آنچه خواهید خواند
شفت(Shaft) چیست؟
شفت، که به آن شافت نیز گفته میشود، یک قطعه چرخشی است که به منظور انتقال نیروی گشتاور و نیرو از یک دستگاه به دستگاه دیگر به کار میرود. این قطعه معمولاً به شکل دایرهای طراحی میشود و در محورهای لولهای قرار میگیرد. شفتها ممکن است به صورت مستقیم یا منحنی باشند و از نظر تغییر شکل و استحکام متنوع هستند. در این مقاله از ماه نیرو به بررسی بیشتر شفت در ژنراتور چیست و چه کاربردی دارد؟ میپردازیم.
انواع شفت از لحاظ جنس
شفتها به سه نوع اصلی تقسیم میشوند: شفتهای سخت، شفتهای سخت کروم و شفتهای فولادی. این تمایز بر پایه جنس و ماده سازنده آنها ایجاد شده است. این قطعات عمدتاً از فولاد و آلیاژهای مختلف تولید میشوند و در برخی موارد نیز برای افزایش دوام و مقاومت در برابر فشار، یک لایه کروم بر روی آنها قرار میگیرد. علاوه بر این، در مواردی از فرآیند سختکاری بهرهبرداری میشود تا عمر و کارایی شفتها در برابر بارهای زیاد افزایش یابد.
شفت سخت
این بخش شامل یک میله فلزی است که به وسیله لایهای از کروم پوشش داده شده است. این پوشش به افزایش دوام فلز در برابر سایش، خوردگی و پوسیدگی کمک میکند. میلههای سخت معمولاً در پرینترهای سهبعدی و دستگاههای CNC مورد استفاده قرار میگیرند.
شفت فولادی
این شفتها از فولاد میلگرد ساخته شده و عمدتاً از کربن تشکیل میشوند. از شفتهای فولادی در صنعت خودرو، تولید قطعات مکانیکی و زمینههای دیگر بهرهبرداری میشود. این شفتها همچنین با مواد مختلفی نظیر آلومینیوم، برنج و استیل طراحی و ساخته میشوند و سپس به بازار عرضه میگردند.
شفت سخت کروم
اگر فولاد CK45 را با یک لایه کلفت از کروم پوشش دهید، شفت هارد کروم به وجود میآید که از مقاومت بالایی در برابر سایش و خوردگی برخوردار است. این نوع شفت به عنوان یکی از پرکاربردترین شفتها در سیستمهای هدایت خطی شناخته میشود. با توجه به تفاوت در ضخامت پوشش، این شفتها به دو نوع معمولی و سخت تقسیمبندی میشوند. معمولاً قطر این شفتها به 200 میلیمتر میرسد. شفتهای هارد کروم در زمینههای مختلفی از جمله پیستونهای هیدرولیک، صنایع نظامی، خودروسازی، تجهیزات کشاورزی و تولید ماشینآلات به کار میروند.
انواع شفت
شفتهای دیزل ژنراتور را میتوان از جنبههای مختلفی تقسیمبندی کرد. در اینجا به تحلیل انواع شفت بر اساس ساختار آنها میپردازیم.
شفت پایه دار
شفت پایهدار نوعی شفت است که عمدتاً به عنوان شفت راهنما در سیستمهای خطی مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع شفت به طور مشابه با هارد کروم معمولی ساخته میشود، با این تفاوت که دارای یک پایه آلومینیومی در زیر آن است. این پایه به افزایش ظرفیت تحمل فشار خمشی شفت کمک میکند و مقاومت بیشتری در برابر تاب خوردگی و انحنا فراهم میآورد. دقت و صیقلخوردگی شفتهای راهنما بسیار اهمیت دارد تا بلبرینگهای خطی به راحتی بر روی آنها حرکت کنند.
در شفتهای پایهدار هارد کروم، این استانداردها بهخوبی رعایت میشود. همچنین، یکی از الزامات مهم برای شفتهای راهنما، سختکاری سطحی آنهاست. این امر به منظور جلوگیری از سایش سطح شفت انجام میشود. چنانچه سطح شفت دچار ساییدگی شود، دقت حرکت بلبرینگ خطی کاهش خواهد یافت و کیفیت و سهولت حرکت آن به خطر میافتد. این مشکلات میتواند منجر به بروز نقص در دستگاه و نیازمندی به زمان و هزینه برای تعویض شفت شود.
شفت توپر
این نوع شفتها به طور گستردهای شناخته شدهاند. همه ما میتوانیم با توجه به استفاده روزانهمان از وسایل مختلف، این شفتها را در دستگاههای خانگی، پنکهها و آسیابها مشاهده کنیم. این قطعات دارای بخشهایی با قطرهای متفاوت و طولهایی به اندازه 6 متر هستند که بسته به نیاز، به اندازههای مختلف برش داده میشوند. همچنین، این شفتها از استحکام بسیار بالایی در برابر فشار و خم شدن برخوردارند.
شفت توخالی
با پیشرفتهای چشمگیر در محاسبات، شفتهای توخالی که به عنوان هالوشفت نیز شناخته میشوند، به طور گستردهتری در صنایع مختلف به کار گرفته شدهاند. این نوع شفتها، به لحاظ ساختاری، نسبت به شفتهای توپر، طراحی متفاوتی دارند و فضای داخلی آنها خالی است. نکته جالب اینکه، این نوع شفتها دارای اینرسی کمتری هستند که باعث افزایش کارایی آنها میشود.
شفتهای توخالی به طراحان انعطافپذیری بیشتری میدهند؛ چرا که با ایجاد یک مجرای داخلی در شفت، امکان طراحیهای پیچیدهتر و بهینهتری فراهم میآید.
علاوه بر این، شفتهای توخالی قادرند گشتاور بیشتری را نسبت به شفتهای توپر منتقل کنند. این ویژگی باعث میشود که آنها علاوه بر انتقال نیروی بیشتر، در برابر انحنا نیز مقاومت بهتری از خود نشان دهند. با این حال، فرآیند تولید و ساخت این نوع شفتها نسبت به شفتهای توپر، به مراتب دشوارتر و هزینهبرتر است. در کاربردهای مختلف مانند پهپادها و هواپیماهای بدون سرنشین، میتوان از هر دو نوع شفت بهرهبرداری کرد.
به طور کلی، هزینه تولید شفتهای توخالی بیشتر از شفتهای توپر است.
شفت ماشین
این نوع شفتها در برخی از قسمتهای خودرو وجود دارند و به عنوان بخشی از سیستم انتقال قدرت خودرو به حساب میآیند. برای مثال، میل لنگ که در موتور خودرو جای دارد، یک نوع شفت مخصوص ماشین است.
مزایای شفت چیست؟
سیستمهای شفت نسبت به گیر کردندگی (گیرپاچ) خطر کمتری دارند. این شفتها دارای ممان اینرسی قطبی بالایی هستند و توانایی بالایی در تحمل پیچیدگی دارند. همچنین احتمال شکست آنها پایین است و از نظر استحکام و مقاومت بسیار قدرتمند میباشند. در شفتهای توخالی، به دلیل طراحی داخلی آنها، نیاز به مواد اولیه کمتری دارند. این نوع شفتها وزن سبکتری نسبت به شفتهای جامد دارند و قادر به انتقال گشتاور مشابهی هستند. علاوه بر این، نگهداری و تعمیر این سیستمها به مراتب سادهتر از سیستمهای زنجیرهای است.