Účel a klasifikácia šácht
Hlavná funkcia hriadeľov: podpora rotujúcich častí, prenos pohybu a výkonu
Klasifikácia podľa nosnosti:
- Rotačný hriadeľ: znáša ohybový moment aj krútiaci moment počas prevádzky
- Vreteno: nesie len ohybový moment
- Hriadeľ prevodovky: nesie len krútiaci moment, nie ohybový moment (alebo veľmi malý ohybový moment)
Klasifikácia podľa tvaru osi:
- Kľukový hriadeľ: ojnica kľukového hriadeľa môže realizovať vzájomnú konverziu medzi rotačným pohybom a vratným pohybom
- Priamy hriadeľ
- Optický hriadeľ: jednoduchý tvar, ľahké spracovanie, málo zdrojov koncentrácie napätia; bežne sa používa na vretená a prevodové hriadele
- Stupňovitý hriadeľ: jednoduchá montáž a umiestnenie dielov na hriadeli; bežne sa používa pre rotačné hriadele
Klasifikácia podľa toho, či je pevná:
- Pevný hriadeľ: všeobecne
- Dutý hriadeľ: zníženie hmotnosti hriadeľa; inštalácia ďalších častí do hriadeľa pre špeciálne požiadavky; príležitosti s obzvlášť dôležitými funkciami; pomer vnútorného a vonkajšieho priemeru je zvyčajne 0,5 ~ 0,6
- Drôtená ohybná hriadeľ (drôtená ohybná hriadeľ): má dobrú ohybnosť a môže flexibilne prenášať rotačný pohyb do uzavretého priestoru
Hlavný obsah konštrukcie hriadeľa
Konštrukčný návrh
Štrukturálna forma
Rozmery
Výpočet pracovnej kapacity
Sila: Vo väčšine prípadov sa vyžaduje len výpočet pevnosti hriadeľa.
Tuhosť: V prípade hriadeľov s vysokými požiadavkami na tuhosť a štíhlych hriadeľov s veľkými silami by sa mal vykonať výpočet tuhosti
Vibračná stabilita: V prípade hriadeľov pracujúcich pri vysokých rýchlostiach by sa mal vykonať výpočet vibračnej stability
Materiály hriadeľa
Uhlíková oceľ, legovaná oceľ
Najčastejšie používaná oceľ 45
Scenáre použitia legovanej ocele: prenos veľkého výkonu, vyžadovanie menších rozmerov a hmotnosti, zlepšenie odolnosti čapu proti opotrebovaniu a hriadele pracujúce pri vysokých alebo nízkych teplotách
Pri bežných pracovných teplotách (menej ako 200 °C) sú moduly pružnosti rôznych uhlíkových a legovaných ocelí podobné, takže pri výbere typu ocele a určovaní spôsobu tepelného spracovania ocele sa vychádza z pevnosti a odolnosti proti opotrebovaniu, nie z ohybovej alebo torznej tuhosti hriadeľa.

Rôzne tepelné úpravy (ako napríklad vysokofrekvenčné kalenie, nauhličovanie, nitridovanie, kyanidovanie atď.) a úpravy na spevnenie povrchu (ako napríklad kuličkovanie, valcovanie atď.) majú významný vplyv na zlepšenie únavovej pevnosti hriadeľa.

Konštrukcia hriadeľa
Konštrukcia hriadeľa: primeraný tvar hriadeľa + všetky konštrukčné rozmery
Faktory ovplyvňujúce štruktúru hriadeľa:

1. Montážna poloha a tvar hriadeľa v stroji

2. Typ, veľkosť, množstvo a spôsob pripojenia častí inštalovaných na hriadeli

3. Charakter, veľkosť, smer a rozloženie zaťaženia

4. Technológia spracovania hriadeľov
Požiadavky na konštrukciu šachty:

- Hriadeľ a diely inštalované na hriadeli musia mať presnú pracovnú polohu

- Diely na hriadeli by sa mali dať ľahko inštalovať, demontovať a nastaviť

- Hriadeľ by mal mať dobrú výrobnú spracovateľnosť

Otázky, ktorým by ste mali venovať pozornosť pri objednávaní hriadeľov
Prevodový hriadeľ je základnou súčasťou mechanického prevodového systému. V skutočnosti je potrebné pred kúpou objasniť niektoré veci. Prvou sú špecifikácie, ako napríklad požiadavky na priemer, dĺžku, materiál, povrchovú úpravu atď. hriadeľa. Druhou je materiál. Medzi bežne používané materiály patrí oceľ, hliníková zliatina, zliatina titánu atď. Vyberte si vhodný materiál podľa potrieb a špecifikácií. Ďalším je moment zotrvačnosti, čo je fyzikálna veličina, ktorá meria schopnosť objektu udržať si svoj pôvodný rotačný stav. Pri kúpe hnacieho hriadeľa musíte zvážiť, či jeho moment zotrvačnosti spĺňa vaše potreby. Ak je moment zotrvačnosti príliš veľký, môže spôsobiť nestabilitu pri rozjazde alebo radení, a dokonca aj vibrácie a hluk. Okrem toho existuje presnosť a tolerancia. Ak sú presnosť a tolerancia príliš veľké, môže to spôsobiť problémy, ako sú vibrácie, hluk a opotrebovanie. Preto pri kúpe hnacieho hriadeľa musíte venovať pozornosť tomu, či jeho presnosť a tolerancia vyhovujú vašim potrebám. Nakoniec je tu otázka ceny.

 

1. Vysokokvalitné uhlíkové konštrukčné ocele, ako napríklad uhlíková oceľ 35, 45 a 50, sa široko používajú vďaka svojim vysokým komplexným mechanickým vlastnostiam, z ktorých sa najviac používa oceľ 45. Na zlepšenie jej mechanických vlastností by sa mala vykonať normalizácia alebo kalenie a popúšťanie. Pre nedôležité alebo menej namáhané hriadele sa môžu použiť uhlíkové konštrukčné ocele, ako sú Q235 a Q275.
2. Legovaná oceľ má vysoké mechanické vlastnosti, ale je drahšia a často sa používa na hriadele so špeciálnymi požiadavkami. Napríklad pre vysokorýchlostné hriadele využívajúce klzné ložiská sa bežne používajú nízkouhlíkové legované konštrukčné ocele, ako sú 20Cr a 20CrMnTi. Po nauhličení a kalení sa môže zlepšiť odolnosť krku hriadeľa proti opotrebovaniu; Hriadeľ rotora stroja musí mať dobré vysokoteplotné mechanické vlastnosti pri práci pri vysokých teplotách, vysokých otáčkach a veľkom zaťažení. Často sa používajú legované konštrukčné ocele ako 40CrNi a 38CrMoAlA. Na polotovar hriadeľa sa prioritne používajú výkovky, potom oceľ; pri väčších rozmeroch alebo zložitejších konštrukciách možno uvažovať o oceľoliatine alebo tvárnej liatine. Napríklad použitie tvárnej liatiny na výrobu kľukových a vačkových hriadeľov má výhody nízkych nákladov, dobrej absorpcie vibrácií, nízkej citlivosti na koncentráciu napätia a dobrej pevnosti. Mechanický model osi je nosník a väčšina z nich sa musí otáčať, takže ich napätie je zvyčajne symetrické cyklické. Medzi možné formy poruchy patrí únavový lom, lom z preťaženia a nadmerná pružná deformácia. Na hriadeľ je zvyčajne potrebné nainštalovať niektoré diely s kolieskami, preto by väčšina hriadeľov mala byť vyrobená ako stupňovité hriadele s veľkým množstvom rezu.