Vārpstu mērķis un klasifikācija
Galvenā vārpstu funkcija: rotējošo detaļu balsts, kustības un jaudas pārnese.
Klasifikācija pēc nestspējas:
- Rotējošā vārpsta: iztur gan lieces momentu, gan griezes momentu darbības laikā.
- Vārpsta: gultņa tikai lieces moments
- Pārnesumkārbas vārpsta: gultņa tikai griezes moments, nevis lieces moments (vai ļoti mazs lieces moments).
Klasifikācija pēc ass formas:
- Kloķvārpsta: kloķvārpstas savienotājvārpsta var realizēt rotācijas kustības un atgriezeniskās kustības savstarpēju pārveidošanu.
- Taisna vārpsta
- Optiskā vārpsta: vienkārša forma, viegla apstrāde, maz spriedzes koncentrācijas avotu; parasti izmanto vārpstām un transmisijas vārpstām.
- Pakāpienu vārpsta: viegli montējama un uz tās novietojama; parasti tiek izmantota rotējošām vārpstām.
Klasifikācija pēc tā, vai tas ir ciets:
- Cietā vārpsta: vispārīgi
- Doba vārpsta: samazina vārpstas masu; īpašām prasībām vārpstā uzstādīt citas detaļas; gadījumi ar īpaši svarīgām funkcijām; iekšējā un ārējā diametra attiecība parasti ir 0,5 ~ 0,6.
- Stiepļu lokanā vārpsta (stiepļu lokanā vārpsta): tai ir laba elastība, un tā var elastīgi pārnest rotācijas kustību uz slēgtu telpu.
Galvenais vārpstas konstrukcijas saturs
Strukturālā projektēšana
Strukturālā forma
Izmēri
Darba jaudas aprēķins
Spēks: Vairumā gadījumu ir jāveic tikai vārpstas stiprības aprēķins.
Stīvums: Veicot stīvuma aprēķinus vārpstām ar augstām stingrības prasībām un tievām vārpstām ar lieliem spēkiem, jāveic stingrības aprēķins.
Vibrācijas stabilitāte: Vārtiem, kas darbojas ar lieliem apgriezieniem, jāveic vibrācijas stabilitātes aprēķins.
Vārpstas materiāli
Oglekļa tērauds, leģētais tērauds
Visbiežāk izmantotais 45 tērauds
Leģētā tērauda izmantošanas scenāriji: lielas jaudas pārnese, kam nepieciešams samazināt izmērus un masu, uzlabot vārpstas nodilumizturību, kā arī vārpstas, kas darbojas augstas vai zemas temperatūras apstākļos.
Normālā darba temperatūrā (zem 200 °C) dažādu oglekļa tēraudu un leģēto tēraudu elastības modulis ir līdzīgs, tāpēc, izvēloties tērauda veidu un nosakot tērauda termiskās apstrādes metodi, pamatā ir izturība un nodilumizturība, nevis vārpstas lieces vai vērpes stingrība.

Dažādas termiskās apstrādes (piemēram, augstfrekvences rūdīšana, uzkaļķošana, nitrīdēšana, cianizēšana u. c.) un virsmas nostiprināšanas apstrādes (piemēram, lodēšana, velmēšana u. c.) būtiski ietekmē vārpstas noguruma stiprības uzlabošanu.

Vārpstas struktūras konstrukcija
Vārpstas konstrukcijas dizains: saprātīga vārpstas forma + visi konstrukcijas izmēri
Vārpstas struktūru ietekmējošie faktori:

1. Vārpstas uzstādīšanas pozīcija un forma mašīnā

2. Uz vārpstas uzstādīto detaļu tips, izmērs, daudzums un savienošanas metode.

3. Slodzes veids, lielums, virziens un sadalījums

4. Vārpstas apstrādes tehnoloģija
Prasības vārpstas konstrukcijas projektēšanai:

- Vārpstai un uz tās uzstādītajām daļām jābūt precīzā darba stāvoklī.

- Uz vārpstas esošajām daļām jābūt viegli uzstādāmām, izjaucamām un regulējamām.

- vārpstai jābūt ar labām ražošanas tehnoloģiskajām īpašībām.

Jautājumi, kam jāpievērš uzmanība, pasūtot vārpstas
Transmisijas vārpsta ir mehāniskās transmisijas sistēmas galvenā sastāvdaļa. Patiesībā ir dažas lietas, kas jānoskaidro pirms iegādes. Pirmā ir specifikācijas, piemēram, prasības attiecībā uz vārpstas diametru, garumu, materiālu, virsmas apstrādi utt. Otrais ir materiāls. Bieži izmantotie materiāli ir tērauds, alumīnija sakausējums, titāna sakausējums utt. Izvēlieties piemērotu materiālu atbilstoši vajadzībām un specifikācijām. Vēl viens ir inerces moments, kas ir fizikāls lielums, ar kuru mēra objekta spēju saglabāt sākotnējo rotācijas stāvokli. Iegādājoties piedziņas vārpstu, jāņem vērā, vai tās inerces moments atbilst jūsu vajadzībām. Ja inerces moments ir pārāk liels, tas var izraisīt nestabilitāti iedarbināšanas vai pārslēgšanas laikā un pat vibrāciju un troksni. Turklāt ir arī precizitāte un pielaide. Ja precizitāte un pielaide ir pārāk liela, var rasties tādas problēmas kā vibrācija, troksnis un nodilums. Tāpēc, iegādājoties piedziņas vārpstu, jāpievērš uzmanība tam, vai tās precizitāte un pielaide atbilst jūsu vajadzībām. Visbeidzot, ir jautājums par cenu.

 

1. Augstas kvalitātes oglekļa konstrukcijas tēraudi, piemēram, oglekļa tērauds 35, 45 un 50, tiek plaši izmantoti to augsto visaptverošo mehānisko īpašību dēļ, no kuriem 45 tērauds ir visplašāk izmantotais. Lai uzlabotu tā mehāniskās īpašības, jāveic normalizācija vai rūdīšanas un atlaidināšanas apstrāde. Mazsvarīgām vai mazāk saspringtām vārpstām var izmantot oglekļa konstrukcijas tēraudus, piemēram, Q235 un Q275.
2. Leģētajam tēraudam ir augstas mehāniskās īpašības, taču tas ir dārgāks un bieži tiek izmantots vārpstām ar īpašām prasībām. Piemēram, ātrgaitas vārpstām, kurās izmanto slīdošos gultņus, parasti izmanto zema oglekļa satura leģētos strukturālos tēraudus, piemēram, 20Cr un 20CrMnTi. Pēc uzkaļķošanas un rūdīšanas var uzlabot vārpstas kakliņa nodilumizturību; mašīnas rotora vārpstai jābūt ar labām augsttemperatūras mehāniskajām īpašībām, ja tā strādā augstā temperatūrā, lielā ātrumā un lielas slodzes apstākļos. Bieži izmanto tādus leģētos konstrukcijas tēraudus kā 40CrNi un 38CrMoAlA. Vārpstas sagataves prioritāte ir kalumi, kam seko tērauds; lielākiem izmēriem vai sarežģītākām konstrukcijām var apsvērt tērauda vai kaļamā čuguna izmantošanu. Piemēram, izmantojot kaļamo čugunu kloķvārpstu un sadales vārpstu izgatavošanai, ir tādas priekšrocības kā zemas izmaksas, laba vibrāciju absorbcija, zema jutība pret sprieguma koncentrāciju un laba izturība. Mehāniskais ass modelis ir sija, un lielākajai daļai tās ir jārotē, tāpēc tās spriegums parasti ir simetriski ciklisks. Iespējamie bojājumu veidi ir noguruma lūzums, pārslodzes lūzums un pārmērīga elastīgā deformācija. Parasti uz vārpstas parasti jāuzstāda dažas detaļas ar riteņiem, tāpēc lielākā daļa vārpstu jāizveido kā pakāpienveida vārpstas ar lielu griešanas daudzumu.