Mikä on akseli?
Akseli on pohjimmiltaan minkä tahansa koneen pyörivä osa, jolla on pyöreä poikkileikkaus ja jota käytetään siirtämään tehoa osasta toiseen tai voimantuotantokoneesta tehoa vaimentavaan koneeseen. Tehon siirtämiseksi akselin toinen pää on kytketty virtalähteeseen ja toinen pää koneeseen. Akselit voivat olla kiinteitä tai onttoja haluttaessa, ja ontot akselit auttavat vähentämään painoa ja tuomaan etuja.
Yleiskuvaus akselista
Akseli on yksi erittäin tärkeistä koneissa käytetyistä elementeistä. Niitä käytetään tukemaan pyöriviä osia, kuten hihnapyöriä ja hammaspyöriä. Niitä tukevat jäykässä koneen kotelossa olevat laakerit. Akseleilla sijaitsevat vaihteet ja hihnapyörät auttavat välittämään liikettä.
Monet muut pyörivät elementit on kiilattu akseliin. Akseleihin kohdistuu taivutus- ja vääntömomentteja niiden tukemien osien reaktiovoimien ja voimansiirron synnyttämän vääntömomentin vuoksi.
Akselin poikkileikkaus on aina pyöreä ja se voi olla ontto tai kiinteä. Akselit voidaan luokitella kampiakseleiksi, lineaarisiksi akseleiksi, nivelakseleiksi tai taipuisiksi akseleiksi, mutta lineaarisia akseleita käytetään yleensä tehon siirtoon.
Akselit suunnitellaan yleensä jyrkiksi sylinterimäisiksi tankoiksi siten, että niiden halkaisijat ovat eri pituudeltaan, vaikka halkaisijaltaan vakioakselit on helppo valmistaa.
Porrastetun akselin jännityksen suuruus vaihtelee sen pituuden mukaan. Halkaisijaltaan tasaiset akselit eivät sovellu purkamiseen, kokoamiseen, huoltoon, ja nämä akselit aiheuttavat hankaluuksia kiinnitettäessä niihin asennettuja osia, erityisesti laakereita.
2
Akselin tyyppi
01
voimansiirtoakseli
Nämä akselit ovat porrastettuja akseleita, joita käytetään siirtämään tehoa lähteen välillä toiseen koneeseen, joka absorboi tehon. Asennettu akselipyörän, navan tai hihnapyörän porrastettuun osaan liikkeen välittämiseksi.
Esimerkkejä: yläpuoliset akselit, puolat, vasta-akselit ja kaikki tehdasakselit.
kuva
02
Mekaaninen akseli
Nämä akselit sijaitsevat kokoonpanon sisällä ja ovat kiinteä osa konetta.
Esimerkki: Auton moottorin kampiakseli on koneen akseli.
kuva
03
akselin akseli
Nämä akselit tukevat pyöriviä elementtejä, kuten pyöriä, jotka voidaan asentaa laakeroituihin koteloihin, mutta akselit ovat ei-pyöriviä elementtejä. Näitä käytetään pääasiassa ajoneuvoissa.
Esimerkki: autojen akselit.
kuva
04
Kara
Nämä ovat koneen pyöriviä osia, joissa on työkalut tai työtila. Ne ovat lyhyitä akseleita, joita käytetään koneissa.
Esimerkki: Kara sorvissa.
kuva
3
Akselin materiaali
Tyypillisesti akselien materiaalina käytetään pehmeää terästä. Jos vaaditaan suurta lujuutta, käytetään seosteräksiä, kuten nikkeli-kromi-, nikkeli- ja kromi-vanadiiniterästä. Ne muodostetaan kuumavalssaamalla ja kylmävetämällä ja hiomalla. Tavanomaisissa akseleissa käytetään yleensä 50C12, 50C4, 45C8, 40C8 hiiliterästä.
Akselin materiaalilla tulee olla seuraavat ominaisuudet:
Materiaalien tulee olla lujia;
Materiaalien tulee olla korkea kulutuskestävyys;
Materiaalien tulee olla lämpökäsittelyominaisuuksia;
Materiaalien mekaanisten ominaisuuksien tulee olla hyvät;
Materiaalilla tulee olla pieni loviherkkyys.
4
Akselin vakiokoko
Mekaaninen akseli
Jopa 25 mm 0,5 mm:n välein.
voimansiirtoakseli
Akselin vakiokoko - askelpituus;
25–60 mm{2}}mm askelpituus;
60–100 mm{2}}mm askelpituus;
110–140 mm{2}}mm askelpituus;
140–500 mm - 20mm askelin.
Koneakseleita on saatavana vakiokokoisina 25 mm asti 5 mm:n välein. Akseleiden vakiopituudet ovat 5 m, 6 m ja 7 m, mutta yleensä 1-2 m.
5
jännitys akselissa
Akselin aiheuttama jännitys on:
Vääntömomentin siirtämisestä johtuva leikkausjännitys (vääntömomentti vääntökuormituksesta);
Taivutusjännitykset, jotka ovat luonteeltaan puristus- tai vetovoimat, jotka johtuvat mekaanisiin elementteihin, kuten hihnapyöriin ja hammaspyöriin, ja akselin omapainosta vaikuttavista voimista;
Taivutus- ja vääntökuormituksen aiheuttamat yhdistetyt jännitykset.
Suunnittelujännityksen suurin sallittu leikkausjännitys on:
1. Akseli on 56000kN/m2, ja siinä on tilaa kiilauralle.
2. Akseli on 42000kN/m2 ilman kiilauravaraa.
Suurin sallittu taivutusjännitys on:
1. Akseli on 112000kN/m2, ja siinä on tilaa kiilauralle.
2. Akseli on 84000kN/m2 ilman kiilauravaraa.
6
Akselin valmistus
Akseli on valmistettu kuumavalssausprosessilla. Kylmävalssauksessa akselin lujuus on korkeampi kuin kuumavalssauksessa, mutta kylmävalssaus aiheuttaa suuria jäännösjännitystä, joka aiheuttaa akselin muotoaan käsittelyn aikana. Taontaprosessia käytetään halkaisijaltaan suurempien akseleiden luomiseen.
Kun valssaus on valmis, akselin pää käsitellään, akselin toinen pää kiinnitetään tarkastuskoneeseen ja akselin toinen pää on tuettu sorvin tornilla. Akselin viimeistelyä varten työkalua pidetään paikallaan työkalunpitimellä, ja kun virta kytketään päälle, istukka alkaa pyörittää akselia.
Kellotauluja käytetään akselin samankeskisyyden tarkistamiseen ennen koneistusta ja eri toimintojen suorittamiseen, kuten sorvaus, tasoitus, uritus ja kartiosorvaus käyttötarkoituksesta riippuen. Suurivolyymi-, CNC- ja muut sovellukset sopivat parhaiten lopputyöstöprosesseihin. Se voidaan työstää myös kaksipäisellä CNC-koneella, jonka akseli on kiinnitetty työkalun pyörinnän ja kiinnikkeen väliin.
Samakeskeisyyden ja pyöreyden saavuttamiseksi pyörivien työkalujen tulee olla toisiaan kohti keskiviivalla. Vetoakselit ja moottorit valmistetaan usein tällä prosessilla.
7
Akselikäyttö
Tiedämme, että akselia käytetään voimansiirtoon, joten tehonsiirron laskemiseen käytetty kaava on: P=2πnT/60. Niiden joukossa P on lähetetty teho (W); n on kierrokset minuutissa (rpm); T on vääntömomentti N·m.
Akseleiden nopeus eri sovelluksiin:
1. Koneet: 100 ~ 200;
2. Puuntyöstökoneet: 250 ~ 700;
3. Tekstiiliteollisuus: 300 ~ 800;
4. Kevyiden koneiden työpaja: 150 ~ 300;
5. Apuakseli: 200 ~ 600.
8
Akselin muotoilu
Akselit voidaan suunnitella kahdella eri prosessilla, jotka perustuvat erilaisiin kuormitusnäkökohtiin:
1. Lujuuspohjainen akselirakenne Vetoakselit ovat yleensä alttiita taivutusmomenteille, vääntömomenteille, aksiaalisille vedoille ja niiden yhdistelmille. Tyypillisesti laakereita kuormitetaan vääntö- ja taivutusjännitysten yhdistelmällä.
Laakerin vetojännitys:
Vetojännitys=P/A
Niistä A=(π/4)xD2, D on akselin halkaisija millimetreinä.
Laakerin taivutusmomentti:
Taivutusjännitys=(MbxY)/I
Niistä Mb{0}}taivutusmomentti; Y=D/2, jossa D on halkaisija; I=hitausmomentti=(πxD4)/64
Laakerin vääntömomentti:
Vääntöjännitys=MtxR/J
Niistä Mt{0}}käänteinen hetki; R=D/2, jossa D on halkaisija; J=napainen hitausmomentti=(πxD4)/32
2. Akselin rakenne perustuu jäykkyyteen
Vetoakselin sanotaan olevan jäykkä vääntöjäykkyyden perusteella, jos akseli ei kierry liikaa.
{Mt/J}={(Gxθ)/L}
Niistä Mt=vääntömomentti mm N; J=polaarinen hitausmomentti=(πxD4)/32; D=akselin halkaisija (mm); θ=vääntökulma; G=jäykkyysmoduuli N/mm2.
9
Akseleiden edut ja haitat
Akselin edut
Ne eivät todennäköisesti jää kiinni;
Ne vaativat vähemmän huoltoa kuin ketjujärjestelmät;
Niillä on korkea vääntölujuus;
Niillä on korkeat polaariset hitausmomenttiarvot;
Ne ovat erittäin vahvoja eivätkä todennäköisesti epäonnistu;
Onttojen akselien sisämuoto on ontto, joten ne vaativat vähemmän materiaalia;
Samalla vääntömomentin siirtoarvolla ontto akseli on kevyempi kuin kiinteä akseli;
Niillä on erittäin suuri kiertosäde.
Akselin haitat
Niissä on tehohäviö löysästä kytkennästä;
Ne värisevät pyöriessään;
Ne tuottavat jatkuvaa melua;
Korkeammat valmistus- ja ylläpitokustannukset;
Vaikea valmistaa;
Akselin nopeuden muuttaminen ei ole helppoa;
Pitkä seisokki mekaanisten ongelmien vuoksi;
Öljypisarat yläpuolisilla akseleilla;
Elastomeerikytkimien (kuten lehtijousikytkimien) käyttö voi aiheuttaa nopeushäviöitä akselien välillä;
Jos akseli epäonnistuu, sen korjaaminen vie paljon aikaa.
