Skakterer kritiske komponenter i mekaniske systemer, der fungerer som rygraden, der understøtter alle transmissionselementer, samtidig med at de overfører drejningsmoment og lejebøjningsmomenter. Designet af en aksel skal ikke kun fokusere på dens individuelle egenskaber, men også tage højde for dens integration med akselsystemets overordnede struktur. Afhængigt af den type belastning, der opleves under bevægelse og kraftoverførsel, kan aksler kategoriseres i spindler, drivaksler og roterende aksler. De kan også klassificeres baseret på deres akseform i lige aksler, excentriske aksler, krumtapaksler og fleksible aksler.
Spindler
1. Fast spindel
Denne type spindel udholder kun bøjningsmomenter, mens den forbliver stationær. Dens enkle struktur og gode stivhed gør den ideel til applikationer som cykelaksler.
2. Roterende spindel
I modsætning til faste spindler udsættes roterende spindler også for bøjningsmomenter under bevægelse. De findes almindeligvis i toghjulaksler.
Drivaksel
Drivaksler er designet til at overføre drejningsmoment og er typisk længere på grund af høje rotationshastigheder. For at forhindre kraftige vibrationer forårsaget af centrifugalkræfter er drivakslens masse jævnt fordelt langs dens omkreds. Moderne drivaksler bruger ofte hule designs, som giver højere kritiske hastigheder sammenlignet med massive aksler, hvilket gør dem sikrere og mere materialeeffektive. For eksempel er bilers drivaksler normalt lavet af ensartet tykke stålplader, mens tunge køretøjer ofte bruger sømløse stålrør.
Roterende aksel
Roterende aksler er unikke, idet de modstår både bøjnings- og torsionsmomenter, hvilket gør dem til en af de mest almindelige komponenter i mekanisk udstyr.
Lige skaft
Lige skafter har en lineær akse og kan kategoriseres i optiske og trinvise skafter. Lige skafter er typisk formede, men kan designes til at være hule for at reducere vægten, samtidig med at stivhed og vridningsstabilitet opretholdes.
1. Optisk aksel
Disse aksler er enkle i formen og nemme at fremstille, og bruges primært til transmission.
2. Trinformet aksel
En aksel med et trinformet langsgående tværsnit kaldes en trinformet aksel. Dette design letter installation og positionering af komponenter, hvilket fører til en mere effektiv lastfordeling. Selvom dens form ligner en bjælkes med ensartet styrke, har den flere punkter med spændingskoncentration. På grund af disse egenskaber anvendes trinformede aksler i vid udstrækning i forskellige transmissionsapplikationer.
3. Knastaksel
Knastakslen er en kritisk komponent i stempelmotorer. I firetaktsmotorer kører knastakslen typisk med halvdelen af krumtapakslens hastighed, men den opretholder stadig en høj rotationshastighed og skal kunne modstå et betydeligt drejningsmoment. Som følge heraf stiller knastakslens design strenge krav til dens styrke og støtteevne.
Knastaksler er normalt lavet af specialiseret støbejern, selvom nogle er fremstillet af smedede materialer for øget holdbarhed. Knastakslens design spiller en afgørende rolle i den samlede motorarkitektur.
4. Splineaksel
Splineaksler er opkaldt efter deres karakteristiske udseende med langsgående notgange på overfladen. Disse notgange gør det muligt for roterende komponenter monteret på akslen at opretholde synkroniseret rotation. Ud over denne rotationsevne muliggør splineaksler også aksial bevægelse, hvor nogle designs har inkorporeret pålidelige låsemekanismer til anvendelser i bremse- og styresystemer.
En anden variant er teleskopskaftet, som består af et indre og et ydre rør. Det ydre rør har indvendige tænder, mens det indre rør har udvendige tænder, hvilket gør det muligt for dem at passe problemfrit sammen. Dette design overfører ikke kun rotationsmoment, men giver også mulighed for at forlænge og trække sig sammen i længden, hvilket gør det ideelt til brug i gearskiftemekanismer i transmissioner.
5. Gearaksel
Når afstanden fra et tandhjuls dedendumcirklen til bunden af notgangen er minimal, er tandhjulet og akslen integreret i en enkelt enhed, kendt som en tandhjulsaksel. Denne mekaniske komponent understøtter roterende dele og arbejder sammen med dem for at overføre bevægelse, drejningsmoment eller bøjningsmomenter.
6. Snekkeaksel
En snekkeaksel er typisk konstrueret som en enkelt enhed, der integrerer både snekken og akslen.
7. Hul skaft
En aksel designet med et hult center kaldes en hul aksel. Ved transmission af drejningsmoment oplever det ydre lag af en hul aksel den højeste forskydningsspænding, hvilket muliggør en mere effektiv udnyttelse af materialerne. Under forhold, hvor bøjningsmomentet for hule og massive aksler er ens, reducerer hule aksler vægten betydeligt uden at gå på kompromis med ydeevnen.
Krumtapaksel
En krumtapaksel er en kritisk komponent i en motor, typisk lavet af kulstofkonstruktionsstål eller duktilt jern. Den består af to hovedsektioner: hovedtappen og plejlstangens tapp. Hovedtappen er monteret på motorblokken, mens plejlstangens tapp er forbundet til den store ende af plejlstangen. Den lille ende af plejlstangen er forbundet med stemplet i cylinderen og danner en klassisk krumtap-skydermekanisme.
Excentrisk aksel
En excentrisk aksel defineres som en aksel med en akse, der ikke er justeret med dens centrum. I modsætning til almindelige aksler, som primært letter rotationen af komponenter, er excentriske aksler i stand til at overføre både rotation og omdrejning. Til justering af centerafstanden mellem aksler anvendes excentriske aksler almindeligvis i plane ledmekanismer, såsom kileremsdrevsystemer.
Fleksibel aksel
Fleksible aksler er primært designet til at overføre drejningsmoment og bevægelse. På grund af deres betydeligt lavere bøjningsstivhed sammenlignet med deres torsionsstivhed kan fleksible aksler nemt navigere rundt om forskellige forhindringer, hvilket muliggør langdistanceoverførsel mellem den primære kraft og arbejdsmaskinen.
Disse aksler muliggør bevægelsesoverførsel mellem to akser, der har relativ bevægelse, uden behov for yderligere mellemliggende transmissionsenheder, hvilket gør dem ideelle til applikationer over lange afstande. Deres enkle design og lave pris bidrager til deres popularitet i forskellige mekaniske systemer. Derudover hjælper fleksible aksler med at absorbere stød og vibrationer, hvilket forbedrer den samlede ydeevne.
Almindelige anvendelser omfatter håndholdte elværktøjer, visse transmissionssystemer i værktøjsmaskiner, kilometertællere og fjernbetjeninger.
1. Fleksibel aksel af krafttype
Fleksible aksler af krafttypen har en fast forbindelse ved den bløde akselforbindelsesende, udstyret med en glidemuffe i slangeforbindelsen. Disse aksler er primært designet til momentoverførsel. Et grundlæggende krav til fleksible aksler af krafttypen er tilstrækkelig vridningsstivhed. Typisk inkluderer disse aksler anti-reverse-mekanismer for at sikre ensrettet transmission. Det ydre lag er konstrueret med en ståltråd med større diameter, og nogle designs inkluderer ikke en kernestang, hvilket forbedrer både slidstyrke og fleksibilitet.
2. Fleksibel aksel af kontroltype
Fleksible aksler af styretypen er primært designet til bevægelsesoverførsel. Det drejningsmoment, de overfører, bruges primært til at overvinde det friktionsmoment, der genereres mellem den fleksible trådaksel og slangen. Ud over at have lav bøjningsstivhed skal disse aksler også have tilstrækkelig vridningsstivhed. Sammenlignet med fleksible aksler af krafttypen er fleksible aksler af styretypen karakteriseret ved deres strukturelle egenskaber, som omfatter tilstedeværelsen af en kernestang, et højere antal viklingslag og mindre tråddiametre.
Struktur af fleksibel aksel
Fleksible aksler består typisk af flere komponenter: en fleksibel trådaksel, en fleksibel akselsamling, en slange og en slangesamling.
1. Fleksibel aksel med tråd
En fleksibel trådaksel, også kendt som en fleksibel aksel, er konstrueret af flere lag ståltråd, der er viklet sammen og danner et cirkulært tværsnit. Hvert lag består af flere tråde, der er viklet samtidigt, hvilket giver det en struktur, der ligner en flertrådet fjeder. Det inderste lag af tråd er viklet omkring en kernestang, med tilstødende lag viklet i modsatte retninger. Dette design bruges almindeligvis i landbrugsmaskiner.
2. Fleksibel akselforbindelse
Den fleksible akselsamling er designet til at forbinde kraftudgangsakslen med de arbejdende komponenter. Der er to forbindelsestyper: fast og glidende. Den faste type bruges typisk til kortere fleksible aksler eller i applikationer, hvor bøjningsradius forbliver relativt konstant. I modsætning hertil anvendes den glidende type, når bøjningsradius varierer betydeligt under drift, hvilket giver mulighed for større bevægelse i slangen for at imødekomme længdeændringer, når slangen bøjer.
3. Slange og slangeforbindelse
Slangen, også kaldet en beskyttende kappe, tjener til at beskytte den fleksible trådaksel mod kontakt med eksterne komponenter, hvilket sikrer operatørens sikkerhed. Derudover kan den opbevare smøremidler og forhindre snavs i at trænge ind. Under drift yder slangen støtte, hvilket gør den fleksible aksel lettere at håndtere. Bemærkelsesværdigt roterer slangen ikke med den fleksible aksel under transmission, hvilket muliggør en jævn og effektiv drift.
Det er afgørende for ingeniører og designere at forstå de forskellige typer og funktioner af aksler for at sikre optimal ydeevne og pålidelighed i mekaniske systemer. Ved at vælge den rigtige akseltype til specifikke applikationer kan man forbedre maskiners effektivitet og levetid. For mere indsigt i mekaniske komponenter og deres anvendelser, hold øje med vores seneste opdateringer!
Opslagstidspunkt: 15. oktober 2024
