عناوین مقاله
Toggleاگر شما هم با موتور های الکتریکی یا پمپ ها مواجه شده باشید به احتمال زیاد اسم شفت یا شافت به گوشتان خورده است و کنجکاور شده اید که شفت چیست و چه کاربردی در ابزار و صنایع و دستگاه های متفاوت دارد. در این مقاله به برسی کامل کاربرد شفت، عملکرد و نوع ساخت و جنس شفت میپردازیم و تمامی سوالات شما در باره چیستی شفت را پاسخ خواهیم داد.
شفت (شافت) چیست و چه کاربردی دارد؟
شفت یک قطعه متحرک است که به موتور الکتریکی متصل میشود و نیروی چرخشی را از موتور به دستگاه یا سازهای که بر روی شفت نصب شده است منتقل میکند. شفت همچنین میتواند موقعیت زاویهای قطعات چرخشی را تعیین کند.
شفت در الکتروموتور ها کاربردهای مختلفی دارد، مانند اتصال به پمپ ها، فن ها، گیربکس ها، توربین ها، دینام ها و غیره. شفت معمولا از جنس فولاد یا آلومینیوم ساخته میشود و قطر و طول آن بستگی به اندازه و توان موتور دارد. شفت میتواند با روش های مختلفی به موتور الکتریکی متصل شود، مانند پیچ و مهره، کلید، اتصال مغناطیسی و غیره.
این محصول را مشاهده کنید: الکتروموتور وگ
برسی جزئیات شفت
شفت یکی از عناصر بسیار مهم مورد استفاده در ماشین آلات می باشد. آنها برای حمایت از قسمت های چرخان مانند قرقره ها و چرخ دنده ها ارائه می شوند و توسط یاتاقان هایی که در محفظه سخت دستگاه قرار دارند پشتیبانی می شوند. چرخ دنده ها و قرقره هایی که روی شفت قرار می گیرند به انتقال حرکت کمک می کنند.
بسیاری از عناصر چرخان دیگر به کمک کلید بر روی شفت نصب می شوند. آنها به دلیل واکنش های روی اعضا که توسط شفت و گشتاور ناشی از انتقال نیرو پشتیبانی می شود، تحت گشتاور و گشتاور خمشی قرار می گیرند. شفت ها همیشه مقطع دایره ای دارند و می توانند توخالی یا توپر باشند.
شفت ها را می توان به صورت میل لنگ، مستقیم، مفصلی یا انعطاف پذیر طبقه بندی کرد اما شفت های مستقیم معمولاً برای انتقال نیرو استفاده می شوند.
شفت ها به طور کلی به عنوان میله های استوانه ای شیب دار طراحی می شوند، بنابراین قطرهای متفاوتی در طول طول دارند، اگرچه شفت هایی با قطر ثابت به راحتی تولید می شوند. مقدار تنش در محورهای پلکانی با طول آنها متفاوت است.
شفت هایی که قطر یکنواخت دارند با جداسازی، مونتاژ، تعمیر و نگهداری سازگار نیستند و این شفت ها هنگام بستن قطعاتی که بر روی آنها به ویژه یاتاقان ها نصب می شود، عوارض ایجاد می کنند.
انواع شفت چیست؟
شفت ها انواع متفاوتی دارند که هر کدام بر اساس ابعاد، جنس بدنه و شکل طراحی دارای کاربرد های متفاوتی هستند. در ادامه به برسی انواع شفت با جزئیات آن ها میپردازیم.
1. شفت انتقال (Transmission Shaft)
این شفت ها شفت های پلکانی هستند که برای انتقال نیرو بین یک منبع به نیروی جذب ماشین دیگر استفاده می شوند. در بخش پلکانی چرخ دنده شفت، توپی یا قرقره برای انتقال حرکت نصب شده است. مثال: شفت های بالای سر، شفت های خط، شفت های پیشخوان و تمام شفت های کارخانه.
2. شفت اکسل یا محور (Axle Shaft)
این شفتها از عناصر چرخشی مانند چرخ پشتیبانی میکنند و میتوانند در محفظه با یاتاقان قرار بگیرند، اما محور یک عنصر غیر چرخشی است. اینها بیشتر در وسایل نقلیه استفاده می شوند. مثال: محور در خودروها.
این مقاله را بخوانید: الکتروموتور موتوژن
3. شفت اسپیندل (Spindle Shaft)
اینها بخش چرخان دستگاه هستند. ابزار یا فضای کاری را نگه می دارد. آنها شفت کوتاهی هستند که در ماشین آلات مورد استفاده قرار می گیرند. مثال: دوک در دستگاه تراش.
4. شفت ماشین (Machine Shaft)
این شفت ها داخل قسمتی از مجموعه هستند و جزء لاینفک ماشین هستند. مثال: میل لنگ در موتور خودرو یک شفت ماشین است.
شفت از چه چیزی ساخته شده؟
به طور کلی فولاد نرم ماده ای است که برای شفت استفاده می شود. در صورت نیاز به استحکام بالا، از فولاد آلیاژی مانند نیکل کروم، نیکل، فولاد کروم وانادیوم استفاده می شود. آنها معمولاً با نورد گرم و سرد کشیدن و آسیاب تشکیل می شوند.
موادی که معمولا برای شفت های معمولی استفاده می شود فولاد کربنی با گرید 50 C12، 50 C4، 45 C8، 40 C8 است.
موادی که برای شفت استفاده می شود باید دارای خواص زیر باشند:
- مواد باید استحکام بالایی داشته باشند.
- مواد باید مقاومت سایش بالایی داشته باشند.
- مواد باید دارای خواص عملیات حرارتی باشند.
- مواد باید دارای مکانیزاسیون خوبی باشند.
- ماده باید دارای ضریب حساسیت بریدگی پایین باشد.
این مقاله را بخوانید: گیربکس کاهنده چیست؟
شناخت اندازه استاندارد شفت ها
به طور کلی فولاد نرم ماده ای است که برای شفت استفاده می شود. در صورت نیاز به استحکام بالا، از فولاد آلیاژی مانند نیکل کروم، نیکل، فولاد کروم وانادیوم استفاده می شود. آنها معمولاً با نورد گرم و سرد کشیدن و آسیاب تشکیل می شوند.
موادی که معمولا برای شفت های معمولی استفاده می شود فولاد کربنی با گرید 50 C12، 50 C4، 45 C8، 40 C8 است.
موادی که برای شفت استفاده می شود باید دارای خواص زیر باشند:
- مواد باید استحکام بالایی داشته باشند.
- مواد باید مقاومت سایش بالایی داشته باشند.
- مواد باید دارای خواص عملیات حرارتی باشند.
- مواد باید دارای مکانیزاسیون خوبی باشند.
- ماده باید دارای ضریب حساسیت بریدگی پایین باشد.
ابعاد شفت ماشین (Machine Shaft)
تا 25 میلی متر با پله های 0.5 میلی متری.
شفت انتقال (Transmission Shaft)
گام 25 تا 60 میلی متر – 5 میلی متر
60 میلی متر تا 100 میلی متر – گام 10 میلی متر
گام 110 میلی متر تا 140 میلی متر – 15 میلی متر
پله 140 میلی متر تا 500 میلی متر – 20 میلی متر
اندازه های استاندارد شفت ماشین ها تا 25 میلی متر با پله 5 میلی متر است. برای شفت، طول استاندارد 5 متر، 6 متر و 7 متر است، اما معمولاً 1 تا 2 متر در نظر گرفته می شود.
شناخت تنش ها در شفت
- تنش برشی که به دلیل انتقال گشتاور (گشتاور ناشی از بار پیچشی) ایجاد می شود.
- تنشهای خمشی که ماهیت فشاری یا کششی دارند به دلیل
- نیروهایی که بر عنصر ماشین مانند قرقرهها و چرخ دندهها و از وزن خود محور وارد میشوند، ایجاد میشوند.
- تنش ترکیبی ناشی از بارهای خمشی و پیچشی.
انواع و مقدار تنش ها در طراحی شفت
حداکثر تنش های برشی مجاز عبارتند از:
- 56000 KN/m2 برای شفت ها با کمک هزینه در نظر گرفته شده برای راه های کلید.
- 42000 KN/m2 برای شفت بدون کمک هزینه ارائه شده برای راه های کلید.
حداکثر تنش های خمشی مجاز عبارتند از:
- 112000 KN/m2 برای شفت با کمک هزینه در نظر گرفته شده برای راه های کلید.
- 84000 KN/m2 برای شفت ها بدون کمک هزینه در نظر گرفته شده برای راه های کلید.
این محصول را مشاهده کنید: پمپ متحد
فرایند تولید شفت
شفت ها با فرآیند نورد گرم تولید می شوند. استحکام شفت در نورد سرد در مقایسه با نورد گرم بیشتر است اما نورد سرد منجر به تنش پسماند بالا می شود که منجر به تغییر شکل شفت در هنگام ماشین کاری می شود. فرآیند آهنگری برای ساخت شفت های با قطر بزرگتر استفاده می شود.
پس از غلتک، شفتها برای پایان کار قرار میگیرند، جایی که یک سر شفت بارگیری میشود و انتهای دیگر شفت با برجک ماشین تراش پشتیبانی میشود. برای تکمیل شفت، ابزار پست ابزار را نگه می دارد و هنگامی که برق روشن است چاک شروع به چرخش شفت می کند.
دیال گیج برای بررسی تمرکز محور قبل از ماشین کاری استفاده می شود و بسیاری از عملیات مانند تراشکاری، روکشی، شیارکاری، تراش مخروطی و غیره با توجه به کاربری انجام می شود.
برنامه هایی مانند حجم بالا، CNC برای فرآیند پایان کار مناسب هستند. و همچنین می توان آن را با دستگاه دو طرفه CNC اجرا کرد که در آن شفت بین ابزار چرخش و وسایل برای ماشین کاری نگه داشته می شود.
برای دستیابی به تمرکز و گرد بودن، ابزارهای چرخان باید در خط مرکزی روبروی یکدیگر قرار گیرند. محورها و موتورهای انتقال معمولاً با این فرآیند ساخته می شوند.
نحوه انتقال نیرو توسط شفت
می دانیم که از شفت ها برای انتقال نیرو استفاده می شود بنابراین فرمول مورد استفاده برای محاسبه انتقال نیرو به صورت زیر است:
P = 2πNT / 60 وات
جایی که P توان انتقال یافته است و N سرعت بر حسب دور در دقیقه (RPM) است و T گشتاور بر حسب نیوتن متر است.
سرعت شفت مورد استفاده برای کاربردهای مختلف
برنامه های کاربردی : سرعت در RPM
ماشین آلات : 100 – 200
ماشین آلات چوب : 250 – 700
صنعت نساجی : 300 – 800
مغازه ماشین آلات سبک : 150 – 300
کنترشفت : 200 – 600
این محصول را مشاهده کنید: الکتروموتور چینی
اصول طراحی شفت یا شافت
شفت را می توان با دو فرآیند متفاوت طراحی کرد که بر اساس ملاحظات بارگذاری متفاوت است:
1. طراحی شفت بر اساس مقاومت
محورهای انتقال معمولاً در معرض لنگر خمشی، لنگر پیچشی، نیروی کششی محوری و ترکیب آنها هستند. به طور کلی شفت ها تحت بارگذاری ترکیبی از تنش های پیچشی و تنش های خمشی قرار می گیرند.
شفت تحت تنش کششی
تنش کششی = P/A
کجا، A = (π/ 4) x D²
D قطر شفت بر حسب میلی متر است
شفت در معرض لنگر خمشی
تنش خمشی = (Mb x Y) / I
جایی که،
Mb = لحظه خمشی
Y = D/ 2 که در آن D قطر است
I = ممان اینرسی = (π x D4)/ 64
شفت در معرض گشتاور پیچشی قرار می گیرد
تنش پیچشی = Mt x R/J
جایی که،
Mt = گشتاور پیچشی
R = D/ 2 که در آن D قطر است
J = گشتاور قطبی اینرسی = (π x D4)/ 32
این محصول را مشاهده کنید: الکتروموتور گاماک
2. طراحی شفت بر اساس صلبیت
اگر شافت بیش از حد پیچ نخورده باشد، محور انتقال به عنوان صلب بر اساس صلبیت پیچشی شناخته می شود.
{Mt/J} = {(G x ө)/ L}
جایی که،
Mt = گشتاور پیچشی N – mm
J = گشتاور قطبی اینرسی = (π x D4)/ 32
D = قطر شفت بر حسب میلی متر
Ө = زاویه پیچش
G = مدول صلبیت بر حسب N/mm²
مزایای شفت چیست؟
کمتر مربا می شوند.
در مقایسه با سیستم زنجیره ای نیاز به نگهداری کمتری دارند.
قدرت پیچشی بالایی دارند.
آنها ارزش گشتاور اینرسی قطبی بالایی دارند.
آنها بسیار قوی هستند و احتمال شکست کمتری دارند.
شکل داخلی یک شفت توخالی توخالی است بنابراین به مواد کمتری نیاز دارند.
شفت توخالی در مقایسه با شفت جامد برای مقدار انتقال گشتاور یکسان وزن کمی دارد.
شعاع چرخش بالایی دارند.
این محصول را مشاهده کنید: پمپ وکیوم روغنی
معایب شفت چیست؟
به دلیل شل بودن کوپلینگ، توان آنها را از دست می دهند.
آنها در حین چرخش به ارتعاش درآمدند.
آنها صدای ثابتی تولید می کنند.
هزینه های ساخت و نگهداری بالاست.
در تولید مشکل است.
تغییر سرعت شفت آسان نیست.
به دلیل مشکلات مکانیکی زمان از کار افتادن طولانی تر است.
چکه روغن از شفت بالای سر
استفاده از کوپلینگ های انعطاف پذیر مانند کوپلینگ فنر برگ می تواند منجر به کاهش سرعت بین شفت ها شود.
اگر خرابی در شفت ها اتفاق بیفتد، تعمیر آن به زمان زیادی نیاز دارد.
جمع بندی
به طور کلی شفت یا شافت جزء دوار هر ماشینی است که از نظر مقطع گرد است و برای انتقال نیرو از یک قسمت به قسمت دیگر یا از دستگاه تولید کننده نیرو به دستگاه جذب نیرو 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 می تواند جامد یا توخالی باشد، شفت توخالی به کاهش وزن کمک می کند و مزیت را فراهم می کند.
در صورت نیاز به دریافت اطلاعات دقیق تر و یا آگاهی از قیمت انواع شفت نیاز به مشاوره داشتید، از طریق راه های ارتباطی (تماس تلفنی و واتساپ) با ما در تماس باشید.
سوالات متداول کاربران
یک نظر در “شفت (شافت) چیست و چه کاربردی دارد؟”
بسیار عالی و کامل شفت رو توضیح دادید… خسته نباشید