اتصال دو قطعه به همدیگر و انتقال نیرو از یک وسیله به‌وسیلهٔ دیگری شفت نام دارد. این وسیلهٔ مهم یکی از عناصر مکانیکی است که کاربرد گسترده‌ای دارد. در ادامه این مقاله به معرفی شفت‌ها و انواع مختلف آن در صنعت می‌پردازیم. تا انتهای مقاله همراه ما باشید.
فهرست مطالب
شفت (shaft) چیست؟
شفت یک قطعهٔ فولادی است که باهدف انتقال گشتاور، توان و نیرو از یک قطعه به قطعهٔ دیگر استفاده می‌شود. این عضو تحت‌تأثیر تنش کششی، خمشی و پیچشی قرار دارد. شافت از لحاظ ظاهر به میله فلزی شبیه است و بسته به نوع محصول و کاربردی که برای آن در نظر گرفته شده، در سایزها و انواع مختلفی تولید می‌شود. شافت می‌تواند به‌صورت جزئی از دستگاه و یا عضو جدا از دستگاه بکار برده شود. شفت‌ها باید بسیار دقیق و سنگ خورده باشند تا بلبرینگ به‌راحتی روی آنها حرکت کند. میزان سخت‌کاری سطحی در شافت‌ها بسیار مهم است. اگر سطح آنها ساییده شده باشد، دقت و کیفیت حرکت بلبرینگ بر روی آنها نیز کم خواهد شد. سخت‌کاری سطحی را به این دلیل انجام می‌دهند که از سایش سطح شفت جلوگیری شود.
انواع شفت
به‌طورکلی شفت‌ها دارای انواع مختلفی هستند که می‌توان به شفت توخالی، شفت توپر، شفت ماشین اشاره کرد. انتخاب انواع شافت به نوع کاربرد، نیروی موردنیاز، وزن، جنس و قیمت آن بستگی دارد.
شفت توپر Solid Shaft
شفت‌های توپر یکی از معروف‌ترین شفت‌ها هستند. افراد در طول روز از وسایلی که دارای این نوع شفت هستند، سروکار دارند. در لوازم‌خانگی در ساختار موتور پنکه‌ها، موتور دستگاه‌های آسیاب از شفت توپر استفاده شده است. شفت‌های توپر در برابر خم‌شدن مقاومت بیشتری دارند.
شفت توخالی Hollow Shaft
امروزه از شفت‌های توخالی یا هالو شافت‌ها در کاربردهای بیشتری استفاده می‌کنند. ساختار ظاهری این نوع شفت‌ها برخلاف شفت‌های توپر، خالی است. این نوع شفت‌ها گشتاور بیشتری را انتقال می‌دهند، یعنی شافت‌های توخالی، نیروی بیشتری نسبت به شافت‌های توپر منتقل نمی‌کنند؛ اما میزان نیرو نسبت به وزنشان بیشتر خواهد بود. همچنین اینرسی شافت‌های توخالی بسیار کمتر از نوع توپر است. از شفت‌های توخالی در تجهیزات پزشکی، مخصوصاً ارتوپدی، در ساختار موتورهای دریل‌های ارتوپدی استفاده می‌کنند.
شفت‌های توخالی، فضای بهره‌برداری بیشتری را برای طراحان فراهم می‌کنند، به عبارتی دیگر یک کانالی در داخل آن ایجاد می‌شود که می‌توان از آن برای طراحی‌های بهتر و دقیق‌تر بهره برد.
توجه کنید که ساخت و تولید شافت‌های توخالی پرهزینه‌تر از تولید و ساخت شافت‌های توپر است.
شفت ماشین
این نوع از شفت‌ها در داخل قسمتی از ماشین‌ها قرار گرفته‌اند و جز لاینفک ماشین هستند به‌عنوان‌مثال میل‌لنگ در موتور خودرو یک شفت ماشین است.
انواع شفت از لحاظ جنس
شفت فولادی
این نوع شفت‌ها به‌صورت میل‌گرد فولادی بوده و جنسشان معمولاً از کربن است. از شافت فولادی در صنایع خودرو، تولید قطعات مکانیکی و… استفاده می‌شود. این شافت‌ها در جنس‌های مختلفی ازجمله آلومینیومی، استیل، برنج و… تولید و به بازار وارد شده‌اند.
شفت هارد
این نوع شافت همان شافت فلزی است که سطح آن را با لایه‌ای از جنس کروم پوشش داده‌اند که اینکار باعث می‌شود مقاومت فلز در برابر سایش و عوامل محیطی مانند خوردگی، پوسیدگی و… افزایش یابد. اغلب از شافت هارد در دستگاه‌های پرینتر سه‌بعدی و دستگاه‌های cnc استفاده می‌کنند.
شفت هارد کروم
اگر سطح فولاد ck45 را با لایهٔ ضخیم کروم بپوشانید به شافت هارد کروم می‌رسید که در برابر خوردگی و سایش مقاومت بالایی دارد. شافت هارد کروم یکی از شافت‌های رایج است که به‌عنوان شفت راهنمای خطی کاربرد دارد. بسته به ضخامت پوشش‌دهی، شفت‌های هارد کروم را به دو دستۀ معمولی و سخت تقسیم‌بندی می‌کنند. به طور عمومی قطر این شافت‌ها تا 200 میلی می‌رسد. از شافت‌های هارد کروم معمولاً در ساخت پیستون جک هیدرولیک، صنایع نظامی، صنایع خودروسازی، وسایل کشاورزی و ماشین‌سازی استفاده می‌شود.
کاربردهای شفت
- استفاده در الکتروموتورها: یکی از موارد استفاده از شفت‌ها در صنعت، در طراحی و تولید الکتروموتور است. بخش مهمی از موتور، شفت‌ها هستند که به‌عنوان یک اتصال میان تبدیل انرژی مکانیکی بین موتور و دستگاه پشتیبانی قطعات چرخشی، انتقال گشتاور و تعیین موقعیت نسبی قطعات چرخشی به استاتور کار می‌کند. هم در کاربردهای صنعتی و هم در وسایلی که ممکن است در اطراف خانه پیدا کنید، از شافت‌ها استفاده می‌شود.
- · استفاده در موتورهای الکتریکی: بخش مهمی از یک موتور الکتریکی، شافت‌ها محسوب می‌شوند. دلیلی که از شفت‌ها استفاده می‌شود این است که نیروی محرکی که به‌وسیله سروو موتور تولید می‌شود، به سازه‌ای که به آن متصل است انتقال یابد. به دلیل استفاده از شفت‌ها در موتورهای الکتریکی این امکان را فراهم می‌کنید که تعیین موقعیت نسبی قطعه‌های چرخشی فراهم شود. علاوه بر این، این قطعه وظایف دیگری همچون پشتیبانی ابزارهای چرخشی، تعیین موقعیت نسبی آنها و نیز انتقال گشتاور را هم بر عهده دارد.
- استفاده در گیربکس صنعتی: گشتاور و نیرویی که به‌وسیله موتور تولید می‌شود، با استفاده از گشتاور به گیربکس انتقال داده می‌شود. گیربکس‌ها دارای یک ورودی و یک خروجی هستند که هر یک شامل یک شافت می‌شوند. شفت ورودی موتور الکتریکی وصل شده و نیرو را به شافت خروجی منتقل می‌کند. شافت خروجی نیز متناسب با چرخ‌دنده‌های گیربکس و نسبت آنها، با سرعت‌های مختلفی می‌چرخد.
- استفاده در صنعت خودروسازی: در خودروها به‌وسیله یک جفت شفت درایو کوتاه، نیرو از دیفرانسیل مرکزی به چرخ‌ها منتقل می‌شود. به عبارتی بدون وجود شفت هرگز نیروی چرخشی به چرخ‌ها انتقال پیدا نمی‌کند. همین دلیل باعث شده که شفت‌ها در صنعت خودروسازی نقش مهمی داشته باشند. خودرو فرقی نمی‌کند برقی باشد یا سوخت فسیلی، هر زمان که بحث نیروی چرخشی و چرخ وجود داشته باشد همچنان به آن نیاز پیدا می‌کنید. از دیگر شفت‌هایی که در خودروها استفاده می‌شود، نیم شفت است. نیم شفت در اتومبیل‌هایی که دیفرانسیل عقب را به چرخ جلو متصل کرده و باعث چرخش چرخ‌ها شده، استفاده می‌شود. در این مدل از خودروها، زمانی که وسیله نقلیه در حالت ثابت قرار گیرد، شفت هم در همان حالت قرار گرفته و هیچ چرخشی نخواهد داشت. به طور معمول شفت‌ها در خودروها باید دارای وزن کم و استحکام بالایی باشند. به‌خاطر این که وزن بالای شفت‌ها در خودرو عملکرد آنها را کاهش داده و تأثیر کاملاً منفی در آن دارند؛ بنابراین در هنگام ساختن چنین خودرویی باید از آلیاژی استفاده کرد که هم استقامت بالا و هم وزن بسیار کمتری داشته باشد.
- استفاده در کوادکوپتر و یا پهپادها: شفت‌ها در کوادکوپترها و یا پهپادها نیز کاربرد بسیاری دارند. بهتر است بدانید که شفت‌ها در کدام قسمت از کوادکوپترها و یا پهپادها استفاده می‌شوند. ازآنجاکه می‌دانید کوادکوپترها دارای 4 موتور بسیار قوی هستند تا آنها را به سمت بالا و در جهت‌های متفاوت هدایت کنند.این موتورها باید دارای قدرت بسیار بالایی باشند تا بتوانند با نیروی چرخشی بر نیروی گرانشی چیره شده و بر آنها غلبه کنند. فقط در چنین حالتی پهپادها می‌توانند پرواز کنند. برای این منظور باید از شفت‌ها در موتور پهپادها استفاده شود تا بتواند بدون مشکلی به پرواز درآید.
از کاربردهای دیگر شفت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- در صنعت تولید ساعت
- در صنعت کاغذ
- در درایوهای پمپ
- در راه‌آهن مانند لوکوموتیو و …
- انواع سیستم‌های نوار نقاله
- صنعت جرثقیل و بالابر
مزایای شفت یا شافت
- کمتر گیرکردن سیستم‌های شافت
- بالابودن اینرسی
- بالابودن قدرت پیچش
- بسیار مقاوم و قوی
- نیاز کمتر به استفاده مواد در محورهای توخالی
- دارای وزن کمتر شافت‌های توخالی نسبت به شافت‌های جامد
- نگهداری و تعمیر کمتری نسبت به سیستم‌های زنجیره‌ای
معایب شفت یا شافت
- ازدست‌دادن توان با کوپلینگ شل
- ارتعاش شافت‌ها در زمان چرخش
- تولید صدای ثابت در شفت‌ها
- هزینهٔ بالای ساخت و نگهداری شافت‌ها
- دشوار و سخت بودن فرایند تولید شفت‌ها
- طولانی‌بودن طول مدت توقف به دلیل مشکلات مکانیکی
- کاهش سرعت در شافت‌ها به دلیل استفاده از کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیر
- آسان نبودن تغییر سرعت شفت‌ها
- نیاز به مدت‌زمان زیاد برای تعمیر شفت‌ها
در نتیجه این مقاله درباره شفت‌ها و کاربردهای آن اطلاعاتی در اختیارتان قرارداد. شما می‌توانید در صورت نیاز به مشاوره خرید قطعات صنعتی و ارتباط با کارشناسان متخصص بازرگانی نیلویی می‌توانید از طریق صفحه تماس با ما اقدام کنید.
