فرآیند انتقال قدرت و روش های انجام آن
«انتقال قدرت»، حرکت انرژی از محل تولید به محلی است که این قدرت برای انجام کار مفید مورد استفاده قرار می‌گیرد. «قدرت» منتقل‌شده، بر مبنای انرژی در واحد زمان تعریف می‌شود.
در حال حاضر، از چهار روش اصلی برای انجام فرآیند انتقال قدرت استفاده می‌شود که عبارتند از:
- انتقال قدرت مکانیکی
- انتقال قدرت الکتریکی
- انتقال قدرت هیدرولیک
- انتقال قدرت بادی
هیچکدام از این روش‌ها، دارای برتری بر سایر روش‌ها نیستند. بلکه هرکدام در شرایط خاصی کاربرد دارند. در این مطلب، سعی در تشریح انواع روش‌های موجود برای انتقال قدرت مکانیکی، شرایط استفاده از هرکدام و مزایا و معایب هر روش داشته‌ایم.
۱. انتقال با چرخ‌دنده
انتقال قدرت با چرخ‌دنده، رایج‌روش انتقال قدرت مکانیکی است. ویژگی‌های انتقال قدرت در این روش، دقت بیشتر، کارآیی بالاتر، ساختار فشرده‌تر، عملیات پایاتر و طول خدمت بیشتر است. براساس استانداردهای مختلفی موجود، انتقال قدرت مکانیکی با استفاده از چرخ‌دنده‌ها می‌تواند به انواع مختلفی تقسیم شود.
مزایا:
- ساختار فشرده، مناسب برای انتقال قدرت در فواصل کوتاه
- پشتیبانی از طیف گسترده‌ی سرعت و قدرت پیرامونی
- نرخ انتقال دقیق، پایا و کارآ
- قابلیت اتکای بالاتر و طول عمر بیشتر
- از این روش برای انتقال قدرت بین دو محور موازی، دو محور متقاطع با هر زاویه‌ای، و دو محور چسبیده به هم با هر زاویه‌ای، استفاده می‌شود.
معایب:
- نیاز به دقت فراوان در فرآیند تولید و نصب و هزینه‌های بالای هرکدام
- این روش برای انتقال قدرت بین دو محور با فاصله‌ی نسبتا زیاد از هم، مناسب نیست.
- عدم امکان جلوگیری از انتقال بیش از حد قدرت (Overload)
۲. انتقال با پیچ توربو (توربین)
این روش از انتقال قدرت مکانیکی، برای انتقال بین دو محور با فواصل عمودی و غیر متقاطع مناسب است.
مزایا:
- نرخ انتقال قدرت زیاد
- ساختار فشرده
معایب:
- نیروی محوری زیاد
- امکان بالای افزایش حرارت
- کارآيی پایین
- انتقال تک‌جهت
۳. انتقال با استفاده از تسمه
یکی دیگر از روش‌های انتقال قدرت مکانیکی، انتقال با استفاده از یک تسمه‌ی منعطف است که به دور یک پولی سفت شده است. این کار برای ایجاد حرکت یا انتقال قدرت انجام می‌گیرد.
برای پیاده‌سازی این فرآیند، نیاز به یک چرخ حرکت‌دهنده (Driver)، یک چرخ حرکت‌کننده (Driven) و یک تسمه‌ی منعطف داریم که دور این دو چرخ سفت شده است. نوع تسمه، براساس شکل مقطعی، به سه دسته تقسیم می‌شود: تسمه‌ی صاف (مسطح)، تسمه‌ی وی و تسمه‌ی مخصوص.
مزایا:
- قابل استفاده در مواردی که فاصله‌ی مرکزی بین دو شَفت، زیاد است.
- با توجه به انعطاف‌پذیری تسمه، امکان کاهش تاثیرات و لرزش‌ها در این روش انتقال قدرت وجود دارد.
- در این روش، تسمه در صورت انتقال بیش از حد از کار می‌افتد و از آسیب به سایر بخش‌ها جلوگیری می‌کند.
- ساختار ساده و هزینه‌ی پایینتر
معایب:
- ابعاد بیرونی انتقال، بزرگ هستند.
- نیاز به استفاده از دستگاه‌ّهای تنش‌زدایی
- نمی‌توان نرخ چرخش را به صورت دقیق تضمین کرد
- تسمه‌ها، چرخه‌ی عمر نسبتا کوتاهی دارند
- کارآیی فرآیند انتقال قدرت در این روش، پایین است.
۴. انتقال با استفاده از زنجیر
در انتقال قدرت با استفاده از زنجیر، حرکت و قدرت یک چرخ‌دنده‌ی حرکت‌دهنده که دارای یک شکل دندانه‌ای خاص است، با استفاده از یک زنجیر، به یک چرخ‌دنده‌ی حرکت‌کننده با شکل دندانه‌ای خاص، منتقل می‌شود.
مزایا:
در مقایسه با انتقال با تسمه، این روش دارای مزایای زیر است:
- چرخش بدون نوسان (نسبت به انتقال با تسمه)
- نرخ انتقال متوسط دقیق
- عملیات پایا
- کارآیی بالا
- قدرت منتقل‌شده، بالا است، ظرفیت تحمل overload بیشتر است و در مقایسه با انتقال قدرت با تسمه، در شرایط مشابه، اندازه‌ی کوچکتری از ابزار مورد نیاز است.
- فشار اعمال‌شده روی شَفت کمتر است
- امکان استفاده در محیط‌های نامناسب، مثل دمای بالا، رطوبت زیاد، غبار و آلودگی
در مقایسه با انتقال با چرخ‌دنده، این روش دارای مزایای زیر است:
- احتیاجات تولیدی و نصب کمتر
- وقتی فاصله‌ی انتقال بیشتر است، ساختار مورد نیاز همچنان ساده است
معایب:
- فقط برای انقال قدرت بین دو شَفت موازی مورد استفاده قرار می‌گیرد
- هزینه‌ی بالا
- پایایی پایین فرآیند انتقال
- لرزه‌ها و شوک‌های اضافی در حین فرآیند تولید می‌شود
- سرعت نسبتا پایین انتقال
۵. انتقال با استفاده از رشته‌چرخ
وقتی در فرآیند انتقال قدرت، بیش از دو چرخ‌دنده درگیر باشند، از روش انتقال با رشته‌چرخ استفاده شده است. با توجه به اینکه آیا در رشته‌چرخ، حرکت محوری وجود دارد یا نه، انتقال چرخ‌دنده می‌تواند به دو دسته‌ی انتقال چرخ‌دنده‌ای معمولی یا انتقال چرخ‌دنده‌ای ستاره‌ای تقسیم شود.
ویژگی‌های انتقال با رشته‌چرخ عبارتند از:
- مناسب برای انتقال بین دو محور با فاصله‌ی بسیار زیاد
- قابلیت استفاده برای انتقال قدرت با سرعت‌های متغیر
- امکان رسیدن به نرخ چرخش‌های بالا
- امکان استفاده از ترکیبی از حرکت‌های مختلف
