चीन के थोक विक्रेता द्वारा निर्मित अनुकूलित फोर्जिंग स्टील रिड्यूसर स्प्लाइन शाफ्ट, जिसकी खूब बिक्री हो रही है।

स्प्लाइन कपलिंग के अनुप्रयोग

स्प्लाइन कपलिंग दो या दो से अधिक घटकों को जोड़ने का एक अत्यंत प्रभावी साधन है। ये कपलिंग बहुत कुशल होती हैं, क्योंकि ये रैखिक गति को घूर्णन के साथ जोड़ती हैं, और इनकी दक्षता इन्हें अनेक अनुप्रयोगों में एक पसंदीदा विकल्प बनाती है। स्प्लाइन कपलिंग की मुख्य विशेषताओं और अनुप्रयोगों के बारे में अधिक जानने के लिए आगे पढ़ें। आप इसके अनुमानित संचालन और घिसाव का भी निर्धारण कर सकेंगे। नीचे दिए गए चरणों का पालन करके आप आसानी से अपनी स्वयं की कपलिंग डिज़ाइन कर सकते हैं।

इष्टतम डिजाइन

टॉर्क संचारित करने में स्प्लाइन कपलिंग महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। इसमें एक हब और एक शाफ्ट होता है, जिन पर स्प्लाइन सतही संपर्क में होती हैं लेकिन उनकी सापेक्ष गति नहीं होती। आपस में जुड़ी होने के कारण, उनकी कोणीय गति समान होती है। घर्षण को कम करने के लिए स्प्लाइन को किसी भी प्रोफाइल में डिज़ाइन किया जा सकता है। एक-दूसरे के संपर्क में होने के कारण, भार समान रूप से वितरित नहीं होता, बल्कि एक छोटे से क्षेत्र पर केंद्रित हो जाता है, जिससे हब की सतह विकृत हो सकती है।
इष्टतम स्प्लाइन कपलिंग डिज़ाइन में कई कारकों को ध्यान में रखा जाता है, जिनमें वजन, सामग्री की विशेषताएं और प्रदर्शन संबंधी आवश्यकताएं शामिल हैं। विमानन उद्योग में, वजन एक महत्वपूर्ण डिज़ाइन कारक है। SAE और ANSI सारणियां स्प्लाइन कपलिंग की प्रदर्शन संबंधी आवश्यकताओं की गणना करते समय वजन को ध्यान में नहीं रखती हैं। एक अन्य महत्वपूर्ण कारक स्थान है। स्प्लाइन कपलिंग को तंग स्थानों में फिट करने की आवश्यकता हो सकती है, या वे अन्य विन्यास संबंधी बाधाओं के अधीन हो सकती हैं।
स्प्लाइन कपलर के इष्टतम डिज़ाइन की विशेषता विषम संख्या में दांतों का होना हो सकती है। हालांकि, यह हमेशा ऐसा नहीं होता। यदि बाहरी स्प्लाइन का बाहरी व्यास एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाता है, तो इष्टतम स्प्लाइन कपलिंग मॉडल उस अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त विकल्प नहीं हो सकता है। किसी विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए स्प्लाइन कपलिंग को अनुकूलित करने के लिए, उपयोगकर्ता को उस आकार निर्धारण विधि पर विचार करना आवश्यक हो सकता है जो उनके अनुप्रयोग के लिए सबसे उपयुक्त हो।
एक बार डिज़ाइन तैयार हो जाने के बाद, अगला चरण परिणामी स्प्लाइन कपलिंग का परीक्षण करना है। सिस्टम को डिज़ाइन संबंधी सभी बाधाओं की जाँच करनी चाहिए और यह सुनिश्चित करना चाहिए कि इसे आधुनिक विनिर्माण तकनीकों का उपयोग करके उत्पादित किया जा सकता है। परिणामी स्प्लाइन कपलिंग मॉडल को आगे के विश्लेषण के लिए एक ऑप्टिमाइज़ेशन टूल में निर्यात किया जाता है। यह विधि डिज़ाइनर को स्प्लाइन कपलिंग के डिज़ाइन में आसानी से बदलाव करने और उसका वज़न कम करने में सक्षम बनाती है।
स्प्लाइन कपलिंग मॉडल 20 में स्प्लाइन कपलिंग की प्रमुख संरचनात्मक विशेषताएं शामिल हैं। एक उत्पाद मॉडल सॉफ्टवेयर प्रोग्राम 10, स्प्लाइन कपलिंग की प्रत्येक विशिष्टता के लिए डिफ़ॉल्ट मान संग्रहीत करता है। इसके बाद, प्रस्तुत आविष्कार में प्रयुक्त एल्गोरिदम के अनुसार परिणामी स्प्लाइन मॉडल की गणना की जाती है। यह सॉफ्टवेयर डिज़ाइनर को स्प्लाइन कपलिंग की त्रिज्या, मोटाई और अभिविन्यास दर्ज करने की अनुमति देता है।

विशेषताएँ

एयरो-इंजन स्प्लाइन्स का एक महत्वपूर्ण पहलू दांतों के बीच भार वितरण है। शोधकर्ताओं ने प्रायोगिक परीक्षण किए हैं और कपलिंग व्यवहार पर स्नेहन स्थितियों के प्रभाव का विश्लेषण किया है। फिर, उन्होंने स्प्लाइन कपलिंग की वास्तविक कार्य स्थितियों का अनुकरण करने के लिए रुइज़ पैरामीटर का उपयोग करते हुए एक सैद्धांतिक मॉडल तैयार किया। यह मॉडल घर्षण, मिसअलाइनमेंट और स्प्लाइन्स के प्रदर्शन से संबंधित अन्य स्थितियों के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए स्प्लाइन कपलिंग द्वारा होने वाली घिसावट क्षति की व्याख्या करता है।
स्प्लाइन कपलिंग को डिज़ाइन करने के लिए, उपयोगकर्ता सबसे पहले लोड वहन करने वाले अनुभागों के आकार निर्धारण के लिए डिज़ाइन मानदंड इनपुट करता है, जिसमें स्प्लाइन कपलिंग मॉडल 30 का बाहरी स्प्लाइन 40 भी शामिल है। फिर, उपयोगकर्ता टॉर्क मार्जिन प्रदर्शन आवश्यकता विनिर्देश निर्दिष्ट करता है, जैसे कि यील्ड लिमिट, प्लास्टिक बकलिंग और क्रीप बकलिंग। इसके बाद, सॉफ़्टवेयर प्रोग्राम स्वचालित रूप से लोड वहन करने वाले अनुभागों और शाफ़्ट के आकार और विन्यास की गणना करता है। फिर इन विनिर्देशों को मॉडल सॉफ़्टवेयर प्रोग्राम 10 में विनिर्देश मानों के रूप में दर्ज किया जाता है।
जीयूआई स्क्रीन 80 पर विभिन्न स्प्लाइन कपलिंग कॉन्फ़िगरेशन विनिर्देश इनपुट किए जाते हैं। सॉफ्टवेयर प्रोग्राम 10 विभिन्न विनिर्देशों के लिए डिफ़ॉल्ट मानों को संग्रहीत करके एक स्प्लाइन कपलिंग मॉडल उत्पन्न करता है। उपयोगकर्ता फिर इसके विभिन्न विनिर्देशों को संशोधित करके स्प्लाइन कपलिंग मॉडल में बदलाव कर सकता है। अंतिम परिणाम एक कंप्यूटर-सहायता प्राप्त डिज़ाइन होगा जो डिज़ाइनरों को उनके प्रदर्शन और डिज़ाइन विनिर्देशों के आधार पर स्प्लाइन कपलिंग को अनुकूलित करने में सक्षम बनाता है।
स्प्लाइन कपलिंग मॉडल सॉफ़्टवेयर प्रोग्राम किसी विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए स्प्लाइन कपलिंग मॉडल की वैधता का निरंतर मूल्यांकन करता है। उदाहरण के लिए, यदि कोई उपयोगकर्ता किसी पैरामीटर सिग्नल के अनुरूप डेटा मान सिग्नल दर्ज करता है, तो सॉफ़्टवेयर दर्ज किए गए सिग्नल के मान की तुलना नॉलेज बेस में मौजूद संबंधित मान से करता है। यदि मान विनिर्देशों से बाहर हैं, तो एक चेतावनी संदेश प्रदर्शित होता है। यह तुलना पूरी होने के बाद, स्प्लाइन कपलिंग मॉडल सॉफ़्टवेयर प्रोग्राम परिणामों के साथ एक रिपोर्ट प्रस्तुत करता है।
स्प्लाइन कपलिंग के डिज़ाइन को प्रभावित करने वाले विभिन्न कारकों में भार, सामग्री के गुणधर्म और प्रदर्शन संबंधी आवश्यकताएँ शामिल हैं। भार सबसे महत्वपूर्ण डिज़ाइन कारकों में से एक है, विशेष रूप से विमानन क्षेत्र में। ANSI और SAE सारणियाँ स्प्लाइन कपलिंग की भार विशेषताओं की गणना करते समय इन कारकों पर विचार नहीं करती हैं। अन्य डिज़ाइन आवश्यकताएँ भी स्प्लाइन कपलिंग के विन्यास को सीमित कर सकती हैं।

आवेदन

स्प्लाइन कपलिंग एक प्रकार का यांत्रिक जोड़ है जो दो घूर्णनशील शाफ्टों को जोड़ता है। इसके दो भाग आपस में जुड़कर भार को स्थानांतरित करते हैं। हालांकि स्प्लाइन आमतौर पर अधिक आकार के होते हैं, फिर भी उनमें थकान और स्थिर व्यवहार की समस्या हो सकती है। इन गुणों के कारण उनमें टूट-फूट भी तेजी से होती है। इसलिए, स्प्लाइन पर टूट-फूट को कम करने के लिए उचित डिजाइन और चयन अत्यंत महत्वपूर्ण है। स्प्लाइन कपलिंग के कई अनुप्रयोग हैं।
मुख्य डिज़ाइन शाफ्ट के आकार पर आधारित होता है। इससे कुंजियों के बीच उचित दूरी सुनिश्चित होती है। एक नई हॉबिंग विधि से बिना किसी रुकावट के टेपर्ड बेस बनाए जा सकते हैं, और कुंजियों का मूल अक्ष के साथ संकेंद्रित होता है। इन विशेषताओं के कारण उत्पादन दर बहुत अधिक होती है। स्प्लाइन कपलिंग के विभिन्न अनुप्रयोग कई उद्योगों में पाए जाते हैं। अधिक जानने के लिए आगे पढ़ें।
FE आधारित पद्धति घर्षण गुणांक के विकास को शामिल करके स्प्लाइन कपलिंग की घिसाव दर का अनुमान लगा सकती है। यह विधि सरल गोल-पर-सपाट ज्यामिति से फ्रेटिंग घिसाव का अनुमान लगा सकती है और इसे प्रायोगिक आंकड़ों के साथ कैलिब्रेट किया गया है। अनुमानित घिसाव दर प्रायोगिक आंकड़ों की तुलना में उचित है। स्प्लाइन कपलिंग में घर्षण का विकास स्प्लाइन की ज्यामिति पर निर्भर करता है। स्प्लाइन की स्नेहन स्थिति पर विचार करना भी महत्वपूर्ण है।
स्प्लाइन कपलिंग का उपयोग करने से बैकलैश कम होता है और जुड़े हुए घटकों का सही संरेखण सुनिश्चित होता है। शाफ्ट के स्प्लाइन वाले दांत स्प्लाइन वाले शाफ्ट से आंतरिक स्प्लाइन वाले भाग (जो कि गियर या अन्य घूर्णी उपकरण हो सकता है) में घूर्णन स्थानांतरित करते हैं। स्प्लाइन कपलिंग की मूल मजबूती और टॉर्क की आवश्यकताएं यह निर्धारित करती हैं कि किस प्रकार की स्प्लाइन कपलिंग का उपयोग किया जाना चाहिए।
स्प्लाइन रूट आमतौर पर सपाट होता है और इसके एक तरफ क्राउन होता है। क्राउन वाली स्प्लाइन में, स्प्लाइन की चौड़ाई के केंद्र में एक सममित क्राउन होता है। स्प्लाइन की लंबाई किनारों की ओर कम होने पर, दांत पतले होते जाते हैं। दांत का व्यास पिच में मापा जाता है। इसका मतलब है कि मेल स्प्लाइन में एक सपाट रूट और एक क्राउन वाली स्प्लाइन होती है।

पूर्वानुमान

घूर्णनशील मशीनों में दो शाफ्टों को जोड़ने के लिए स्पिंडल कपलिंग का उपयोग किया जाता है। ये दो भागों से मिलकर बने होते हैं जिनमें दांत होते हैं जो एक दूसरे से जुड़कर भार स्थानांतरित करते हैं। स्प्लाइन कपलिंग आमतौर पर आकार में बड़े होते हैं और स्थैतिक और थकान संबंधी व्यवहार के प्रति संवेदनशील होते हैं। घिसाव भी स्प्लाइन कपलिंग में एक आम समस्या है। इन समस्याओं से निपटने के लिए, इन कपलिंग के व्यवहार और पूर्वानुमान को समझना आवश्यक है।
स्प्लाइन-रोटर कपलिंग का गतिशील व्यवहार अक्सर स्पष्ट नहीं होता, खासकर तब जब सिस्टम रोटर के साथ एकीकृत न हो। उदाहरण के लिए, जब कोई मिसएलाइनमेंट नहीं होता, तो मुख्य प्रतिक्रिया आवृत्ति एक X-घूर्णन गति होती है। मिसएलाइनमेंट बढ़ने पर सिस्टम जटिल तरीकों से कंपन करने लगता है। इसके अलावा, जैसे-जैसे शाफ्ट की कक्षाएँ मूल बिंदु से दूर होती जाती हैं, सभी आवृत्तियों का परिमाण बढ़ता जाता है। इसलिए, शोध परिणाम रोटर सिस्टम के उचित डिज़ाइन और समस्या निवारण में उपयोगी होते हैं।
दो स्प्लाइन युग्मों के बीच तनाव-संपीड़न संबंधों का विश्लेषण करके, असंरेखित स्प्लाइन युग्मों का मॉडल प्राप्त किया जा सकता है। स्प्लाइनों का मेशिंग बल मॉडल सिस्टम के द्रव्यमान, संचारित टॉर्क और गतिशील कंपन विस्थापन का फलन है। यह मॉडल तब मान्य होता है जब गतिशील कंपन विस्थापन कम होता है। इसके अलावा, CZPT चरणबद्ध एकीकरण विधि स्थिर और उच्च दक्षता वाली है।
स्लिप वितरण, स्नेहन की स्थिति, घर्षण गुणांक और लोडिंग चक्रों पर निर्भर करता है। अनुमानित घिसाव की गहराई मापे गए मानों की सीमा के भीतर है। ये अनुमान स्लिप वितरण पर आधारित हैं। यह पद्धति हल्के स्नेहन की स्थिति में घिसाव में वृद्धि का अनुमान लगाती है, लेकिन अतिरिक्त स्नेहन की स्थिति में नहीं। स्नेहन की स्थिति और घर्षण गुणांक, स्प्लाइन के घिसाव व्यवहार को निर्धारित करने वाले प्रमुख कारक हैं।

सीएक्स द्वारा संपादित, 2023-05-25