Άξονεςείναι κρίσιμα εξαρτήματα στα μηχανικά συστήματα, λειτουργώντας ως η ραχοκοκαλιά που υποστηρίζει όλα τα στοιχεία μετάδοσης, μεταδίδοντας παράλληλα ροπή και ροπές κάμψης των εδράνων. Ο σχεδιασμός ενός άξονα δεν πρέπει να επικεντρώνεται μόνο στα μεμονωμένα χαρακτηριστικά του, αλλά και να λαμβάνει υπόψη την ενσωμάτωσή του στη συνολική δομή του συστήματος άξονα. Ανάλογα με τον τύπο φορτίου που υφίσταται κατά την κίνηση και τη μετάδοση ισχύος, οι άξονες μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε άξονες, κινητήριους άξονες και περιστρεφόμενους άξονες. Μπορούν επίσης να ταξινομηθούν με βάση το σχήμα του άξονά τους σε ευθύγραμμους άξονες, έκκεντρους άξονες, στροφαλοφόρους άξονες και εύκαμπτους άξονες.
Άξονες
1. Σταθερή άτρακτος
Αυτός ο τύπος άξονα φέρει ροπές κάμψης μόνο ενώ παραμένει ακίνητος. Η απλή δομή του και η καλή ακαμψία του τον καθιστούν ιδανικό για εφαρμογές όπως οι άξονες ποδηλάτων.
2. Περιστρεφόμενος άξονας
Σε αντίθεση με τις σταθερές άξονες, οι περιστρεφόμενες άξονες παρουσιάζουν επίσης ροπές κάμψης ενώ βρίσκονται σε κίνηση. Βρίσκονται συνήθως σε άξονες τροχών τρένων.
Άξονας μετάδοσης κίνησης
Οι άξονες κίνησης έχουν σχεδιαστεί για να μεταδίδουν ροπή και συνήθως έχουν μεγαλύτερο μήκος λόγω των υψηλών ταχυτήτων περιστροφής. Για την αποφυγή σοβαρών κραδασμών που προκαλούνται από φυγόκεντρες δυνάμεις, η μάζα του άξονα κίνησης κατανέμεται ομοιόμορφα κατά μήκος της περιφέρειάς του. Οι σύγχρονοι άξονες κίνησης συχνά χρησιμοποιούν κοίλα σχέδια, τα οποία παρέχουν υψηλότερες κρίσιμες ταχύτητες σε σύγκριση με τους συμπαγείς άξονες, καθιστώντας τους ασφαλέστερους και πιο αποδοτικούς ως προς τα υλικά. Για παράδειγμα, οι άξονες κίνησης των αυτοκινήτων συνήθως κατασκευάζονται από χαλύβδινες πλάκες ομοιόμορφου πάχους, ενώ τα βαρέα οχήματα χρησιμοποιούν συχνά χαλύβδινους σωλήνες χωρίς συγκόλληση.
Περιστρεφόμενος άξονας
Οι περιστρεφόμενοι άξονες είναι μοναδικοί στο ότι αντέχουν τόσο σε κάμψη όσο και σε στρεπτικές ροπές, καθιστώντας τους ένα από τα πιο συνηθισμένα εξαρτήματα στον μηχανολογικό εξοπλισμό.
Ευθύγραμμος άξονας
Οι ευθείες άξονες έχουν γραμμικό άξονα και μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε οπτικές και βαθμιδωτές. Οι ευθείες άξονες συνήθως είναι στερεωμένες, αλλά μπορούν να σχεδιαστούν ώστε να είναι κοίλες για να μειώσουν το βάρος διατηρώντας παράλληλα την ακαμψία και τη στρεπτική σταθερότητα.
1. Οπτικός άξονας
Απλοί σε σχήμα και εύκολοι στην κατασκευή, αυτοί οι άξονες χρησιμοποιούνται κυρίως για μετάδοση.
2. Κλιμακωτός άξονας
Ένας άξονας με βαθμιδωτή διαμήκη διατομή αναφέρεται ως βαθμιδωτός άξονας. Αυτός ο σχεδιασμός διευκολύνει την ευκολότερη εγκατάσταση και τοποθέτηση των εξαρτημάτων, οδηγώντας σε πιο αποτελεσματική κατανομή φορτίου. Ενώ το σχήμα του μοιάζει με αυτό μιας δοκού με ομοιόμορφη αντοχή, έχει πολλαπλά σημεία συγκέντρωσης τάσης. Λόγω αυτών των χαρακτηριστικών, οι βαθμιδωτοί άξονες χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες εφαρμογές μετάδοσης κίνησης.
3.Εκκεντροφόρος άξονας
Ο εκκεντροφόρος άξονας είναι ένα κρίσιμο εξάρτημα στους κινητήρες με έμβολα. Στους τετράχρονους κινητήρες, ο εκκεντροφόρος άξονας λειτουργεί συνήθως με τη μισή ταχύτητα του στροφαλοφόρου άξονα, ωστόσο διατηρεί υψηλή ταχύτητα περιστροφής και πρέπει να αντέχει σημαντική ροπή. Ως αποτέλεσμα, ο σχεδιασμός του εκκεντροφόρου άξονα θέτει αυστηρές απαιτήσεις ως προς την αντοχή και τις δυνατότητες στήριξης.
Οι εκκεντροφόροι συνήθως κατασκευάζονται από εξειδικευμένο χυτοσίδηρο, αν και ορισμένοι είναι κατασκευασμένοι από σφυρήλατα υλικά για βελτιωμένη ανθεκτικότητα. Ο σχεδιασμός του εκκεντροφόρου παίζει ζωτικό ρόλο στη συνολική αρχιτεκτονική του κινητήρα.
4. Άξονας με αυλακώσεις
Οι άξονες με αυλακώσεις ονομάζονται έτσι για την ιδιαίτερη εμφάνισή τους, η οποία διαθέτει διαμήκη εγκοπή στην επιφάνειά τους. Αυτές οι εγκοπές επιτρέπουν την περιστροφή εξαρτημάτων που είναι τοποθετημένα στον άξονα για τη διατήρηση της συγχρονισμένης περιστροφής. Εκτός από αυτήν την περιστροφική ικανότητα, οι άξονες με αυλακώσεις επιτρέπουν επίσης την αξονική κίνηση, με ορισμένα σχέδια να ενσωματώνουν αξιόπιστους μηχανισμούς ασφάλισης για εφαρμογές σε συστήματα πέδησης και διεύθυνσης.
Μια άλλη παραλλαγή είναι ο τηλεσκοπικός άξονας, ο οποίος αποτελείται από εσωτερικούς και εξωτερικούς σωλήνες. Ο εξωτερικός σωλήνας έχει εσωτερικά δόντια, ενώ ο εσωτερικός σωλήνας έχει εξωτερικά δόντια, επιτρέποντάς τους να εφαρμόζουν άψογα μεταξύ τους. Αυτός ο σχεδιασμός όχι μόνο μεταδίδει περιστροφική ροπή αλλά παρέχει επίσης τη δυνατότητα επέκτασης και συστέλλεται σε μήκος, καθιστώντας τον ιδανικό για χρήση σε μηχανισμούς αλλαγής ταχυτήτων.
5. Άξονας γραναζιών
Όταν η απόσταση από τον κύκλο dedendum ενός γραναζιού μέχρι το κάτω μέρος της αύλακας κλειδιού είναι ελάχιστη, το γρανάζι και ο άξονας ενσωματώνονται σε μια ενιαία μονάδα, γνωστή ως άξονας γραναζιού. Αυτό το μηχανικό εξάρτημα υποστηρίζει περιστρεφόμενα μέρη και λειτουργεί σε συνδυασμό με αυτά για τη μετάδοση κίνησης, ροπής ή ροπών κάμψης.
6. Άξονας σκουληκιού
Ένας άξονας ατέρμονα κοχλία κατασκευάζεται συνήθως ως ενιαία μονάδα που ενσωματώνει τόσο τον ατέρμονα κοχλία όσο και τον άξονα.
7. Κοίλος άξονας
Ένας άξονας σχεδιασμένος με κοίλο κέντρο είναι γνωστός ως κοίλος άξονας. Κατά τη μετάδοση ροπής, το εξωτερικό στρώμα ενός κοίλου άξονα υφίσταται την υψηλότερη διατμητική τάση, επιτρέποντας την πιο αποτελεσματική χρήση των υλικών. Υπό συνθήκες όπου η ροπή κάμψης των κοίλων και συμπαγών αξόνων είναι ίση, οι κοίλοι άξονες μειώνουν σημαντικά το βάρος χωρίς να διακυβεύεται η απόδοση.
Στροφαλοφόρος άξων
Ο στροφαλοφόρος άξονας είναι ένα κρίσιμο εξάρτημα σε έναν κινητήρα, συνήθως κατασκευασμένος από ανθρακούχο χάλυβα ή όλκιμο σίδηρο. Διαθέτει δύο βασικά τμήματα: τον κύριο άξονα και τον άξονα της μπιέλας. Ο κύριος άξονας είναι τοποθετημένος στο μπλοκ κινητήρα, ενώ ο άξονας της μπιέλας συνδέεται με το μεγάλο άκρο της μπιέλας. Το μικρό άκρο της μπιέλας συνδέεται με το έμβολο στον κύλινδρο, σχηματίζοντας έναν κλασικό μηχανισμό στροφαλοφόρου άξονα.
Εκκεντρικός άξονας
Ένας έκκεντρος άξονας ορίζεται ως ένας άξονας με έναν άξονα που δεν είναι ευθυγραμμισμένος με το κέντρο του. Σε αντίθεση με τους συνηθισμένους άξονες, οι οποίοι διευκολύνουν κυρίως την περιστροφή των εξαρτημάτων, οι έκκεντροι άξονες είναι ικανοί να μεταδίδουν τόσο την περιστροφή όσο και την περιστροφή. Για τη ρύθμιση της κεντρικής απόστασης μεταξύ των αξόνων, οι έκκεντροι άξονες χρησιμοποιούνται συνήθως στους μηχανισμούς επίπεδης σύνδεσης, όπως τα συστήματα κίνησης με ιμάντα V.
Εύκαμπτος άξονας
Οι εύκαμπτοι άξονες έχουν σχεδιαστεί κυρίως για να μεταδίδουν ροπή και κίνηση. Λόγω της σημαντικά χαμηλότερης ακαμψίας κάμψης σε σύγκριση με τη στρεπτική τους ακαμψία, οι εύκαμπτοι άξονες μπορούν εύκολα να κινούνται γύρω από διάφορα εμπόδια, επιτρέποντας τη μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις μεταξύ της κύριας ισχύος και της μηχανής εργασίας.
Αυτοί οι άξονες διευκολύνουν τη μεταφορά κίνησης μεταξύ δύο αξόνων που έχουν σχετική κίνηση χωρίς την ανάγκη για πρόσθετες ενδιάμεσες συσκευές μετάδοσης, καθιστώντας τους ιδανικούς για εφαρμογές μεγάλων αποστάσεων. Ο απλός σχεδιασμός τους και το χαμηλό κόστος τους συμβάλλουν στη δημοτικότητά τους σε διάφορα μηχανικά συστήματα. Επιπλέον, οι εύκαμπτοι άξονες βοηθούν στην απορρόφηση κραδασμών και κραδασμών, βελτιώνοντας τη συνολική απόδοση.
Συνήθεις εφαρμογές περιλαμβάνουν φορητά ηλεκτρικά εργαλεία, ορισμένα συστήματα μετάδοσης σε εργαλειομηχανές, οδόμετρα και συσκευές τηλεχειρισμού.
1. Εύκαμπτος άξονας τύπου ισχύος
Οι εύκαμπτοι άξονες τύπου ισχύος διαθέτουν σταθερή σύνδεση στο άκρο της μαλακής άρθρωσης του άξονα, εξοπλισμένη με ένα συρόμενο χιτώνιο μέσα στην άρθρωση του σωλήνα. Αυτοί οι άξονες έχουν σχεδιαστεί κυρίως για μετάδοση ροπής. Μια βασική απαίτηση για τους εύκαμπτους άξονες τύπου ισχύος είναι η επαρκής στρεπτική ακαμψία. Συνήθως, αυτοί οι άξονες περιλαμβάνουν μηχανισμούς αντιστροφής για να διασφαλίζουν μονοκατευθυντική μετάδοση. Το εξωτερικό στρώμα κατασκευάζεται με χαλύβδινο σύρμα μεγαλύτερης διαμέτρου και ορισμένα σχέδια δεν περιλαμβάνουν ράβδο πυρήνα, ενισχύοντας τόσο την αντοχή στη φθορά όσο και την ευκαμψία.
2. Εύκαμπτος άξονας τύπου ελέγχου
Οι εύκαμπτοι άξονες τύπου ελέγχου έχουν σχεδιαστεί κυρίως για μετάδοση κίνησης. Η ροπή που μεταδίδουν χρησιμοποιείται κυρίως για την υπερνίκηση της ροπής τριβής που παράγεται μεταξύ του εύκαμπτου άξονα του σύρματος και του σωλήνα. Εκτός από τη χαμηλή ακαμψία κάμψης, αυτοί οι άξονες πρέπει επίσης να διαθέτουν επαρκή στρεπτική ακαμψία. Σε σύγκριση με τους εύκαμπτους άξονες τύπου ισχύος, οι εύκαμπτοι άξονες τύπου ελέγχου χαρακτηρίζονται από τα δομικά τους χαρακτηριστικά, τα οποία περιλαμβάνουν την παρουσία μιας ράβδου πυρήνα, μεγαλύτερο αριθμό στρωμάτων περιέλιξης και μικρότερες διαμέτρους σύρματος.
Δομή εύκαμπτου άξονα
Οι εύκαμπτοι άξονες συνήθως αποτελούνται από πολλά εξαρτήματα: εύκαμπτο άξονα από σύρμα, σύνδεσμο εύκαμπτου άξονα, εύκαμπτο σωλήνα και σύνδεσμο εύκαμπτου σωλήνα.
1. Εύκαμπτος άξονας καλωδίων
Ένας εύκαμπτος άξονας από σύρμα, γνωστός και ως εύκαμπτος άξονας, κατασκευάζεται από πολλαπλά στρώματα χαλύβδινου σύρματος τυλιγμένα μεταξύ τους, σχηματίζοντας μια κυκλική διατομή. Κάθε στρώμα αποτελείται από πολλά νήματα σύρματος τυλιγμένα ταυτόχρονα, δίνοντάς του μια δομή παρόμοια με ένα πολύκλωνο ελατήριο. Το εσωτερικό στρώμα σύρματος τυλίγεται γύρω από μια ράβδο πυρήνα, με τα παρακείμενα στρώματα τυλιγμένα σε αντίθετες κατευθύνσεις. Αυτός ο σχεδιασμός χρησιμοποιείται συνήθως σε γεωργικά μηχανήματα.
2. Εύκαμπτη άρθρωση άξονα
Η σύνδεση εύκαμπτου άξονα έχει σχεδιαστεί για να συνδέει τον άξονα εξόδου ισχύος με τα λειτουργικά εξαρτήματα. Υπάρχουν δύο τύποι σύνδεσης: η σταθερή και η συρόμενη. Ο σταθερός τύπος χρησιμοποιείται συνήθως για μικρότερους εύκαμπτους άξονες ή σε εφαρμογές όπου η ακτίνα κάμψης παραμένει σχετικά σταθερή. Αντίθετα, ο συρόμενος τύπος χρησιμοποιείται όταν η ακτίνα κάμψης μεταβάλλεται σημαντικά κατά τη λειτουργία, επιτρέποντας μεγαλύτερη κίνηση μέσα στον σωλήνα για την προσαρμογή στις αλλαγές μήκους καθώς ο σωλήνας κάμπτεται.
3. Σωλήνας και σύνδεσμος σωλήνα
Ο εύκαμπτος σωλήνας, που αναφέρεται επίσης ως προστατευτικό περίβλημα, χρησιμεύει για την προστασία του εύκαμπτου άξονα του σύρματος από την επαφή με εξωτερικά εξαρτήματα, εξασφαλίζοντας την ασφάλεια του χειριστή. Επιπλέον, μπορεί να αποθηκεύει λιπαντικά και να αποτρέπει την είσοδο βρωμιάς. Κατά τη λειτουργία, ο εύκαμπτος σωλήνας παρέχει στήριξη, καθιστώντας τον εύκαμπτο άξονα πιο εύκολο στη χρήση. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο εύκαμπτος σωλήνας δεν περιστρέφεται μαζί με τον εύκαμπτο άξονα κατά τη μετάδοση, επιτρέποντας την ομαλή και αποτελεσματική λειτουργία.
Η κατανόηση των διαφόρων τύπων και λειτουργιών των αξόνων είναι ζωτικής σημασίας για τους μηχανικούς και τους σχεδιαστές, ώστε να διασφαλίζεται η βέλτιστη απόδοση και αξιοπιστία στα μηχανικά συστήματα. Επιλέγοντας τον κατάλληλο τύπο άξονα για συγκεκριμένες εφαρμογές, μπορεί κανείς να βελτιώσει την απόδοση και τη μακροζωία των μηχανημάτων. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα μηχανικά εξαρτήματα και τις εφαρμογές τους, μείνετε συντονισμένοι για τις τελευταίες ενημερώσεις μας!
Ώρα δημοσίευσης: 15 Οκτωβρίου 2024
