Ce este o axă?
Un arbore este practic o parte rotativă a oricărei mașini, având o secțiune transversală circulară, folosită pentru a transmite puterea de la o parte la alta sau de la o mașină generatoare de energie la o mașină de absorbție a puterii. Pentru a transmite puterea, un capăt al arborelui este conectat la sursa de alimentare, iar celălalt capăt este conectat la mașină. Arborele pot fi solide sau goale, după cum se dorește, cu arbori tubulari contribuind la reducerea greutății și oferind avantaje.
Descrierea generală a axei
Arborele este unul dintre elementele foarte importante folosite în mașini. Sunt folosite pentru a susține piesele rotative, cum ar fi scripetele și roți dințate. Acestea sunt susținute de rulmenți amplasați în carcasa rigidă a mașinii. Roțile dințate și scripetele situate pe arbori ajută la transmiterea mișcării.
Multe alte elemente rotative sunt fixate pe arbore. Arborii sunt supuși momentelor de încovoiere și torsiuni datorită forțelor de reacție ale elementelor pe care le susțin și a cuplului generat de transmisia puterii.
Arborele are întotdeauna o secțiune transversală circulară și poate fi gol sau solid. Arborii pot fi clasificați ca arbori cotiți, arbori liniari, arbori articulați sau arbori flexibili, dar arborii liniari sunt de obicei utilizați pentru a transmite puterea.
Arborii sunt de obicei proiectați ca tije cilindrice abrupte, astfel încât să aibă diametre diferite pe toată lungimea lor, deși arborii cu un diametru constant sunt ușor de produs.
Mărimea tensiunii într-un arbore treptat variază în funcție de lungimea acestuia. Arborele cu diametru uniform nu sunt potrivite pentru demontare, asamblare, întreținere, iar acești arbori creează complicații la fixarea pieselor montate pe ei, în special a rulmenților.
2
Tipul arborelui
01
arborele de transmisie
Acești arbori sunt arbori trepți utilizați pentru a transmite puterea între o sursă la o altă mașină care absoarbe puterea. Montat pe porțiunea în trepte a unui angrenaj arborelui, butuc sau scripete pentru transmiterea mișcării.
Exemple: arbori superiori, bobine, arbori contrar și toți arborii din fabrică.
imagine
02
Axa mecanică
Aceste axe sunt situate în interiorul ansamblului și fac parte integrantă din mașină.
Exemplu: arborele cotit al unui motor de mașină este un arbore de mașină.
imagine
03
arborele axului
Acești arbori susțin elemente rotative, cum ar fi roți, care pot fi montate în carcase cu rulmenți, dar arborii sunt elemente nerotative. Acestea sunt utilizate în principal în vehicule.
Exemplu: osii la mașini.
imagine
04
Ax
Acestea sunt părțile rotative ale mașinii care adăpostesc uneltele sau spațiul de lucru. Sunt arbori scurti folosiți la mașini.
Exemplu: ax într-un strung.
imagine
3
Material arborelui
De obicei, oțelul moale este materialul folosit pentru arbori. Dacă este necesară o rezistență ridicată, se folosesc oțeluri aliate, cum ar fi oțelul nichel-crom, nichel și crom-vanadiu. Sunt formate prin laminare la cald și tragere și șlefuire la rece. Materialele utilizate de obicei pentru arbori convenționali sunt oțel carbon de calitate 50C12, 50C4, 45C8, 40C8.
Materialul folosit pentru arbore ar trebui să aibă următoarele proprietăți:
Materialele trebuie să aibă o rezistență ridicată;
Materialele trebuie să aibă rezistență ridicată la uzură;
Materialele trebuie să aibă proprietăți de tratament termic;
Materialele trebuie să aibă proprietăți mecanice bune;
Materialul trebuie să aibă o sensibilitate scăzută.
4
Dimensiunea standard a arborelui
Axa mecanică
Până la 25 mm în trepte de 0,5 mm.
arborele de transmisie
Dimensiunea standard a arborelui - lungimea pasului;
25 mm până la 60 mm-5mm lungime pas;
60 mm până la 100 mm-10mm lungime pas;
110 mm până la 140 mm-15mm lungime pas;
Trepte de la 140 mm la 500 mm - 20mm.
Axele mașinii sunt disponibile în dimensiuni standard de până la 25 mm în trepte de 5 mm. Pentru puțuri, lungimile standard sunt 5m, 6m și 7m, dar în general durează 1m până la 2m.
5
stres în arbore
Tensiunea indusă în arbore este:
Efort de forfecare datorat transmiterii cuplului (cuplul datorat sarcinii de torsiune);
Tensiuni de încovoiere, care sunt de natură de compresiune sau de tracțiune, datorate forțelor care acționează asupra elementelor mecanice precum scripetele și roțile dințate și greutatea proprie a arborelui;
Tensiuni combinate cauzate de sarcinile de încovoiere și de torsiune.
Efortul de forfecare maxim admisibil al tensiunii de proiectare este:
1. Arborele are 56000kN/m2 și există loc pentru canalul de cheie.
2. Arborele este de 42000kN/m2 fără alocație pentru canal.
Efortul de încovoiere maxim admisibil este:
1. Arborele are 112000kN/m2 și există loc pentru canalul de cheie.
2. Arborele este de 84000kN/m2 fără alocație pentru canal.
6
Fabricarea arborelui
Arborele este fabricat folosind procesul de laminare la cald. Rezistența arborelui este mai mare la laminarea la rece în comparație cu laminarea la cald, dar laminarea la rece provoacă tensiuni reziduale mari care determină deformarea arborelui în timpul procesării. Procesul de forjare este utilizat pentru a crea arbori cu diametru mai mare.
După ce laminarea este finalizată, capătul arborelui este prelucrat, un capăt al arborelui este montat pe mașina de inspecție, iar celălalt capăt al arborelui este susținut de turela strungului. Pentru a termina arborele, unealta este ținută pe loc de suportul de scule, iar când alimentarea este pornită, mandrina începe să rotească arborele.
Comparatoarele sunt utilizate pentru a verifica concentricitatea arborelui înainte de prelucrare și pentru a efectua diverse operații, cum ar fi strunjirea, fațarea, canelarea și strunjirea conică, în funcție de scop. Aplicațiile de volum mare, CNC și alte aplicații sunt cele mai potrivite pentru procesele finale de prelucrare. De asemenea, poate fi prelucrat cu o mașină CNC cu două capete, cu axa prinsă între rotația sculei și dispozitivul de fixare.
Pentru a obține concentricitate și rotunjime, uneltele rotative ar trebui să se înfrunte una pe cealaltă pe liniile centrale. Arborele de transmisie și motoarele sunt adesea fabricate folosind acest proces.
7
Arborele de antrenare
Știm că arborele este folosit pentru transmisia puterii, deci formula utilizată pentru a calcula transmisia puterii este: P=2πnT/60. Dintre acestea, P este puterea transmisă (W); n este rotațiile pe minut (rpm); T este cuplul în N·m.
Viteza axelor pentru diverse aplicații:
1. Utilaje: 100~200;
2. Utilaje pentru prelucrarea lemnului: 250~700;
3. Industria textila: 300~800;
4. Atelier de mașini ușoare: 150~300;
5. Arbore auxiliar: 200~600.
8
Proiectarea arborelui
Arborii pot fi proiectați prin două procese diferite bazate pe considerații diferite de sarcină:
1. Proiectarea arborelui bazat pe rezistență Arborele de antrenare sunt de obicei susceptibili la momente de încovoiere, cupluri, tracțiuni axiale și combinații ale acestora. De obicei, rulmenții sunt încărcați cu o combinație de solicitări de torsiune și de încovoiere.
Efort de tracțiune la rulment:
Tensiune la tracțiune=P/A
Dintre acestea, A=(π/4)xD2, D este diametrul arborelui în mm.
Momentul de încovoiere al rulmentului:
Efort de încovoiere=(MbxY)/I
Printre acestea, Mb=momentul de încovoiere; Y=D/2, unde D este diametrul; I=moment de inerție=(πxD4)/64
Cuplul rulmentului:
Tensiunea de torsiune=MtxR/J
Printre acestea, Mt=moment de răsucire; R=D/2, unde D este diametrul; J=momentul polar de inerție=(πxD4)/32
2. Design arbore bazat pe rigiditate
Se spune că un arbore de transmisie este rigid pe baza rigidității la torsiune dacă arborele nu se răsucește prea mult.
{Mt/J}={(Gxθ)/L}
Printre acestea, Mt=cuplu mm în N; J=moment polar de inerție=(πxD4)/32; D=diametrul arborelui (mm); θ=unghi de torsiune; G=modulul de rigiditate N/mm2.
9
Avantajele și dezavantajele arborilor
Avantajele arborelui
Este mai puțin probabil să se blocheze;
Acestea necesită mai puțină întreținere decât sistemele cu lanț;
Au o rezistență mare la torsiune;
Au momente polare mari de inerție;
Sunt foarte puternici și este puțin probabil să eșueze;
Forma internă a arborilor tubulari este goală, deci necesită mai puțin material;
Pentru aceeași valoare de transmisie a cuplului, un arbore tubular este mai ușor decât un arbore solid;
Au o rază de rotație foarte mare.
Dezavantaje arborelui
Au pierderi de putere din cauza cuplajului slăbit;
Ele vibrează în timp ce se rotesc;
Ele produc un zgomot constant;
Costuri mai mari de producție și întreținere;
Greu de fabricat;
Schimbarea vitezei unei axe nu este ușoară;
Timp lung de oprire din cauza problemelor mecanice;
Picături de ulei pe arborele de deasupra capului;
Utilizarea cuplajelor elastomerice (cum ar fi cuplajele arcului lamelar) poate duce la pierderi de viteză între arbori;
Dacă un arbore se defectează, va dura mult timp pentru a repara.
