अचूकता आणि गतीसाठी बॅकलॅश - फ्री कपलिंग

 

कपलिंग हे चालक (ड्रायव्हर) आणि चालित (ड्रिव्हन) मशीनदरम्यान अक्षाला अभिमुख (ओरिएंट) टॉर्क पारेषित (ट्रान्स्मिट) करणारे एक मेकॅनिकल कनेक्टर आहे. दिलेल्या अॅप्लिकेशन सिस्टिमसाठी सर्वोत्तम कपलिंग निवडण्याकरिता कपलिंगची कार्ये समजून घेणे महत्त्वाचे आहे. कारण पॉवर ट्रान्स्मिशन सिस्टिममध्ये त्याचा प्रतिसाद अतिशय महत्त्वाचा आहे. बिनचूक संरेखन (अलाइनमेंट) ही एक अप्राप्य स्थिती आहे, म्हणून कपलिंग प्रभावी होण्यासाठी त्याच्यात काही लवचिकता असणे आवश्यक असते. लवचीक कपलिंग हे एक असे साधन आहे जे शक्ती पारेषित करणाऱ्या, गोल फिरणाऱ्या दोन शाफ्टना जोडते. ते ऑपरेशनदरम्यान झालेल्या चुकीच्या संरेखनामुळे चालक किंवा चालित उपकरणांना हानी पोहोचवित नाही. चालक शाफ्ट आणि चालित उपकरणांमधील तापमानाच्या बदलांमुळे आणि केंद्रोत्सारक शक्तीमुळे होणाऱ्या शाफ्टच्या टोकाच्या हालचालींमुळे, शाफ्टचे संरेखन विस्कळीत होते. संरेखनातील या चुकीची भरपाई करणे हा लवचीक कपलिंगचा उद्देश आहे.

 

1. यांत्रिक शाफ्ट जोडणीद्वारे शक्ती पारेषित करणे.

2. कोनीय, अक्षीय, समांतर किंवा संयुक्त संरेखन सुधारणे.

3. मूळ आणि त्यानंतरच्या संरेखन तपासण्या जलदपणे करणे.

4. कोणतीही चूक झाल्यास धोक्याचा इशारा देणे.

5. तेल, उष्णता किंवा कंपन अशासारख्या प्रतिकूल वातावरणात कार्य करणे.

6. टॉर्शनल कंपनांना दूर ठेवणे आणि त्याचे अवमंदन (डॅम्पनिंग) प्रदान करणे.

7. टॉर्शनल कडकपणाचे (स्टिफनेस) समायोजन करण्याची मुभा देणे.

8. क्षणिक ओव्हरलोड, ओव्हरस्पीड किंवा उच्च कंपन पातळी सहन करणे.

 

1. कपलिंग बॅकलॅश 

2. सॉफ्ट फूट

3. मशीनला धरून ठेवणारे (होल्ड डाउन) बोल्ट योग्य क्रमात घट्ट किंवा ढिले न करणे.

 

यापैकी सॉफ्ट फूट ही सर्वात मोठी समस्या आहे, तर दुसऱ्या क्रमांकावरील समस्या म्हणजे कपलिंग बॅकलॅश. 

सॉफ्टफूट : सॉफ्टफूट हा मशीन केसिंग आणि त्याला आधार देणारी बेस प्लेट यांच्या दरम्यानच्या अयोग्य संपर्कासाठी वापरला जाणारा शब्द आहे. हा सॉफ्टफूट एकतर कोनीय किंवा समांतर (चित्र क्र. 1) असू शकतो, परंतु बहुतेकवेळी त्यात दोघांचे संयोजन असते.

 

 

बॅकलॅश : कोणत्याही यांत्रिकी प्रणालीत बॅकलॅश ही दोन परस्परांशी जुळणाऱ्या भागांदरम्यान होणारी कोनीय हालचाल आहे. कपलिंग बॅकलॅश ही एक सामान्य बाब आहे आणि बऱ्याच प्रकारच्या कपलिंगमध्ये इष्टही असते. तथापि, कार्यक्षम कपलिंग बॅकलॅशसाठी आवश्यक बॅकलॅश अतिशय कमी असतो. 

 

स्वयंचलन (ऑटोमेशन) तंत्रज्ञानास पुढील मागण्या पूर्ण कराव्या लागतात. वेग आणि अचूकता, लवचिकता, विश्वसनीयता आणि नफ्यासह सर्वोच्च कार्यक्षमता.

 

मशीन टूलमध्ये फीड ड्राइव्हसाठी, गॅन्ट्री रोबोट किंवा सर्व्हो मोटरद्वारे चालविलेल्या इतर हँडलिंग युनिट, त्याचबरोबर अचूक स्थान, वेळ, पूर्ण गतिशीलता महत्त्वाची आहे. कपलिंग निवडीचा संपूर्ण प्रणालीच्या कामावर निर्णायक प्रभाव असतो. 

बॅकलॅश-फ्री कपलिंगचे विविध प्रकार 

1. बॅकलॅश-फ्री जॉ कपलिंग 

2. लॅमिना कपलिंग 

3. मेटल बेलो कपलिंग 

4. शाफ्ट एन्कोडर कपलिंग

 

याच्या डिझाइनमुळे बॅकलॅश-फ्री जॉ कपलिंग (चित्र क्र. 2) अक्षीय, कोनीय आणि रेडियल विस्थापन (डिस्प्लेसमेंट) शोषण्यास सक्षम असते. केवळ स्पायडर दबावाखाली येत असल्याने ही कपलिंग दीर्घ ऑपरेशन काळानंतरही बॅकलॅशरहित राहील, हे सुनिश्चित केले जाते.

 

कपलिंगद्वारा जोडण्यात आलेल्या दोन फिरणाऱ्या शाफ्टमधील चुकीच्या संरेखनाचा दबाव स्पायडर (चित्र क्र. 3) सहन करते. हब जॉज आणि स्पायडरच्या दातांच्या पृष्ठभागाच्या दरम्यान असलेल्या काटेकोर टॉलरन्समुळे कपलिंग बॅकलॅशपासून मुक्त असते. पूर्व तणावाखाली बसविलेल्या स्पायडरच्या सरळ स्प्लाइनमुळे पृष्ठीय दाब कमी होतो आणि त्याचा परिणाम म्हणून कपलिंग प्रणालीमध्ये उच्च कडकपणा मिळतो. लवचीक दात चुकीच्या संरेखनाची भरपाई करतात. त्यांना एका मध्यवर्ती वेबद्वारे आतील व्यासामध्ये रेडियल आधार दिला जातो. यामुळे उच्च प्रवेग किंवा उच्च गती असली, तरीही अत्याधिक अंतर्गत किंवा बाह्य विरूपण (डीफॉर्मेशन) होत नाही. सफाईदार ऑपरेशन आणि दीर्घ सेवा आयुर्मानासाठी हे आवश्यक आहे. स्पायडरवर एका आड एक बसविलेल्या पेग्जमुळे संपूर्ण पृष्ठभागाला त्याचा स्पर्श होण्याचे टळते.

 

 

स्पायडर या कपलिंगमधल्या लवचीक घटकाद्वारे कपलिंगची टॉर्क प्रसारणक्षमता निश्चित केली जाते. स्पायडरची कठीणता (हार्डनेस) जितकी जास्त, तितके टॉर्कचे पारेषण अधिक अचूक होते आणि स्पायडरचा कडकपणादेखील वाढतो. स्पायडरचा कठीणपणा जसा कमी होतो, तशी त्याची विस्थापनांसाठी नुकसान भरपाई करण्याची आणि अवमंदन करण्याची क्षमता वाढते.

 

 

तापमान : -50° ते 120°C 

मटेरियल : पॉलियुरिथीन, हायट्रेल 

टॉर्क : 5850 Nm पर्यंत

 

अॅसेम्ब्लीसह कनेक्टिंग घटकांच्या भिन्न टॉलरन्समुळे किंवा तापमानातील फरकांमुळे शाफ्टची लांबी बदलल्यामुळे अक्षीय (अॅक्शियल) विस्थापन (चित्र क्र. 4) होऊ शकते. शाफ्ट बेअरिंग सहसा मोठ्या प्रमाणात अक्षीय दिशेने ताणले जाऊ शकत नाहीत. या अक्षीय विस्थापनाची भरपाई करणे आणि प्रतिक्रिया शक्ती कमी ठेवणे हे कपलिंगचे कार्य आहे. कोनीय (अँग्युलर) विस्थापनाच्या बाबतीत काही प्रमाणात हे विस्थापन विस्तृत पुनर्संचयित शक्ती निर्माण न करता कपलिंगद्वारे शोषले जाऊ शकते. शाफ्टच्या एकमेकांकडे होणाऱ्या समांतर विस्थापनामुळे अरीय (रेडियल) विस्थापन होते. समांतर विस्थापन, विविध स्तरांवर पॉवर पॅक चढविण्यामुळे किंवा सेंटरिंगवरच्या भिन्न टॉलरन्समुळे होते. बॅकलॅश-फ्री जॉ कपलिंग हे विस्थापन सहन करू शकते.

 

उपयोग : मुख्य स्पिंडल कंट्रोल, पोझिशनिंग टेक्नॉलॉजी (चित्र क्र. 5), बॉल स्क्रू, मापन आणि चाचणी तंत्रज्ञान, लघु ड्राइव्ह

 

 

या प्रकारात वाकण्यात मऊ असलेला टॉर्शनली कडक स्टील लॅमिनाचा (चित्र क्र. 6) एक सेट, अक्षीय, कोनीय आणि अरीय शाफ्ट विस्थापन शोषतो. 

तापमान : -30° ते 200°C 

लॅमिना मटेरियल : स्टेनलेस स्टील 

टॉर्क : 2000 Nm पर्यंत 

उपयोग : गिअर बॉक्स, पोझिशनिंग टेक्नॉलॉजी, मापन आणि चाचणी तंत्रज्ञान, लघु ड्राइव्ह

 

या प्रकारात (चित्र क्र. 7) धातुचा बेलो उत्तमप्रकारे शाफ्टचे अक्षीय, कोनीय आणि अरीय विस्थापन शोषतो आणि त्याचवेळी त्याचा भौमितिक आकार उच्च टॉर्शनल कडकपणा आणि कमी इनर्शियाच्या मास मोमेंटला अनुमती देतो. हे अत्यंत गतिशील सायक्लिक ड्युटी अॅप्लिकेशनमध्ये तसेच अती उच्च परिभ्रमण गतीवर वापरले जाऊ शकते. याच्या अॅप्लिकेशनची मुख्य रेंज म्हणजे दोन्ही पोझिशनिंग ड्राइव्ह आहेत. उदाहरणार्थ, भरपूर उतार असलेले बॉल स्पिंडल आणि इंडेक्सिंग टेबल किंवा लहान गिअर गुणोत्तर असलेले प्लॅनेटरी आणि वर्म गिअर.

 

तापमान : -30° ते 200°C 

मटेरियल : स्टेनलेस स्टील 

टॉर्क : 600 Nm पर्यंत 

उपयोग : पोझिशनिंग ड्राइव्ह, बॉल स्पिंडल, इंडेक्सिंग टेबल, प्लॅनेटरी आणि वर्म गिअर

 

या कपलिंगमध्ये (चित्र क्र. 8) तीन भाग आहेत. हेदेखील बॅकलॅश-फ्री आणि टॉर्शनला कडक आहे. मापन आणि नियंत्रण तंत्रज्ञानाच्या मागण्यांबरहुकुम हे तीन भागात बनलेले बॅकलॅशपासून मुक्त आणि टॉर्शनच्या दृष्टीने कडक असे कपलिंग खास विकसित केलेले आहेत. त्याची अक्षीय प्लग इन क्षमता हबच्या भूमितीसह एकत्रित केल्याने एक सहजपणे जुळणी (अॅसेम्बल) करता येणारी लहान परिमाणांची कपलिंग प्रणाली निर्माण होते. स्पेसरसाठी वापरलेले मटेरियल उच्च तापमानास प्रतिरोधक असते आणि त्यामुळे अगदी 160° C तापमानापर्यंत कपलिंग सिस्टिमचे गुणधर्म बहुतांशी सातत्यपूर्ण असल्याचे सुनिश्चित केले जाते .

 

मापन आणि नियंत्रण तंत्रज्ञानामध्ये पुन्हा पुन्हा तीच स्थिती अचूकपणे मिळविणे महत्त्वाचे असते आणि त्यासाठी कपलिंगच्या टॉर्शन स्प्रिंगचा कडकपणा उच्च असणे आवश्यक असते. त्याचवेळी जवळच्या यंत्रभागांवर ताण निर्माण करणारी बले उद्भवू न देता कपलिंगला विस्थापनाची भरपाई करावी लागते.

 

तापमान : -40° ते 160°C 

स्पेसर मटेरियल : पीक 

टॉर्क : 1.0 Nm पर्यंत

 

• मध्यम वेग

• कमी इनर्शिया

• उच्च अचूकता

• कमी कडकपणा

 

कंपनांचे अवमंदन करणारी आणि बॅकलॅश-फी जॉ कपलिंग वापरणे, ही मुख्य स्पिंडलसाठी नेहमीच प्रथम पसंती असते. त्यांचे क्लॅम्पिंग रिंग हब्ज 50 मीटर/सेकंदपर्यंतच्या परिघीय गतीसाठी योग्य असतात. जर याहून अधिक गती असेल तर विशेषतः स्टब स्पिंडलसाठी विशेष जॉ कपलिंग तयार केली जातात आणि 80 मीटर/सेकंद आणि त्याहून अधिक परिघीय वेगावरही ती चालू शकतात. जर उच्च टॉर्शनल कडकपणा आवश्यक असेल, तर लॅमिना कपलिंग किंवा धातूपासून बनविलेल्या बेलो कपलिंगची शिफारस केली जाते.

 

सरासरी i ≥ 7 इतक्या ट्रान्स्मिशन गुणोत्तरासाठी विश्वासार्ह आणि बॅकलॅश-फी जॉ कपलिंगची शिफारस केली जाते. त्यांच्या अक्षीय प्लग इन करण्याच्या क्षमतेमुळे एक सोपी, अगदी डोळे झाकूनसुद्धा करता येण्यासारखी जुळणी सहजपणे होऊ शकते. ही कपलिंग 80°C तापमानापर्यंत योग्य असतात. कमी गुणोत्तरासाठी (i < 7) लॅमिना कपलिंग किंवा धातूपासून बनविलेल्या बेलो कपलिंगची शिफारस केली जाते. उच्च तापमानावर कायम टिकणारा टॉर्शनल कडकपणा हे या दोन्ही प्रकारच्या कपलिंगचे वैशिष्ट्य आहे.

 

 

 

आनंद देवधर यांत्रिकी अभियंते असून त्यांनी मार्केटिंगमध्ये MBA केले आहे. त्यांना या क्षेत्रातील जवळपास 27 वर्षांचा अनुभव आहे. सध्या ते केटीआर कपलिंग्ज इंडिया प्रा. लि. कंपनीमध्ये विक्री विभागाचे व्यवस्थापक आहेत.