Účel a klasifikace šachet
Hlavní funkce hřídelí: podpora rotujících částí, přenos pohybu a výkonu.
Klasifikace podle nosnosti:
- Rotační hřídel: snáší ohybový moment i točivý moment během provozu.
- Vřeteno: nese pouze ohybový moment
- Hřídel převodovky: nese pouze točivý moment, nikoli ohybový moment (nebo velmi malý ohybový moment).
Klasifikace podle tvaru osy:
- Klikový hřídel: ojnice klikového hřídele může realizovat vzájemnou přeměnu mezi rotačním a vratným pohybem.
- Přímá hřídel
- Optický hřídel: jednoduchý tvar, snadné zpracování, málo zdrojů koncentrace napětí; běžně se používá pro vřetena a převodové hřídele.
- Stupňovitá hřídel: snadná montáž a umístění dílů na hřídel; běžně se používá pro rotační hřídele.
Klasifikace podle toho, zda je pevná:
- Pevná hřídel: obecně
- Dutá hřídel: snížení hmotnosti hřídele; instalace dalších částí do hřídele pro zvláštní požadavky; příležitosti se zvláště důležitými funkcemi; poměr vnitřního a vnějšího průměru je obvykle 0,5 ~ 0,6.
- Ohebný drátěný hřídel (ohebný drátěný hřídel): má dobrou ohebnost a může pružně přenášet rotační pohyb do uzavřeného prostoru.
Hlavní obsah konstrukce hřídele
Konstrukční návrh
Strukturální forma
Rozměry
Výpočet pracovní kapacity
Síla: Ve většině případů se vyžaduje pouze pevnostní výpočet hřídele.
Tuhost: U hřídelí s vysokými požadavky na tuhost a štíhlých hřídelí s velkými silami by měl být proveden výpočet tuhosti.
Stabilita při vibracích: U hřídelí pracujících při vysokých rychlostech by měl být proveden výpočet vibrační stability.
Materiály hřídele
Uhlíková ocel, legovaná ocel
Nejčastěji používaná ocel 45
Scénáře použití legované oceli: přenos velkého výkonu, požadavek na zmenšení rozměrů a hmotnosti, zlepšení odolnosti čepu proti opotřebení a hřídele pracující za vysokých nebo nízkých teplot.
Při běžných pracovních teplotách (méně než 200 °C) jsou moduly pružnosti různých uhlíkových a legovaných ocelí podobné, takže při výběru typu oceli a stanovení způsobu tepelného zpracování oceli se vychází z pevnosti a odolnosti proti opotřebení, nikoli z ohybové nebo torzní tuhosti hřídele.

Různé tepelné úpravy (např. vysokofrekvenční kalení, nauhličování, nitridace, kyanidování atd.) a úpravy zpevňující povrch (např. kuličkování, válcování atd.) mají významný vliv na zlepšení únavové pevnosti hřídele.

Konstrukce hřídele
Konstrukce hřídele: přiměřený tvar hřídele + všechny konstrukční rozměry
Faktory ovlivňující konstrukci hřídele:

1. Montážní poloha a tvar hřídele ve stroji

2. Typ, velikost, množství a způsob připojení dílů instalovaných na hřídeli.

3. Povaha, velikost, směr a rozložení zatížení

4. Technologie zpracování hřídelí
Požadavky na konstrukci šachty:

- Hřídel a díly instalované na hřídeli musí mít přesnou pracovní polohu.

- Díly na hřídeli by se měly snadno instalovat, demontovat a seřizovat.

- Hřídel by měla mít dobrou výrobní zpracovatelnost.

Otázky, kterým byste měli věnovat pozornost při objednávání hřídelí
Převodový hřídel je základní součástí mechanického převodového systému. Ve skutečnosti je třeba si před nákupem ujasnit některé věci. První z nich jsou specifikace, například požadavky na průměr, délku, materiál, povrchovou úpravu atd. hřídele. Druhým je materiál. Mezi běžně používané materiály patří ocel, slitina hliníku, slitina titanu atd. Vhodný materiál zvolte podle potřeb a specifikací. Dalším je moment setrvačnosti, což je fyzikální veličina, která měří schopnost předmětu udržet svůj původní rotační stav. Při nákupu hnacího hřídele je třeba zvážit, zda jeho moment setrvačnosti odpovídá vašim potřebám. Pokud je moment setrvačnosti příliš velký, může způsobovat nestabilitu při rozjezdu nebo řazení, a dokonce i vibrace a hluk. Kromě toho existuje přesnost a tolerance. Pokud je přesnost a tolerance příliš velká, může způsobovat problémy, jako jsou vibrace, hluk a opotřebení. Při nákupu hnacího hřídele je proto třeba věnovat pozornost tomu, zda jeho přesnost a tolerance odpovídají vašim potřebám. A konečně je tu otázka ceny.

 

1. Vysoce kvalitní uhlíkové konstrukční oceli, jako je uhlíková ocel 35, 45 a 50, jsou široce používány díky svým vysokým komplexním mechanickým vlastnostem, z nichž nejpoužívanější je ocel 45. Pro zlepšení jejích mechanických vlastností je třeba provést normalizaci nebo kalení a popouštění. Pro nedůležité nebo méně namáhané hřídele lze použít uhlíkové konstrukční oceli, jako jsou Q235 a Q275.
2. Legovaná ocel má vysoké mechanické vlastnosti, ale je dražší a často se používá pro hřídele se speciálními požadavky. Například pro vysokorychlostní hřídele využívající kluzná ložiska se běžně používají nízkouhlíkové legované konstrukční oceli, jako jsou 20Cr a 20CrMnTi. Po nauhličení a kalení lze zvýšit odolnost krčku hřídele proti opotřebení; Hřídel rotoru stroje musí mít dobré vysokoteplotní mechanické vlastnosti při práci za vysokých teplot, vysokých otáček a velkého zatížení. Často se používají legované konstrukční oceli, jako je 40CrNi a 38CrMoAlA. U polotovarů hřídelí mají přednost výkovky, následované ocelí; u větších rozměrů nebo složitějších konstrukcí lze uvažovat o ocelolitině nebo tvárné litině. Například použití tvárné litiny pro výrobu klikových a vačkových hřídelí má výhody nízké ceny, dobré absorpce vibrací, nízké citlivosti na koncentraci napětí a dobré pevnosti. Mechanický model osy je nosník a většinou se musí otáčet, takže jeho napětí je obvykle symetrické cyklické. Mezi možné formy poruch patří únavový lom, lom z přetížení a nadměrná pružná deformace. Obvykle je třeba na hřídel instalovat některé díly s koly, takže většina hřídelí by měla být vyrobena jako stupňovité hřídele s velkým řezným množstvím.