Άξονες υψηλής απόδοσης: Λύση σε θέματα ανθεκτικότητας και ακρίβειας στη μεταποιητική βιομηχανία

Σκοπός και ταξινόμηση των φρεατίων
Η κύρια λειτουργία των αξόνων: στήριξη περιστρεφόμενων μερών, μετάδοση κίνησης και ισχύος
Ταξινόμηση ανάλογα με το φορτίο που φέρει:
- Περιστρεφόμενος άξονας: φέρει τόσο ροπή κάμψης όσο και ροπή κατά τη λειτουργία
- Άξονας: φέρει μόνο ροπή κάμψης
- Άξονας μετάδοσης: φέρει μόνο ροπή, όχι ροπή κάμψης (ή πολύ μικρή ροπή κάμψης)
Ταξινόμηση με βάση το σχήμα του άξονα:
- Στροφαλοφόρος άξονας: η ράβδος σύνδεσης του στροφαλοφόρου άξονα μπορεί να πραγματοποιήσει την αμοιβαία μετατροπή μεταξύ περιστροφικής κίνησης και παλινδρομικής κίνησης.
- Ευθεία άτρακτος
- Οπτικός άξονας: απλό σχήμα, εύκολη επεξεργασία, λίγες πηγές συγκέντρωσης τάσεων- χρησιμοποιείται συνήθως για άτρακτους και άξονες μετάδοσης κίνησης.
- Βηματικός άξονας: εύκολη συναρμολόγηση και τοποθέτηση εξαρτημάτων στον άξονα- χρησιμοποιείται συνήθως για περιστρεφόμενους άξονες.
Ταξινόμηση ανάλογα με το αν είναι στερεό:
- Στερεός άξονας: γενικά
- Κοίλος άξονας: μείωση της μάζας του άξονα- εγκατάσταση άλλων εξαρτημάτων στον άξονα για ειδικές απαιτήσεις- περιπτώσεις με ιδιαίτερα σημαντικές λειτουργίες- ο λόγος εσωτερικής και εξωτερικής διαμέτρου είναι γενικά 0,5 ~ 0,6
- Εύκαμπτος άξονας σύρματος (εύκαμπτος άξονας σύρματος): έχει καλή ευελιξία και μπορεί να μεταφέρει με ευελιξία την περιστροφική κίνηση σε κλειστό χώρο.
Κύρια περιεχόμενα του σχεδιασμού άξονα
Δομικός σχεδιασμός
Δομική μορφή
Διαστάσεις
Υπολογισμός της ικανότητας εργασίας
Δύναμη: Στις περισσότερες περιπτώσεις, απαιτείται μόνο ο υπολογισμός της αντοχής του άξονα.
Ακαμψία: Για άξονες με υψηλές απαιτήσεις δυσκαμψίας και λεπτούς άξονες με μεγάλες δυνάμεις, πρέπει να γίνεται υπολογισμός της δυσκαμψίας.
Σταθερότητα κραδασμών: Για άξονες που λειτουργούν σε υψηλές ταχύτητες, πρέπει να γίνεται υπολογισμός της σταθερότητας των κραδασμών.
Υλικά άξονα
Ανθρακούχος χάλυβας, κραματωμένος χάλυβας
Συνηθέστερα χρησιμοποιούμενος χάλυβας 45
Σενάρια χρήσης κράματος χάλυβα: μετάδοση μεγάλης ισχύος, που απαιτεί μειωμένο μέγεθος και μάζα, βελτίωση της αντοχής στη φθορά του άξονα και άξονες που λειτουργούν σε συνθήκες υψηλής ή χαμηλής θερμοκρασίας.
Σε κανονικές θερμοκρασίες λειτουργίας (λιγότερο από 200 °C), το μέτρο ελαστικότητας των διαφόρων ανθρακούχων και κραματωμένων χαλύβων είναι παρόμοιο, οπότε κατά την επιλογή του τύπου του χάλυβα και τον καθορισμό της μεθόδου θερμικής επεξεργασίας του χάλυβα, η βάση είναι η αντοχή και η αντίσταση στη φθορά και όχι η δυσκαμψία κάμψης ή στρέψης του άξονα.

Διάφορες θερμικές κατεργασίες (όπως απόσβεση υψηλής συχνότητας, ενανθράκωση, νιτροποίηση, κυανοποίηση κ.λπ.) και κατεργασίες ενίσχυσης της επιφάνειας (όπως σφαιρική σκλήρυνση, έλαση κ.λπ.) έχουν σημαντική επίδραση στη βελτίωση της αντοχής του άξονα σε κόπωση.

Σχεδιασμός δομής άξονα
Σχεδιασμός δομής άξονα: λογικό σχήμα του άξονα + όλες οι δομικές διαστάσεις
Παράγοντες επιρροής της δομής του άξονα:

1. Η θέση εγκατάστασης και η μορφή του άξονα στη μηχανή

2. Ο τύπος, το μέγεθος, η ποσότητα και η μέθοδος σύνδεσης των εξαρτημάτων που είναι εγκατεστημένα στον άξονα.

3. Η φύση, το μέγεθος, η κατεύθυνση και η κατανομή του φορτίου

4. Τεχνολογία επεξεργασίας άξονα
Απαιτήσεις σχεδιασμού δομής άξονα:

- Ο άξονας και τα εξαρτήματα που είναι τοποθετημένα στον άξονα πρέπει να έχουν ακριβή θέση εργασίας.

- Τα μέρη του άξονα πρέπει να είναι εύκολα στην εγκατάσταση, αποσυναρμολόγηση και ρύθμιση.

- Ο άξονας θα πρέπει να έχει καλή κατασκευαστική ικανότητα

Ερωτήσεις που πρέπει να προσέξετε κατά την παραγγελία των αξόνων
Ο άξονας μετάδοσης κίνησης είναι ένα βασικό στοιχείο του μηχανικού συστήματος μετάδοσης κίνησης. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν ορισμένα πράγματα που πρέπει να διευκρινιστούν πριν από την αγορά. Το πρώτο είναι οι προδιαγραφές, όπως οι απαιτήσεις για τη διάμετρο, το μήκος, το υλικό, την επιφανειακή επεξεργασία κ.λπ. του άξονα. Το δεύτερο είναι το υλικό. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται συνήθως περιλαμβάνουν χάλυβα, κράμα αλουμινίου, κράμα τιτανίου κ.λπ. Επιλέξτε το κατάλληλο υλικό ανάλογα με τις ανάγκες και τις προδιαγραφές. Ένα άλλο είναι η ροπή αδράνειας, η οποία είναι ένα φυσικό μέγεθος που μετρά την ικανότητα ενός αντικειμένου να διατηρεί την αρχική περιστροφική του κατάσταση. Όταν αγοράζετε έναν άξονα κίνησης, πρέπει να εξετάσετε αν η ροπή αδράνειας του ανταποκρίνεται στις ανάγκες σας. Εάν η ροπή αδράνειας είναι πολύ μεγάλη, μπορεί να προκαλέσει αστάθεια κατά την εκκίνηση ή τη μετατόπιση, ακόμη και κραδασμούς και θόρυβο. Επιπλέον, υπάρχουν η ακρίβεια και η ανοχή. Εάν η ακρίβεια και η ανοχή είναι πολύ μεγάλες, μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα όπως κραδασμούς, θόρυβο και φθορά. Επομένως, όταν αγοράζετε έναν άξονα μετάδοσης κίνησης, πρέπει να δώσετε προσοχή στο αν η ακρίβεια και η ανοχή του ανταποκρίνονται στις ανάγκες σας. Τέλος, υπάρχει το ζήτημα της τιμής.

1. Οι υψηλής ποιότητας δομικοί χάλυβες άνθρακα, όπως ο ανθρακούχος χάλυβας 35, 45 και 50, χρησιμοποιούνται ευρέως λόγω των υψηλών ολοκληρωμένων μηχανικών ιδιοτήτων τους, μεταξύ των οποίων ο χάλυβας 45 είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος. Προκειμένου να βελτιωθούν οι μηχανικές του ιδιότητες, θα πρέπει να πραγματοποιηθεί κανονικοποίηση ή επεξεργασία απόσβεσης και σκλήρυνσης. Για ασήμαντους ή λιγότερο καταπονημένους άξονες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν δομικοί χάλυβες άνθρακα, όπως οι Q235 και Q275.
2. Ο κραματωμένος χάλυβας έχει υψηλές μηχανικές ιδιότητες, αλλά είναι ακριβότερος και χρησιμοποιείται συχνά για άξονες με ειδικές απαιτήσεις. Για παράδειγμα, για άξονες υψηλών ταχυτήτων που χρησιμοποιούν έδρανα ολίσθησης, χρησιμοποιούνται συνήθως δομικοί χάλυβες από κράμα χαμηλού άνθρακα, όπως 20Cr και 20CrMnTi. Μετά την ενανθράκωση και την απόσβεση, η αντοχή στη φθορά του λαιμού του άξονα μπορεί να βελτιωθεί. ο άξονας του ρότορα της μηχανής πρέπει να έχει καλές μηχανικές ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες όταν λειτουργεί υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής ταχύτητας και βαρέως φορτίου. Συχνά χρησιμοποιούνται κράματα δομικών χαλύβων όπως 40CrNi και 38CrMoAlA. Στο κενό του άξονα προτεραιότητα έχουν τα σφυρήλατα, ακολουθούμενα από χάλυβα- Για μεγαλύτερα μεγέθη ή πιο σύνθετες δομές, μπορεί να εξεταστεί το ενδεχόμενο χυτοχάλυβα ή όλκιμου σιδήρου. Για παράδειγμα, η χρήση όλκιμου σιδήρου για την κατασκευή στροφαλοφόρων και εκκεντροφόρων αξόνων έχει τα πλεονεκτήματα του χαμηλού κόστους, της καλής απορρόφησης κραδασμών, της χαμηλής ευαισθησίας στη συγκέντρωση τάσεων και της καλής αντοχής. Το μηχανικό μοντέλο ενός άξονα είναι μια δοκός και το μεγαλύτερο μέρος της πρέπει να περιστρέφεται, οπότε η καταπόνησή της είναι συνήθως συμμετρική κυκλική. Οι πιθανές μορφές αστοχίας περιλαμβάνουν θραύση λόγω κόπωσης, θραύση λόγω υπερφόρτωσης και υπερβολική ελαστική παραμόρφωση. Συνήθως, κάποια εξαρτήματα με τροχούς πρέπει να εγκατασταθούν στον άξονα, οπότε οι περισσότεροι άξονες πρέπει να κατασκευάζονται σε βαθμιδωτούς άξονες με μεγάλη ποσότητα κοπής.