پرنده، این قابلیت را داریم که از هر یک از این دو نوع شفت در سیستم ساختاری موتور استفاده کنیم.
