شافت هزار خاری با شیارهای عمیق یا اسپلاین هایی که در تمام طول متریال بیرونی بریده شده اند، مشخص می شود. این شیارهای عمیق، کلیدهای(خارهای) برآمدگی را ایجاد می کنند که در یاتاقان ها، سوراخ ها، چرخ دنده ها یا بوش های جفتی قرار گرفته و به طور خاص برای جفت شدن با خطوط شفت طراحی شده اند. شرکت رها گیربکس یکی از شرکت های فعال در زمینه ی طراحی و فروش انواع چرخ دنده می باشد. این شرکت، عرضه کننده ی انواع شفت های هزار خار بوده و می توانید با طراحان این شرکت در مورد انتخاب نوع شافت هزار خار مشورت کنید.
شافت هزار خاری عنصری در یک پیکربندی مکانیکی بوده که برای انتقال گشتاور طراحی شده است. شافت های هزار خار، انتقال گشتاور را با جفت گیری با سوراخ های آتل دار ماده یا شکل دیگری از اجزای جفت گیری که مانع حرکت در جهت های بیرونی خارج از مسیر خطی پیکربندی می شوند، انجام می دهند. سایش سطح، خوردگی ، شکستگی دندانه ها و شکست خستگی، رایج ترین حالت های شکست مرتبط با مفاصل اسپلاین هستند.
معرفی شافت هزار خاری
شافت هزار خاری چیست؟
شافت هزار خاری شفتی است که معمولاً دارای دندانه هایی با فاصله مساوی در اطراف بوده و اغلب با محور چرخش شفت موازی می باشد. این دندانه ها می توانند به صورت مستقیم، شامل فرم های زاویه دار یا فرم پیچ خوردگی باشند. هزار خارها قطعاتی هستند که نیرو را از طریق حرکت شفت های دوار شیاردار به هم منتقل می کنند. از آنجایی که شافت های هزار خاری، نیرو را با درگیر کردن سطوح دندانه به یکدیگر منتقل می کنند، توانایی انتقال بار و تراز بهتری نسبت به اتصال دهنده هایی مانند پیچ ها، پین ها، کلیدها یا قفل های مکانیکی دارند.
انواع اسپلاین ها چیست؟ انواع شافت های هزار خاری چیست؟
شافت های هزار خاری بر اساس شکل ظاهری دارای انواع مختلفی می باشند. اسپلاین های مربعی (با سطوح جانبی شیار خطی و موازی)، اسپلاین های پیچ خورده (با شکل دندانه ی زیگزاگ در آرایش دایره ای) و اسپلاین های توپی (که حرکت خطی را از غلتاندن توپ های فولادی قرار داده شده در شیارها ایجاد می کنند) از انواع اسپلاین هستند. اسپلاین هایی که می توانند گشتاورهای بزرگی را منتقل کنند، در مکانیسم های مختلفی مانند گیربکس های خودرو و ماشین های نورد پرسرعت، شفت های پروانه، تجهیزات حمل و نقل و ماشین ابزار استفاده می شوند. مجموعه گسترده ای از انواع و اشکال این محصول، در گیربکس صنعتی شرکت رها گیربکس موجود است. برای خرید گیربکس صنعتی با رهاگیربکس تماس حاصل نمایید.
اسپلاین ها را می توان به دو گروه اسپلاین ثابت و انعطاف پذیر نیز تقسیم کرد. اسپلاین ثابت همانطور که از نامش پیداست، مفصلی است که به صورت محوری حرکت نمی کند؛ مانند چرخ دنده ها، کشنده ها، چرخ های توربین و غیره. در مقابل، اسپلاین های انعطاف پذیر به صورت محوری می لغزند و عمدتاً بین کوپلینگ های شفت استفاده شده و به اندازه ی اتصالات اسپلاین ثابت، گشتاور زیادی را حمل نمی کنند.
اصطلاح “اسپلاین” یک اصطلاح کلی برای تمام پروفایل ها بوده و می توان اسپلاین ها را بر اساس شکل کناری به دو گروه تقسیم کرد.
- اسپلاین موازی یا مستقیم
- اسپلاین پیچ دار یا اینولوت
اسپلاین مستقیم چیست؟
اسپلاین موازی یا مستقیم دارای پهلوهای دندانی مستقیم و موازی می باشد. طبق استاندارد های مختلف، تعداد دندانه های این اسپلاین می تواند از 4 تا 12 عدد متغیر باشد. این نوع شافت های هزار خار می توانند گشتاور بیشتری را در مقایسه با مهره ها و دندانه های اینولوت منتقل کنند؛ زیرا ضخامت دندانه های آن، از قطر کوچک تا قطر بزرگ پروفیل متفاوت است. البته، این نوع شافت ها ممکن است به دلیل خستگی ناشی از تمرکز تنش در انتهای پهلوهای دندانی، دچار شکستگی شوند. گیربکس شافت مستقیم چیست؟ برای آشنایی با آن کلیک کنید.
به طور طبیعی، اسپلاین مستقیم به دلیل وجود ضلع های مستقیم، فاقد توانایی مرکزیت می باشد. بنابراین، مجبور می شود به قطر اصلی و فرعی تکیه کند تا بتواند نقطه ی مرکزی را کنترل کند. به دلیل شکل صاف و مستقیم، تنها یک خط تماس وجود دارد و بدیهی است که پس از مدتی سایش به وجود می آید.
اسپلاین اینولوت
شافت هزار خاری اینولوت یا به عبارت دیگر، اسپلاین اینولوت، بسیار رایج بوده و بسیار شبیه به دندانه های چرخ دنده پیچشی داخلی و خارجی می باشد. این نوع شافت ها به دلیل ضریب تمرکز تنش کمتر و کیفیت سطح بهتر نسبت به اسپلاین موازی، قوی تر هستند. اسپلاین های اینولوت را می توان با تکنیک های ساخت چرخ دنده تولید کرد. این نوع اسپلاین برخلاف اسپلاین موازی یا مستقیم، قابلیت خود مرکزی شدن را در زیر بار دارد. اسپلاین های اینولوت با زاویه های فشار 30 درجه، 5/37 و 45 درجه ساخته می شوند و طبق استاندارد ملی آمریکا می توانند بین 60 تا 100 اسپلاین را شامل شوند. اسپلاین های اینولوت می توانند به صورت Side fit یا Diameter fit باشند. درمورد shaft بیشتر بدانید.
طراحی شافت هزار خاری
به منظور محاسبه استحکام اسپلاین در طول طراحی اسپلاین ها و دندانه های شفت، باید برای ارزیابی مناسب بودن استحکام مفصل اسپلاین، تنش هایی در نظر گرفته شود.این تنش ها شامل تنش برشی شفت اسپلاین، تنش برشی دندانه های اسپلاین و تنش فشاری دندانه اسپلاین می باشند.
کاربرد شافت های هزار خاری
اگرچه شافت هزار خاری شبیه چرخ دنده می باشد، اما این شافت ها فقط برای انتقال گشتاور و چرخش در همان محور استفاده می شوند. اگر عناصر انتقال مکانیکی، مانند جعبه دنده، چرخ دنده ها و قرقره ها در طراحی برای ساخت و مونتاژ (DFMA) ، نیاز به شافت داشته باشند، از شافت هزار خاری استفاده می شود. اگر برای اهداف عملکردی مانند کاهنده سرعت و کلاچ، حرکت محوری نسبی عنصر انتقال مکانیکی مورد نیاز باشد نیز، از شافت هزار خاری استفاده می شود.علاوه بر این، زمانی که انتقال گشتاور بالا مورد نیاز باشد، می توان از شافت هزار خاری استفاده نمود.
اتصال اسپلاین اگر مناسب باشد، انتقال گشتاور ایمن بسیار بالا، فاصله ی کم و حداقل عکس العمل را فراهم می کند. بعلاوه، مرکز خوب بین اجزای جفت شده، صدای کم، سایش کم و نیروهای محوری کم نیز از نتایج اتصال مناسب است.
برای خرید این محصول و دریافت مشاوره رایگان، با بخش طراحی گیربکس صنعتی و طراحان کارآمد شرکت رها گیربکس در تماس باشید.
هزار خاری گیربکس (اتصال مطمئن برای گشتاورهای سنگین)
در صنعت، وقتی صحبت از انتقال نیروهای عظیم می شود، اتصالات معمولی مثل “خار تخت” (Keyway) همیشه جوابگو نیستند. در گیربکس های صنعتی سنگین، جایی که قرار است گشتاور خروجی یک الکتروموتور قدرتمند بدون کوچکترین هدررفت یا لغزش به محور ورودی گیربکس منتقل شود، ما به هزار خاری گیربکس (Gearbox Spline) نیاز داریم.
هزار خاری گیربکس در واقع شافتی است که روی سطح آن، دندانه های طولی منظمی ماشین کاری شده است. این دندانه ها دقیقاً با شیارهای داخلی قطعه مقابل (مثل هاب خروجی یا کوپلینگ) درگیر می شوند. برخلاف اتصالات تک خار که تمام فشار را روی یک نقطه متمرکز می کنند، هزار خاری فشار ناشی از گشتاور را بین تمام دندانه ها (مثلاً ۱۰، ۲۰ یا بیشتر) تقسیم می کند.
این ویژگی در گیربکس های صنعتی دو مزیت حیاتی ایجاد می کند:
- تحمل بارهای شوک دار: در دستگاه هایی مثل سنگ شکن ها یا میکسرها که ضربات ناگهانی وجود دارد، هزار خاری مانع از بریده شدن شافت می شود.
- هم راستایی دقیق (Centering): هزار خاری باعث می شود شافت دقیقاً در مرکز قرار بگیرد و لنگی یا لرزش در دورهای بالا (که قاتل گیربکس صنعتی است) به حداقل برسد. این نوع اتصال را اغلب در ورودی پمپ های هیدرولیک متصل به گیربکس یا شافت های PTO صنعتی مشاهده می کنید.
جدول استاندارد هزار خاری (شناخت کدهای صنعتی)
در دنیای گیربکس های صنعتی، “تقریباً” وجود ندارد. یک هزار خاری باید با دقتی در حد میکرون با مادگی (Hub) خود جفت شود. برای رسیدن به این دقت، تمام هزار خاری های صنعتی بر اساس استانداردهای جهانی (اغلب آلمانی یا آمریکایی) تولید می شوند.
شناخت این استانداردها برای مهندسین مکانیک و تعمیرکاران حیاتی است، زیرا انتخاب استاندارد غلط به معنی لقی، لرزش و در نهایت بریده شدن شافت زیر بار است. در جدول زیر، مهم ترین استانداردهای مورد استفاده در گیربکس های صنعتی را مشاهده می کنید:
| کد استاندارد (Standard) | نوع پروفیل (Type) | زاویه فشار (Pressure Angle) | نوع فیت شدن (Centering) | وضعیت در صنعت |
| DIN 5480 | اینولوت (Involute) | ۳۰ درجه | پهلو دندانه (Flank Fit) | استاندارد مرجع فعلی (دقیقترین انتقال نیرو) |
| DIN 5482 | اینولوت (Involute) | نامشخص (متغیر) | پهلو دندانه | منسوخ شده (اما موجود در دستگاههای قدیمی) |
| DIN 5481 | دندانارّهای (Serration) | ۶۰ یا ۵۵ درجه | قطر خارجی | مخصوص شافتهای ظریف با دندانه ریز |
| ISO 14 (DIN 5462) | مستطیلی / تخت (Straight) | ۰ درجه (موازی) | قطر داخلی | رایج در PTO و گیربکسهای سنگین قدیمی |
| ANSI B92.1 | اینولوت (Involute) | ۳۰، ۳۷.۵ یا ۴۵ درجه | پهلو یا قطر | استاندارد اصلی در سیستمهای اینچی (آمریکایی) |
| ISO 4156 | اینولوت (Involute) | ۳۰ یا ۴۵ درجه | پهلو دندانه | نسخه بینالمللی و مدرن استاندارد ANSI |
نکته فنی برای خرید: هنگام سفارش هزار خاری یا کوپلینگ، فقط گفتن “هزار خاری” کافی نیست. شما باید نوع استاندارد (مثلاً DIN 5480)، تعداد دندانه (Z) و ماژول (m) را دقیقاً مشخص کنید.
مطالب مرتبطی که میتوانید مطالعه کنید:
یک پاسخ
عالی