Sjakterer kritiske komponenter i mekaniske systemer, og fungerer som ryggraden som støtter alle transmisjonselementer samtidig som de overfører dreiemoment og lagerbøyemomenter. Utformingen av en aksel må ikke bare fokusere på dens individuelle egenskaper, men også vurdere dens integrasjon med den overordnede strukturen til akselsystemet. Avhengig av typen belastning som oppleves under bevegelse og kraftoverføring, kan aksler kategoriseres i spindler, drivaksler og roterende aksler. De kan også klassifiseres basert på akseformen i rette aksler, eksentriske aksler, veivaksler og fleksible aksler.
Spindler
1. Fast spindel
Denne typen spindel tåler bare bøyemomenter mens den forblir stasjonær. Den enkle strukturen og gode stivheten gjør den ideell for bruksområder som sykkelaksler.
2. Roterende spindel
I motsetning til faste spindler, bærer roterende spindler også bøyemomenter mens de er i bevegelse. De finnes ofte i toghjulaksler.
Drivaksel
Drivaksler er konstruert for å overføre dreiemoment og er vanligvis lengre på grunn av høye rotasjonshastigheter. For å forhindre kraftige vibrasjoner forårsaket av sentrifugalkrefter, er massen til drivakselen jevnt fordelt langs omkretsen. Moderne drivaksler bruker ofte hule design, som gir høyere kritiske hastigheter sammenlignet med solide aksler, noe som gjør dem tryggere og mer materialeffektive. For eksempel er bildrivaksler vanligvis laget av jevnt tykke stålplater, mens tunge kjøretøy ofte bruker sømløse stålrør.
Roterende aksel
Roterende aksler er unike ved at de tåler både bøyings- og torsjonsmomenter, noe som gjør dem til en av de vanligste komponentene i mekanisk utstyr.
Rett skaft
Rette aksler har en lineær akse og kan kategoriseres i optiske og trinnvise aksler. Rette aksler er vanligvis solide, men kan utformes for å hule for å redusere vekt samtidig som stivhet og vridningsstabilitet opprettholdes.
1. Optisk aksel
Disse akslene er enkle i formen og enkle å produsere, og brukes primært til girkasse.
2. Trinnformet aksel
En aksel med et avtrappet langsgående tverrsnitt kalles en avtrappet aksel. Denne designen forenkler installasjon og plassering av komponenter, noe som fører til mer effektiv lastfordeling. Selv om formen ligner en bjelke med jevn styrke, har den flere punkter med spenningskonsentrasjon. På grunn av disse egenskapene er avtrappede aksler mye brukt i ulike transmisjonsapplikasjoner.
3. Kamaksel
Kamakselen er en kritisk komponent i stempelmotorer. I firetaktsmotorer opererer kamakselen vanligvis med halvparten av veivakselens hastighet, men den opprettholder fortsatt en høy rotasjonshastighet og må tåle betydelig dreiemoment. Som et resultat stiller kamakselens design strenge krav til dens styrke og støttekapasitet.
Kamaksler er vanligvis laget av spesialstøpejern, selv om noen er laget av smidde materialer for økt holdbarhet. Kamakselens design spiller en viktig rolle i den overordnede motorarkitekturen.
4. Splineaksel
Splineaksler er oppkalt etter sitt særegne utseende, med langsgående kilespor på overflaten. Disse kilesporene gjør det mulig for roterende komponenter montert på akselen å opprettholde synkronisert rotasjon. I tillegg til denne rotasjonskapasiteten muliggjør splineaksler også aksial bevegelse, med noen design som inkluderer pålitelige låsemekanismer for applikasjoner i bremse- og styresystemer.
En annen variant er teleskopakselen, som består av et indre og et ytre rør. Det ytre røret har indre tenner, mens det indre røret har ytre tenner, slik at de passer sømløst sammen. Denne designen overfører ikke bare rotasjonsmoment, men gir også muligheten til å strekke seg ut og trekke seg sammen i lengden, noe som gjør den ideell for bruk i girmekanismer.
5. Giraksel
Når avstanden fra tannhjulets dedendumsirkel til bunnen av kilesporet er minimal, er tannhjulet og akselen integrert i én enhet, kjent som en tannhjulsaksel. Denne mekaniske komponenten støtter roterende deler og fungerer sammen med dem for å overføre bevegelse, dreiemoment eller bøyemomenter.
6. Ormeaksel
En snekkeaksel er vanligvis konstruert som en enkelt enhet som integrerer både snekken og akselen.
7. Hul aksel
En aksel designet med et hult senter er kjent som en hul aksel. Ved overføring av dreiemoment opplever det ytre laget av en hul aksel den høyeste skjærspenningen, noe som gir mer effektiv bruk av materialer. Under forhold der bøyemomentet til hule og massive aksler er likt, reduserer hule aksler vekten betydelig uten at det går på bekostning av ytelsen.
Veivaksel
En veivaksel er en kritisk komponent i en motor, vanligvis laget av karbonkonstruksjonsstål eller duktilt jern. Den har to nøkkelseksjoner: hovedtappen og forbindelsesstangtappen. Hovedtappen er montert på motorblokken, mens forbindelsesstangtappen er koblet til den store enden av forbindelsesstangen. Den lille enden av forbindelsesstangen er koblet til stempelet i sylinderen, og danner en klassisk veiv-skyvemekanisme.
Eksentrisk aksel
En eksentrisk aksel er definert som en aksel med en akse som ikke er på linje med sentrum. I motsetning til vanlige aksler, som primært legger til rette for rotasjon av komponenter, er eksentriske aksler i stand til å overføre både rotasjon og omdreining. For å justere senteravstanden mellom aksler, brukes eksentriske aksler ofte i plane koblingsmekanismer, for eksempel kileremdriftssystemer.
Fleksibel aksel
Fleksible aksler er primært konstruert for å overføre dreiemoment og bevegelse. På grunn av deres betydelig lavere bøyestivhet sammenlignet med torsjonsstivheten, kan fleksible aksler enkelt navigere rundt ulike hindringer, noe som muliggjør langdistanseoverføring mellom hovedkraften og arbeidsmaskinen.
Disse akslene muliggjør bevegelsesoverføring mellom to akser som har relativ bevegelse uten behov for ekstra mellomliggende overføringsenheter, noe som gjør dem ideelle for langdistanseapplikasjoner. Deres enkle design og lave kostnad bidrar til deres popularitet i ulike mekaniske systemer. I tillegg bidrar fleksible aksler til å absorbere støt og vibrasjoner, noe som forbedrer den generelle ytelsen.
Vanlige bruksområder inkluderer håndholdte elektroverktøy, visse transmisjonssystemer i maskinverktøy, kilometertellere og fjernkontrollenheter.
1. Fleksibel aksel av krafttype
Fleksible aksler av krafttypen har en fast tilkobling i den myke akselkoblingsenden, utstyrt med en glidehylse inne i slangekoblingen. Disse akslingene er primært konstruert for momentoverføring. Et grunnleggende krav for fleksible aksler av krafttypen er tilstrekkelig torsjonsstivhet. Vanligvis inkluderer disse akslingene anti-revers-mekanismer for å sikre enveisoverføring. Det ytre laget er konstruert med en ståltråd med større diameter, og noen design inkluderer ikke en kjernestang, noe som forbedrer både slitestyrke og fleksibilitet.
2. Fleksibel aksel av kontrolltype
Fleksible aksler av kontrolltype er primært konstruert for bevegelsesoverføring. Dreiemomentet de overfører brukes hovedsakelig til å overvinne friksjonsmomentet som genereres mellom den fleksible trådakselen og slangen. I tillegg til å ha lav bøyestivhet, må disse akslene også ha tilstrekkelig torsjonsstivhet. Sammenlignet med fleksible aksler av krafttype, er fleksible aksler av kontrolltype preget av sine strukturelle egenskaper, som inkluderer tilstedeværelsen av en kjernestang, et høyere antall viklingslag og mindre tråddiametre.
Struktur av fleksibel aksel
Fleksible aksler består vanligvis av flere komponenter: fleksibel aksel med tråd, fleksibel akselkobling, slange og slangekobling.
1. Fleksibel aksel med tråd
En fleksibel ståltrådsaksel, også kjent som en fleksibel aksel, er konstruert av flere lag med ståltråd som er viklet sammen og danner et sirkulært tverrsnitt. Hvert lag består av flere tråder som er viklet samtidig, noe som gir det en struktur som ligner på en flertrådet fjær. Det innerste laget med tråd er viklet rundt en kjernestang, med tilstøtende lag viklet i motsatte retninger. Denne designen brukes ofte i landbruksmaskiner.
2. Fleksibel akselkobling
Den fleksible akselkoblingen er utformet for å koble kraftutgangsakselen til arbeidskomponentene. Det finnes to tilkoblingstyper: fast og glidende. Den faste typen brukes vanligvis til kortere fleksible aksler eller i applikasjoner der bøyningsradiusen forblir relativt konstant. I motsetning til dette brukes glidetypen når bøyningsradiusen varierer betydelig under drift, noe som gir større bevegelse i slangen for å imøtekomme lengdeendringer når slangen bøyes.
3. Slange og slangekobling
Slangen, også kalt en beskyttende kappe, tjener til å beskytte den fleksible trådakselen mot kontakt med eksterne komponenter, noe som sikrer operatørens sikkerhet. I tillegg kan den lagre smøremidler og forhindre at smuss kommer inn. Under drift gir slangen støtte, noe som gjør den fleksible akselen enklere å håndtere. Det er verdt å merke seg at slangen ikke roterer med den fleksible akselen under overføring, noe som gir jevn og effektiv drift.
Det er avgjørende for ingeniører og designere å forstå de ulike typene og funksjonene til aksler for å sikre optimal ytelse og pålitelighet i mekaniske systemer. Ved å velge riktig akseltype for spesifikke applikasjoner kan man forbedre effektiviteten og levetiden til maskiner. For mer innsikt i mekaniske komponenter og deres applikasjoner, følg med på våre siste oppdateringer!
Publisert: 15. oktober 2024
