Hvad er en akse?
En aksel er dybest set en roterende del af enhver maskine, med et cirkulært tværsnit, der bruges til at overføre strøm fra en del til en anden eller fra en strømgenererende maskine til en kraftabsorberende maskine. For at overføre strøm er den ene ende af akslen forbundet til strømkilden, og den anden ende er forbundet til maskinen. Skafter kan være massive eller hule efter ønske, hvor hule skafter hjælper med at reducere vægten og give fordele.
Generel beskrivelse af aksen
Aksel er et af de meget vigtige elementer, der bruges i maskiner. De bruges til at understøtte roterende dele såsom remskiver og tandhjul. De er understøttet af lejer placeret i det stive maskinhus. Gear og remskiver placeret på akslerne hjælper med at overføre bevægelse.
Mange andre roterende elementer er sat fast på akslen. Akslerne udsættes for bøjningsmomenter og vridninger på grund af reaktionskræfterne fra de elementer, de understøtter, og det drejningsmoment, der genereres af kraftoverførslen.
Akslen har altid et cirkulært tværsnit og kan være hult eller massivt. Aksler kan klassificeres som krumtapaksler, lineære aksler, leddede aksler eller fleksible aksler, men lineære aksler bruges normalt til at overføre kraft.
Aksler er normalt udformet som stejle cylindriske stænger, så de har forskellige diametre i hele deres længde, selvom aksler med konstant diameter er nemme at fremstille.
Størrelsen af spændingen i en trindelt aksel varierer med dens længde. Aksler med ensartet diameter er ikke egnede til demontering, montering, vedligeholdelse, og disse aksler skaber komplikationer ved fastgørelse af de dele, der er monteret på dem, især lejer.
2
Skaft type
01
transmissionsaksel
Disse aksler er trindelte aksler, der bruges til at overføre strøm mellem en kilde til en anden maskine, der absorberer strømmen. Monteret på den trinformede del af et akselgear, nav eller remskive til at overføre bevægelse.
Eksempler: Overliggende aksler, spoler, mellemaksler og alle fabriksaksler.
billede
02
Mekanisk akse
Disse akser er placeret inde i samlingen og er en integreret del af maskinen.
Eksempel: Krumtapakslen i en bilmotor er en maskinaksel.
billede
03
aksel aksel
Disse aksler understøtter roterende elementer, såsom hjul, som kan være monteret i huse med lejer, men akslerne er ikke-roterende elementer. Disse bruges hovedsageligt i køretøjer.
Eksempel: aksler i biler.
billede
04
Spindel
Disse er de roterende dele af maskinen, der huser værktøjerne eller arbejdsområdet. De er korte aksler, der bruges i maskiner.
Eksempel: Spindel i en drejebænk.
billede
3
Skaft materiale
Typisk blødt stål er det materiale, der bruges til aksler. Hvis høj styrke er påkrævet, anvendes legerede stål såsom nikkel-chrom, nikkel og chrom-vanadium stål. De er dannet ved varmvalsning og koldtrækning og slibning. De materialer, der normalt bruges til konventionelle aksler, er 50C12, 50C4, 45C8, 40C8 kulstofstål.
Materialet, der anvendes til skaftet, skal have følgende egenskaber:
Materialer skal have høj styrke;
Materialer skal have høj slidstyrke;
Materialer skal have varmebehandlingsegenskaber;
Materialer skal have gode mekaniske egenskaber;
Materialet skal have lav hakfølsomhed.
4
Standard størrelse på skaft
Mekanisk akse
Op til 25 mm i trin på 0,5 mm.
transmissionsaksel
Standardstørrelse på skaft - trinlængde;
25 mm til 60 mm -5mm trinlængde;
60 mm til 100 mm-10mm trinlængde;
110 mm til 140 mm-15mm trinlængde;
140 mm til 500 mm - 20 mm trin.
Maskinakser fås i standardstørrelser op til 25 mm i trin på 5 mm. For skakte er standardlængder 5m, 6m og 7m, men tager generelt 1m til 2m.
5
spænding i skaftet
Spændingen induceret i skaftet er:
Forskydningsspænding på grund af momentoverførsel (drejningsmoment på grund af torsionsbelastning);
Bøjningsspændinger, som er tryk- eller trækkraftige, på grund af kræfter, der virker på mekaniske elementer såsom remskiver og tandhjul og akslens egenvægt;
Kombinerede spændinger forårsaget af bøjnings- og vridningsbelastninger.
Den maksimalt tilladte forskydningsspænding af designspænding er:
1. Akslen er 56000kN/m2, og der er plads til kilesporet.
2. Akslen er 42000kN/m2 uden kilespor.
Den maksimalt tilladte bøjningsspænding er:
1. Akslen er 112000kN/m2, og der er plads til kilesporet.
2. Akslen er 84000kN/m2 uden kilespor.
6
Skaftfremstilling
Akslen er fremstillet ved hjælp af varmvalseproces. Akslens styrke er højere ved koldvalsning sammenlignet med varmvalsning, men koldvalsning forårsager høje restspændinger, der får akslen til at deformeres under bearbejdning. Smedeprocessen bruges til at skabe aksler med større diameter.
Efter at rulningen er afsluttet, behandles enden af akslen, den ene ende af akslen er monteret på inspektionsmaskinen, og den anden ende af akslen understøttes af drejebænkens tårn. For at afslutte akslen holdes værktøjet på plads af værktøjsholderen, og når strømmen er tændt, begynder patronen at rotere akslen.
Måleskiver bruges til at kontrollere akslens koncentricitet før bearbejdning og udføre forskellige operationer såsom drejning, vending, riller og konisk drejning afhængigt af formålet. Højvolumen, CNC og andre applikationer er bedst egnede til afsluttende bearbejdningsprocesser. Den kan også bearbejdes med en CNC-dobbeltende maskine med aksen fastspændt mellem værktøjsrotationen og fiksturen.
For at opnå koncentricitet og rundhed skal roterende værktøjer vende mod hinanden på midterlinjer. Drivaksler og motorer fremstilles ofte ved hjælp af denne proces.
7
Akseldrev
Vi ved, at akslen bruges til kraftoverførsel, så formlen, der bruges til at beregne kraftoverførsel, er: P=2πnT/60. Blandt dem er P den transmitterede effekt (W); n er omdrejninger pr. minut (rpm); T er drejningsmomentet i N·m.
Aksernes hastighed til forskellige applikationer:
1. Maskiner: 100~200;
2. Træbearbejdningsmaskiner: 250~700;
3. Tekstilindustri: 300~800;
4. Let maskinværksted: 150~300;
5. Hjælpeaksel: 200~600.
8
Skaft design
Aksler kan designes gennem to forskellige processer baseret på forskellige belastningshensyn:
1. Styrkebaseret akseldesign Drivaksler er sædvanligvis modtagelige for bøjningsmomenter, drejningsmomenter, aksiale træk og kombinationer deraf. Typisk belastes lejer med en kombination af torsions- og bøjningsspændinger.
Lejetrækspænding:
Trækspænding=P/A
Blandt dem er A=(π/4)xD2, D diameteren af skaftet i mm.
Lejebøjningsmoment:
Bøjningsspænding=(MbxY)/I
Blandt dem, Mb=bøjningsmoment; Y=D/2, hvor D er diameteren; I=inertimoment=(πxD4)/64
Lejemoment:
Vridningsspænding=MtxR/J
Blandt dem, Mt=vridende øjeblik; R=D/2, hvor D er diameteren; J=polært inertimoment=(πxD4)/32
2. Skaftdesign baseret på stivhed
En drivaksel siges at være stiv på baggrund af vridningsstivhed, hvis akslen ikke vrider sig for meget.
{Mt/J}={(Gxθ)/L}
Blandt dem Mt=drejningsmoment mm i N; J=polært inertimoment=(πxD4)/32; D=skaftets diameter (mm); θ=torsionsvinkel; G=stivhedsmodul N/mm2.
9
Fordele og ulemper ved aksler
Fordele ved skaft
De er mindre tilbøjelige til at sidde fast;
De kræver mindre vedligeholdelse end kædesystemer;
De har høj vridningsstyrke;
De har høje polære inertimomentværdier;
De er meget stærke og vil næppe fejle;
Den indre form af hule aksler er hule, så de kræver mindre materiale;
For den samme drejningsmomentoverførselsværdi er en hul aksel lettere i vægt end en massiv aksel;
De har en meget høj gyrationsradius.
Skaft Ulemper
De har strømtab på grund af løs kobling;
De vibrerer, mens de roterer;
De producerer en konstant støj;
Højere produktions- og vedligeholdelsesomkostninger;
Svært at fremstille;
Det er ikke let at ændre hastigheden af en akse;
Lang nedetid på grund af mekaniske problemer;
Oliedråber på overliggende aksler;
Brugen af elastomere koblinger (såsom bladfjederkoblinger) kan resultere i hastighedstab mellem akslerne;
Hvis en aksel svigter, vil det tage lang tid at reparere.
