Skaftär kritiska komponenter i mekaniska system, och fungerar som ryggraden som stödjer alla transmissionselement samtidigt som de överför vridmoment och lagerböjmoment. Utformningen av en axel måste inte bara fokusera på dess individuella egenskaper utan också beakta dess integration med den övergripande strukturen av axelsystemet. Beroende på vilken typ av belastning som upplevs under rörelse och kraftöverföring, kan axlar kategoriseras i spindlar, drivaxlar och roterande axlar. De kan också klassificeras baserat på sin axelform i raka axlar, excentriska axlar, vevaxlar och flexibla axlar.
Spindlar
1. Fast spindel
Denna typ av spindel tål bara böjmoment medan den förblir stationär. Dess enkla struktur och goda styvhet gör den idealisk för applikationer som cykelaxlar.
2. Roterande spindel
Till skillnad från fasta spindlar har roterande spindlar även böjmoment när de är i rörelse. De finns vanligtvis i tåghjulsaxlar.
Drivaxel
Drivaxlar är utformade för att överföra vridmoment och är vanligtvis längre på grund av höga rotationshastigheter. För att förhindra allvarliga vibrationer orsakade av centrifugalkrafter är drivaxelns massa jämnt fördelad längs dess omkrets. Moderna drivaxlar använder ofta ihåliga konstruktioner, som ger högre kritiska hastigheter jämfört med solida axlar, vilket gör dem säkrare och mer materialeffektiva. Till exempel är drivaxlar för fordon vanligtvis gjorda av jämnt tjocka stålplåtar, medan tunga fordon ofta använder sömlösa stålrör.
Roterande axel
Roterande axlar är unika genom att de tål både böj- och vridmoment, vilket gör dem till en av de vanligaste komponenterna i mekanisk utrustning.
Rak skaft
Raka axlar har en linjär axel och kan kategoriseras i optiska och stegvisa axlar. Staight shats är vanligtvis smutsiga, men kan utformas för att ihåliga för att minska vikten samtidigt som styvhet och vridningsstabilitet bibehålls.
1.Optiskt skaft
Enkla i formen och lätta att tillverka, dessa axlar används främst för transmission.
2. Steget skaft
En axel med trappstegsformad längsgående tvärsektion benämns trappstegsaxel. Denna design underlättar installation och placering av komponenter, vilket leder till effektivare lastfördelning. Även om dess form liknar en balk med enhetlig styrka, har den flera punkter med spänningskoncentration. På grund av dessa egenskaper används stegade axlar i stor utsträckning i olika transmissionstillämpningar.
3.Kamaxel
Kamaxeln är en kritisk komponent i kolvmotorer. I fyrtaktsmotorer arbetar kamaxeln vanligtvis med halva hastigheten av vevaxeln, men den bibehåller fortfarande en hög rotationshastighet och måste tåla ett betydande vridmoment. Som ett resultat ställer utformningen av kamaxeln höga krav på dess styrka och stödförmåga.
Kamaxlar är vanligtvis gjorda av specialiserat gjutjärn, även om vissa är tillverkade av smidda material för ökad hållbarhet. Utformningen av kamaxeln spelar en avgörande roll i den övergripande motorarkitekturen.
4.Splineaxel
Spline-axlar är uppkallade efter sitt distinkta utseende, med längsgående kilspår på ytan. Dessa kilspår tillåter roterande komponenter monterade på axeln för att bibehålla synkroniserad rotation. Utöver denna rotationsförmåga möjliggör splineaxlar också axiell rörelse, med vissa konstruktioner som innehåller tillförlitliga låsmekanismer för tillämpningar i broms- och styrsystem.
En annan variant är teleskopskaftet som består av inner- och ytterrör. Ytterröret har invändiga tänder, medan innerröret har yttre tänder, vilket gör att de passar ihop sömlöst. Denna design överför inte bara roterande vridmoment utan ger också möjligheten att sträcka sig och dra ihop sig i längd, vilket gör den idealisk för användning i transmissionsväxlingsmekanismer.
5.Kugghjulsaxel
När avståndet från kugghjulets dedendumcirkel till botten av kilspåren är minimalt är växeln och axeln integrerade i en enda enhet, känd som en kuggaxel. Denna mekaniska komponent stöder roterande delar och arbetar tillsammans med dem för att överföra rörelse, vridmoment eller böjmoment.
6.Snäckskaft
En maskaxel är vanligtvis konstruerad som en enda enhet som integrerar både masken och axeln.
7.Ihåligt skaft
En axel designad med ett ihåligt centrum är känt som ett ihåligt skaft. Vid överföring av vridmoment upplever det yttre lagret av en ihålig axel den högsta skjuvspänningen, vilket möjliggör effektivare materialanvändning. Under förhållanden där böjmomentet för ihåliga och solida axlar är lika, minskar ihåliga axlar vikten avsevärt utan att kompromissa med prestanda.
Vevaxel
En vevaxel är en kritisk komponent i en motor, vanligtvis gjord av kolkonstruktionsstål eller segjärn. Den har två nyckelsektioner: huvudtappen och vevstångstappen. Huvudaxeltappen är monterad på motorblocket medan vevstångstappen ansluter till vevstakens stora ände. Den lilla änden av vevstaken är kopplad till kolven i cylindern och bildar en klassisk vev-slider-mekanism.
Excentriskt skaft
En excentrisk axel definieras som en axel med en axel som inte är i linje med dess centrum. Till skillnad från vanliga axlar, som i första hand underlättar rotation av komponenter, kan excentriska axlar överföra både rotation och varv. För att justera centrumavståndet mellan axlar, används vanligtvis excentriska axlar i de plana länkmekanismerna, såsom kilremsdrivsystem.
Flexibelt skaft
Flexibla axlar är främst designade för att överföra vridmoment och rörelse. På grund av sin betydligt lägre böjstyvhet jämfört med sin vridstyvhet kan flexibla axlar enkelt navigera runt olika hinder, vilket möjliggör långdistansöverföring mellan primärkraften och arbetsmaskinen.
Dessa axlar underlättar rörelseöverföring mellan två axlar som har relativ rörelse utan behov av ytterligare mellanliggande transmissionsanordningar, vilket gör dem idealiska för långdistansapplikationer. Deras enkla design och låga kostnad bidrar till deras popularitet i olika mekaniska system. Dessutom hjälper flexibla skaft att absorbera stötar och vibrationer, vilket förbättrar den totala prestandan.
Vanliga applikationer inkluderar handhållna elverktyg, vissa transmissionssystem i verktygsmaskiner, vägmätare och fjärrkontrollenheter.
1.Power-Typ flexibelt skaft
Böjliga axlar av krafttyp har en fast anslutning vid den mjuka axelleden, utrustad med en glidhylsa i slangkopplingen. Dessa axlar är i första hand konstruerade för vridmomentöverföring. Ett grundläggande krav för flexibla axlar av krafttyp är tillräcklig vridstyvhet. Vanligtvis inkluderar dessa axlar anti-backmekanismer för att säkerställa enkelriktad transmission. Det yttre lagret är konstruerat med en ståltråd med större diameter, och vissa konstruktioner inkluderar inte en kärnstång, vilket förbättrar både slitstyrka och flexibilitet.
2. Flexibelt skaft av kontrolltyp
Flexibla axlar av kontrolltyp är i första hand konstruerade för rörelseöverföring. Vridmomentet de överför används huvudsakligen för att övervinna det friktionsvridmoment som genereras mellan trådens flexibla axel och slangen. Förutom att ha låg böjstyvhet måste dessa axlar också ha tillräcklig vridstyvhet. Jämfört med flexibla axlar av krafttyp kännetecknas flexibla axlar av kontrolltyp av sina strukturella egenskaper, som inkluderar närvaron av en kärnstång, ett högre antal lindningslager och mindre tråddiametrar.
Struktur av flexibelt skaft
Flexibla axlar består vanligtvis av flera komponenter: flexibelt trådaxel, flexibelt skaftförband, slang och slangförband.
1.Tråd flexibelt skaft
Ett flexibelt trådskaft, även känt som ett flexibelt skaft, är konstruerat av flera lager ståltråd som är lindade tillsammans och bildar ett cirkulärt tvärsnitt. Varje lager består av flera trådar lindade samtidigt, vilket ger den en struktur som liknar en flertrådig fjäder. Det innersta lagret av tråd är lindat runt en kärnstång, med intilliggande lager lindade i motsatta riktningar. Denna design används ofta i jordbruksmaskiner.
2.Flexibel axelled
Den flexibla axelleden är utformad för att ansluta den utgående kraftaxeln till arbetskomponenterna. Det finns två anslutningstyper: fast och glidande. Den fasta typen används vanligtvis för kortare flexibla axlar eller i applikationer där böjradien förblir relativt konstant. Däremot används glidtypen när böjningsradien varierar avsevärt under drift, vilket möjliggör större rörelse inuti slangen för att ta hänsyn till längdändringar när slangen böjs.
3. Slang och slangkoppling
Slangen, även kallad en skyddsmantel, tjänar till att skydda trådens flexibla axel från kontakt med externa komponenter, vilket säkerställer operatörens säkerhet. Dessutom kan den lagra smörjmedel och förhindra att smuts kommer in. Under drift ger slangen stöd, vilket gör det flexibla skaftet lättare att hantera. Noterbart är att slangen inte roterar med den flexibla axeln under transmissionen, vilket möjliggör smidig och effektiv drift.
Att förstå axlarnas olika typer och funktioner är avgörande för ingenjörer och designers för att säkerställa optimal prestanda och tillförlitlighet i mekaniska system. Genom att välja lämplig axeltyp för specifika applikationer kan man förbättra effektiviteten och livslängden hos maskiner. För mer insikt om mekaniska komponenter och deras applikationer, håll utkik efter våra senaste uppdateringar!
Posttid: 15 oktober 2024
