اقتران

وصلة الشعاع ، والمعروفة أيضًا بالوصلة الحلزونية ، هي وصلة مرنة لنقل عزم الدوران بين عمودين، مع السماح بعدم المحاذاة الزاوية، والإزاحة المتوازية، وحتى الحركة المحورية لأحد العمودين بالنسبة للآخر. يعتمد هذا التصميم على قطعة واحدة من المادة، ويصبح مرنًا بإزالة جزء من المادة على طول مسار حلزوني، مما ينتج عنه شعاع مرن منحني ذو شكل حلزوني. ولأنها مصنوعة من قطعة واحدة، فإن وصلة الشعاع لا تُظهر الارتداد الموجود في بعض الوصلات متعددة القطع. ومن المزايا الأخرى لكونها وصلة مصنعة بالكامل، إمكانية دمج خصائص في المنتج النهائي مع الحفاظ على سلامة القطعة الواحدة.

تُتيح التغييرات في اتجاه الشعاع الحلزوني تغييرات في قدرات عدم المحاذاة، بالإضافة إلى خصائص أداء أخرى مثل سعة عزم الدوران وصلابة الالتواء. بل من الممكن وجود بدايات متعددة داخل نفس الحلزون.

تؤثر المادة المستخدمة في تصنيع وصلة الشعاع على أدائها ومدى ملاءمتها لتطبيقات محددة، مثل الصناعات الغذائية والطبية والفضائية. وتُصنع هذه الوصلات عادةً من سبائك الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ، ولكن يمكن أيضًا تصنيعها من الأسيتال والفولاذ الماراجينج والتيتانيوم . ومن أكثر تطبيقاتها شيوعًا تثبيت أجهزة التشفير الدورانية على الأعمدة والتحكم في الحركة في الروبوتات .

تُعرف وصلات العوارض بأسماء مختلفة حسب الصناعة. وتشمل هذه الأسماء: الوصلة المرنة، ووصلة العوارض المرنة، ووصلة الأعمدة المرنة، والوصلة المرنة، والوصلة الحلزونية، ووصلة الأعمدة.

تتمثل الفائدة الأساسية لاستخدام وصلة شعاعية مرنة لربط عمودين دوارين في تقليل الاهتزاز وأحمال رد الفعل، مما سيؤدي بدوره إلى تقليل التآكل الكلي للآلات وإطالة عمر المعدات.

• 
  وصلة شعاعية مزودة بميزات اختيارية مصنعة فيها
• 
  زيادة عدد اللفات تسمح بانحراف زاوي أكبر.

يتم استخدام وصلة شفة دبوس الجلبة من أجل محاذاة غير مثالية قليلاً للعمودين.

هذا نوع مُعدّل من وصلة الشفة المحمية. تحتوي هذه الوصلة على دبابيس وتعمل بمسامير ربط. تُستخدم جلبات مطاطية أو جلدية فوق الدبابيس. تتكون الوصلة من نصفين مختلفين في التركيب. تُثبّت الدبابيس بإحكام بواسطة صواميل على أحد النصفين، بينما تبقى حرة الحركة على النصف الآخر. تُستخدم هذه الوصلة لربط الأعمدة التي بها انحراف بسيط في التوازي، أو الزاوية، أو المحور. في هذه الوصلة، تمتص الجلبة المطاطية الصدمات والاهتزازات أثناء التشغيل. يُستخدم هذا النوع من الوصلات غالبًا لربط المحركات والآلات الكهربائية.

توجد أنواع مختلفة من وصلات السرعة الثابتة (CV): وصلة رزيبا ، وصلة كاردان المزدوجة ، ووصلة طومسون .

في هذا النوع من الوصلات، يُصنع الغلاف أو الجلبة من نصفين من الحديد الزهر، ويتم ربطهما بواسطة مسامير أو براغي من الفولاذ الطري. تتميز هذه الوصلة بإمكانية تركيبها أو فكها دون تغيير موضع العمود. تُستخدم هذه الوصلة لنقل الطاقة العالية بسرعات متوسطة.

تنقل وصلات الحجاب الحاجز عزم الدوران من القطر الخارجي للوحة المرنة إلى قطرها الداخلي، عبر البكرة أو قطعة التباعد، ثم من القطر الداخلي إلى القطر الخارجي. ويتحقق عدم المحاذاة عن طريق تشويه لوحة أو سلسلة من اللوحات من القطر الداخلي إلى القطر الخارجي.

تنقل وصلات الأقراص عزم الدوران من البرغي القائد إلى البرغي المُدار بشكل مماس على دائرة البراغي المشتركة. وينتقل عزم الدوران بين البراغي عبر سلسلة من الأقراص الرقيقة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والمُجمّعة في مجموعة. ويتم تحقيق عدم المحاذاة عن طريق تشويه المادة بين البراغي.

ينقل الوصل المرن عزم الدوران أو أي حمل آخر عبر عنصر مرن. ومن الأمثلة على ذلك الوصل المستخدم لربط معدات ركوب الأمواج (الشراع، والصاري، والمكونات الأخرى) بلوح التزلج الشراعي. ^{[ 2 ]} في مصطلحات ركوب الأمواج، يُطلق عليه عادةً اسم "المفصل العالمي"، ولكن التصاميم الحديثة تعتمد عادةً على مادة مرنة قوية، ويُفضل وصفها تقنيًا بأنها وصل مرن. يمكن أن تكون هذه الوصلات على شكل وتر أو ساعة رملية، وهي مصنوعة من مادة مرنة قوية ومتينة. في هذا التطبيق، لا ينقل الوصل عزم الدوران، بل ينقل قوة الشراع إلى اللوح، مما يُولد قوة دفع (وينتقل جزء من قوة الشراع أيضًا عبر جسم المتزلج).

تُستخدم الوصلات المرنة عادةً لنقل عزم الدوران من عمود إلى آخر عندما يكون هناك انحراف طفيف بين العمودين. وهي قادرة على استيعاب درجات متفاوتة من الانحراف تصل إلى 1.5 درجة، بالإضافة إلى بعض حالات الانحراف المتوازي. كما يمكن استخدامها لتخميد الاهتزازات أو تقليل الضوضاء. في تطبيقات الأعمدة الدوارة، تحمي الوصلة المرنة مكونات العمود القائد والعمود المُدار (مثل المحامل) من الآثار الضارة لحالات مثل انحراف الأعمدة، والاهتزازات، وأحمال الصدمات، والتمدد الحراري للأعمدة أو المكونات الأخرى.

في البداية، تنقسم الوصلات المرنة إلى مجموعتين أساسيتين: معدنية ومطاطية. تستخدم الوصلات المعدنية أجزاءً حرة الحركة تتدحرج أو تنزلق على بعضها البعض، أو أجزاءً ثابتة تنحني لتعويض أي اختلال في المحاذاة. أما الوصلات المطاطية، فتستمد مرونتها من عناصر مرنة أو بلاستيكية ثابتة تنقل عزم الدوران بين المحاور المعدنية.

وصلة التروس هي جهاز ميكانيكي لنقل عزم الدوران بين عمودين غير متوازيين . تتكون من مفصل مرن مثبت على كل عمود. ويرتبط المفصلان بواسطة عمود ثالث يُسمى المغزل.

يتكون كل مفصل من زوج تروس داخلي وخارجي بنسبة تروس 1:1 . تم تشكيل جوانب أسنان الترس الخارجي وقطره الخارجي بشكل محدب للسماح بالإزاحة الزاوية بين الترسين. ميكانيكيًا، تُعادل هذه التروس مسننات دوارة ذات أشكال معدلة. وتُسمى تروسًا نظرًا لكبر حجم أسنانها نسبيًا.

تُستخدم وصلات التروس والمفاصل العالمية في تطبيقات متشابهة. تتميز وصلات التروس بكثافة عزم دوران أعلى من المفاصل العالمية المصممة لتناسب حيزًا محددًا، بينما تُحدث المفاصل العالمية اهتزازات أقل . ويعود الحد الأقصى لكثافة عزم الدوران في المفاصل العالمية إلى محدودية مساحة المقطع العرضي للوصلة والوصلة. تتميز أسنان التروس في وصلة التروس بوجود خلوص كبير للسماح بعدم المحاذاة الزاوية، وقد يُساهم هذا الخلوص الزائد في حدوث اهتزازات.

تقتصر وصلات التروس عمومًا على انحرافات زاوية تتراوح بين 4 و5 درجات، أي زاوية المغزل بالنسبة لمحاور الأعمدة المتصلة. أما الوصلات العالمية فهي قادرة على تحمل انحرافات أكبر.

تُستخدم وصلات التروس أحادية المفصل أيضًا لربط عمودين متحدي المحور اسميًا. في هذا التطبيق، يُطلق على الجهاز اسم وصلة تروس مرنة، أو وصلة مرنة . يسمح المفصل الأحادي بانحرافات طفيفة، مثل أخطاء التركيب وتغيرات محاذاة العمود نتيجة لظروف التشغيل. عادةً ما تقتصر هذه الأنواع من وصلات التروس على انحرافات زاوية تتراوح بين ربع درجة ونصف درجة .

يتكون وصلة الشبكة من محورين للعمود، ونابض شبكي معدني، ومجموعة غطاء مقسم. يتم نقل عزم الدوران بين محوري عمود الوصلة عبر عنصر النابض الشبكي المعدني.

تتميز وصلات الشبكة، مثل وصلات التروس المعدنية ووصلات الأقراص، بكثافة عزم دوران عالية . ومن مزاياها، مقارنةً بوصلات التروس أو وصلات الأقراص، قدرة عناصرها الزنبركية على امتصاص وتوزيع طاقة ذروة الحمل بمرور الوقت. وهذا يقلل من شدة الأحمال القصوى ويوفر بعض القدرة على تخميد الاهتزازات. أما من عيوب تصميم وصلات الشبكة، فهو محدودية قدرتها على استيعاب عدم المحاذاة. ^{[ 3 ]}

يتم تركيب وصلات عالية المرونة عندما يكون الرنين أو الاهتزاز الالتوائي مشكلة، لأنها مصممة للقضاء على مشاكل الاهتزاز الالتوائي وموازنة تأثيرات الصدمات.

تُستخدم هذه الوصلات في المنشآت التي تتطلب أنظمتها مستوى عالٍ من المرونة الالتوائية وقدرة عالية على تحمل عدم المحاذاة. يوفر هذا النوع من الوصلات تخميدًا فعالًا للاهتزازات الالتوائية، وقدرة عالية على الإزاحة، مما يحمي المحرك. كما أن تصميم الوصلات المرنة عالية المرونة يُسهّل عملية التجميع. تُعوض هذه الوصلات أيضًا إزاحات العمود (القطرية والمحورية والزاوية)، ويتم نقل عزم الدوران عن طريق القص. ^{[ 4 ]} اعتمادًا على حجم وصلة الوصلة وصلابتها، قد يكون الجزء المرن أحادي الصف أو متعدد الصفوف. ^{[ 5 ]}

تستخدم وصلات هيرث أسنانًا مدببة على طرفي عمودين متشابكين معًا لنقل عزم الدوران.

يُعرف وصل الفك أيضًا باسم وصل العنكبوت أو وصل لوفجوي.

تستخدم الوصلة المغناطيسية القوى المغناطيسية لنقل الطاقة من عمود إلى آخر دون أي تلامس، مما يسمح بفصل الوسطين تمامًا. كما تتيح هذه الوصلة إمكانية فصل منطقتين بإحكام مع استمرار نقل الطاقة الميكانيكية بينهما، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي يكون فيها منع التلوث المتبادل أمرًا بالغ الأهمية.

تتكون وصلة أولدهام من ثلاثة أقراص، أحدهما متصل بالمدخل، والآخر بالمخرج، وقرص أوسط متصل بالقرصين الأولين بواسطة لسان وأخدود . يكون اللسان والأخدود على أحد جانبي القرص الأوسط عموديًا على اللسان والأخدود على الجانب الآخر. يدور القرص الأوسط حول مركزه بنفس سرعة دوران عمودَي المدخل والمخرج، ويرسم مركزه مسارًا دائريًا، مرتين في كل دورة، حول نقطة المنتصف بين عمودَي المدخل والمخرج. غالبًا ما تُستخدم النوابض لتقليل رد فعل آلية الوصلة. من مزايا هذا النوع من الوصلات، مقارنةً بوصلتين عالميتين، صغر حجمه. سُميت الوصلة نسبةً إلى جون أولدهام الذي اخترعها في أيرلندا عام 1821، لحل مشكلة في تصميم سفينة بخارية ذات عجلات .

• 
  وصلة أولدهام، مجمعة
• 
  وصلة أولدهام، مفككة

تُستخدم وصلات المرونة بشكل شائع في وصلات التوجيه وأنظمة نقل الحركة في السيارات . وعند استخدامها في نظام نقل الحركة، تُعرف أحيانًا باسم "جيوبوس" .

تُستخدم الوصلات الصلبة عندما يكون من الضروري محاذاة الأعمدة بدقة؛ فأي انحراف في محاذاة الأعمدة سيؤثر على أداء الوصلة وعمرها الافتراضي، لأن الوصلات الصلبة لا تملك القدرة على التعويض عن هذا الانحراف. ولهذا السبب، فإن استخدامها محدود، وعادةً ما تُستخدم في التطبيقات التي تتضمن محركات رأسية.

تأتي الوصلات الصلبة ذات المشبك أو الضغط في جزأين، ويتم تركيبهما معًا حول الأعمدة لتشكيل غلاف. توفر هذه الوصلات مرونة أكبر من الوصلات ذات الأغلفة، ويمكن استخدامها مع الأعمدة المثبتة في مكانها. عادةً ما تكون كبيرة بما يكفي لمرور البراغي عبر الوصلة بالكامل إلى النصف الثاني لضمان تثبيت محكم. أما الوصلات الصلبة ذات الحواف، فهي مصممة للأحمال الثقيلة أو المعدات الصناعية. تتكون من أغلفة قصيرة محاطة بحافة عمودية. يتم وضع وصلة واحدة على كل عمود بحيث تتطابق الحافتان وجهًا لوجه. بعد ذلك، يمكن تركيب مجموعة من البراغي أو المسامير في الحافتين لتثبيتهما معًا. نظرًا لحجمها ومتانتها، يمكن استخدام الوحدات ذات الحواف لمحاذاة الأعمدة قبل توصيلها.

يتكون وصلة الجلبة من أنبوب تم تشطيب تجويفه الداخلي وفقًا للتفاوت المطلوب بناءً على حجم العمود. وبناءً على استخدام الوصلة، يتم عمل مجرى مفتاح في التجويف لنقل عزم الدوران بواسطة المفتاح. كما يتم توفير فتحتين ملولبتين لتثبيت الوصلة في مكانها.

تُعرف وصلات الأكمام أيضاً باسم وصلات الصندوق . في هذه الحالة، يتم توصيل طرفي العمود معاً بحيث يكونان متلاصقين، ويتم تغليفهما بواسطة غلاف أو كم .

تُستخدم مفاتيح غاطسة ذات رأس مخروطي لتثبيت العمودين والكم معًا (وهذا أبسط أنواع الوصلات). تُصنع هذه الوصلة من الحديد الزهر، وتتميز بسهولة تصميمها وتصنيعها. تتكون من أنبوب مجوف قطره الداخلي مساوٍ لقطر العمودين. يُركّب الأنبوب المجوف على طرفين أو أكثر من أطراف العمودين باستخدام مفتاح غاطس مخروطي. يُستخدم المفتاح والكم لنقل الطاقة من عمود إلى آخر.

القفل المخروطي هو نوع من أجهزة قفل الأعمدة بدون مفتاح ^{[ 6 ]} ، ولا يتطلب إزالة أي جزء من العمود. الفكرة الأساسية مشابهة لوصلة التثبيت، ولكن عزم الدوران يكون أقرب إلى مركز العمود. ^{[ 7 ]} يُعد القفل المخروطي بديلاً عن وصلة المفتاح المتوازي التقليدية ، حيث يمنع حدوث أي حركة زائدة نتيجة تآكل مجاري المفاتيح. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} وهو أكثر متانة من استخدام المفتاح، إذ لا تتطلب صيانته سوى أداة واحدة، كما أن دورانه المتوازن ذاتي التمركز يعني أنه يدوم لفترة أطول من الوصلة ذات المفتاح، ولكن عيبه هو ارتفاع تكلفته. ^{[ 11 ]}

وصلة مرنة مصنوعة من نابضين ملتفين عكسيًا مع محمل كروي في المنتصف، مما يسمح بنقل عزم الدوران من عمود الإدخال إلى عمود الإخراج. لا تتطلب تزييتًا للتشغيل المستمر لعدم احتوائها على مكونات داخلية. ^{[ 12 ]}