محور در خدمت چه چیزی است؟ شفت: ویژگی های طراحی، طبقه بندی و تولید
4.1. کدام قسمت را شفت و کدام قسمت را محور می نامند؟
شفت بخشی چرخشی از ماشین است که گشتاور را از آن منتقل می کند
یک جزئیات به جزئیات دیگر قطعات دوار روی شفت نصب شده و به آن محکم می شوند. در حین کار، شفت دچار خمش و پیچش و در برخی موارد کشش یا فشار اضافی می شود.
اکسل بخشی از ماشین است که برای پشتیبانی از قطعات نصب شده روی آن طراحی شده است. بر خلاف شفت، یک محور گشتاور را منتقل نمی کند و بنابراین پیچش را تجربه نمی کند.
4.2. انواع شفت و محور.
با توجه به شکل هندسی، شفت ها به دو دسته تقسیم می شوند:
● مستقیم 1 و 2.
● انعطاف پذیر 3.
● آرنج 4.
بر اساس طراحی، شفت ها و محورهای مستقیم به دو دسته تقسیم می شوند:
● صاف 1.
● پله 2.
محورها می توانند چرخان یا ثابت باشند.
4.3. عناصر ساختاری شفت ها و محورها.
● 
Trunnion قسمت نگهدارنده یک شفت یا محور است.
● تنون یک پین در انتهای شفت یا محور است.
● ژورنال دفتری است که در وسط شفت یا محور قرار دارد.
● شانه برآمدگی حلقه ای شکل بر روی شفت یا محور است.
● فیله یک انتقال صاف گرد از یک سطح به سطح دیگر است.
4.4. معیارهای اساسی برای عملکرد شفت
● قدرت .
● سختی .
● مقاومت در برابر لرزش .
4.5. سه مرحله محاسبه و طراحی شفت.
● محاسبه طراحی قطر قسمت انتهایی شفت با توجه به شرایط مقاومت پیچشی تعیین می شود. مقدار قطر حاصل مطابق با GOST "ابعاد خطی عادی" به نزدیکترین اندازه استاندارد گرد می شود.
● طراحی شفت. ابعاد آن بر اساس ملاحظات طراحی تعیین می شود.
● محاسبه تایید. استحکام شفت طراحی شده بررسی می شود: بارهای روی شفت تعیین می شود، نمودار طراحی شفت ترسیم می شود، واکنش های تکیه گاه شفت تعیین می شود و نمودارهای خمشی و گشتاورهای پیچشی ساخته می شوند، تنش ها در مقطع خطرناک. محاسبه شده و استحکام بررسی می شود.
5. تکیه گاه شفت و محور
5.1. شفت ها و محورها در ماشین در حال کار روی چه چیزی قرار می گیرند؟
شفت ها و محورهای دوار بر روی تکیه گاه هایی نصب می شوند که چرخش را فراهم می کنند، بارها را جذب کرده و به پایه ماشین منتقل می کنند. قسمت اصلی تکیه گاه ها یاتاقان ها هستند که می توانند بارهای شعاعی، شعاعی- محوری و محوری را جذب کنند.
بر اساس اصل عملکرد، آنها متمایز می شوند:
● بلبرینگ کشویی.
● بلبرینگ غلتکی.
5.2. بلبرینگ ساده چیست؟
ساده ترین یاتاقان ساده سوراخی است که مستقیماً در بدنه دستگاه سوراخ می شود که معمولاً یک بوش (لاینر) ساخته شده از مواد ضد اصطکاک در آن وارد می شود. ژورنال شفت در امتداد سطح نگهدارنده می لغزد.
5.3. مزایا و معایب بلبرینگ های ساده.
مزایا:
● ابعاد کوچک در جهت شعاعی.
● حساسیت خوب در برابر ضربه و بارهای ارتعاشی.
● قابل استفاده در سرعت های شفت بسیار بالا.
● هنگام کار در آب یا محیط های تهاجمی قابل استفاده است.
ایرادات:
● ابعاد بزرگ در جهت محوری.
● مصرف قابل توجه روانکار و نیاز به نظارت سیستماتیک بر فرآیند روانکاری.
● لزوم استفاده از مواد ضد اصطکاک گران قیمت و کمیاب برای آسترها.
5.4. الزامات اساسی برای مواد مورد استفاده در یاتاقان های ساده.
مواد آسترهای جفت شده با تراننیون باید شامل موارد زیر باشد:
● ضریب اصطکاک پایین.
● مقاومت در برابر سایش بالا
● اجرای خوب
● مقاومت در برابر خوردگی.
● ضریب انبساط خطی پایین.
● هزینه کم.
هیچ یک از مواد شناخته شده دارای طیف کاملی از این خواص نیستند. بنابراین، از مواد ضد اصطکاک مختلفی استفاده می شود که به بهترین وجه با شرایط عملیاتی خاص مطابقت دارند.
5.5. مواد اصلی مورد استفاده در یاتاقان های ساده.
مواد لاینر را می توان به سه گروه تقسیم کرد.
● فلز. بابیت ها (آلیاژهای مبتنی بر قلع یا سرب) دارای خواص ضد اصطکاک بالا و عملکرد خوبی هستند، اما گران هستند. آلیاژهای برنز، برنج و روی خواص ضد اصطکاک خوبی دارند. در سرعت های پایین از چدن های ضد اصطکاک استفاده می شود.
● فلز سرامیک. مواد متخلخل برنز-گرافیت یا آهن-گرافیت با روغن داغ آغشته می شوند و زمانی استفاده می شوند که روانکاری مایع غیرممکن باشد. این مواد می توانند برای مدت طولانی بدون عرضه روان کننده کار کنند.
● غیر فلزی. مواد خود روان کننده پلیمری در سرعت های لغزشی قابل توجهی استفاده می شوند. فلوروپلاستیک ها دارای ضریب اصطکاک کم، اما ضریب انبساط خطی بالایی هستند. بلبرینگ با آستر لاستیکی با روان کننده آب استفاده می شود.
5.6. معیارهای عملکرد بلبرینگ های ساده
معیار اصلی این استمقاومت در برابر سایش مالش زوج
کار نیروهای اصطکاک در یاتاقان به گرما تبدیل می شود، بنابراین یک معیار دیگر استمقاومت در برابر حرارت .
5.7. بلبرینگ غلتکی چیست؟
یک واحد تمام‌شده، که شامل حلقه‌های بیرونی 1 و 2 داخلی با راه‌های راه‌انداز، عناصر غلتشی 3 (توپ‌ها یا غلتک‌ها) و جداکننده 4 است که عناصر نورد را جدا و هدایت می‌کند.
5.8. مزایا و معایب یاتاقان های نورد.
مزایا:
● تلفات اصطکاک کم
● راندمان بالا.
● گرمایش جزئی
● ظرفیت بار بالا.
● ابعاد کلی کوچک در جهت محوری.
● درجه بالایی از قابلیت تعویض.
● آسان برای استفاده.
● مصرف کم روان کننده.
ایرادات:
● حساسیت به ضربه و بارهای ارتعاشی.
● ابعاد بزرگ در جهت شعاعی.
● سر و صدا در سرعت های بالا.
5.9. یاتاقان های غلتشی چگونه طبقه بندی می شوند؟
● شکل عناصر نورد توپی و غلتکی است و غلتکی: استوانه ای، مخروطی، بشکه ای شکل.
● در جهت بار درک شده - شعاعی (درک بارهای شعاعی)، رانش شعاعی (درک بارهای شعاعی و محوری) و رانش (درک بارهای محوری).
● با توجه به تعداد ردیف عناصر نورد - تک ردیف، دو ردیف و چند ردیف.
5.10. دلایل اصلی از دست دادن عملکرد یاتاقان های نورد.
● ریزش خستگی پس از عمل طولانی مدت
● سایش - با محافظت ناکافی در برابر ذرات ساینده.
● تخریب قفس‌ها، معمولی برای یاتاقان‌های پرسرعت، به‌ویژه آنهایی که با بارهای محوری یا با ناهماهنگی حلقه کار می‌کنند.
● تقسیم حلقه ها و عناصر نورد - تحت بارهای ضربه ای غیرقابل قبول و اعوجاج حلقه ها.
● تغییر شکل‌های باقی‌مانده در مسیرهای مسابقه به شکل فرورفتگی و فرورفتگی - در یاتاقان‌های کم‌سرعت با بارهای سنگین.
5.11. بلبرینگ غلتکی چگونه انتخاب می شود؟
هنگام طراحی ماشین آلات، بلبرینگ های نورد طراحی نمی شوند، بلکه از نمونه های استاندارد انتخاب می شوند.
انواع مختلفی از بلبرینگ وجود دارد:
● با توجه به پایهظرفیت بار استاتیک برای جلوگیری از تغییر شکل باقی مانده - با سرعت چرخش بیش از 10 دور در دقیقه.
● با توجه به پایهظرفیت بار پویا برای جلوگیری از شکست خستگی (تراشه) - با سرعت چرخش بیش از 10 دور در دقیقه.
مکانیک کاربردی و
مبانی طراحی
سخنرانی 8
شفت و محور
A.M. SINOTIN
گروه فناوری و اتوماسیون تولید
اطلاعات کلی شفت و محور
چرخ دنده ها، قرقره ها، چرخ دنده ها و سایر قطعات چرخان ماشین بر روی شفت ها یا محورها نصب می شوند.
شفتطراحی شده برای پشتیبانی از قطعات نشسته بر روی آن و انتقال گشتاور. در حین کار، شفت دچار خمش و پیچش و در برخی موارد کشش و فشار اضافی می شود.
محور- بخشی که فقط برای پشتیبانی از قطعات نشسته روی آن در نظر گرفته شده است. بر خلاف شفت، یک محور گشتاور را منتقل نمی کند و بنابراین پیچش را تجربه نمی کند. محورها می توانند ثابت باشند یا همراه با قطعات نصب شده روی آنها بچرخند.
انواع شفت و محور
با توجه به شکل هندسی، شفت ها به دو دسته مستقیم (شکل 1)، لنگ دار و انعطاف پذیر تقسیم می شوند.
1 - سنبله؛ 2 - گردن؛ 3 - بلبرینگ
شکل 1 - شفت پله ای مستقیم
میل لنگ و میل های منعطف قطعات خاصی هستند و در این دوره به آنها پرداخته نمی شود. محورها معمولاً مستقیم ساخته می شوند. در طراحی، شفت ها و محورهای مستقیم تفاوت کمی با یکدیگر دارند.
طول محورها و محورهای مستقیم می تواند صاف یا پلکانی باشد. شکل گیری پله ها با تنش های مختلف بخش های جداگانه و همچنین شرایط ساخت و سهولت مونتاژ همراه است.
با توجه به نوع مقطع، محورها و محورها می توانند توپر یا توخالی باشند. قسمت توخالی برای کاهش وزن یا قرار دادن داخل قسمت دیگر استفاده می شود.
عناصر طراحی شفت و محور
1 ترونیون.بخش هایی از شفت یا محور که در تکیه گاه ها قرار دارند، محور نامیده می شوند. آنها به ستون فقرات، گردن و پاشنه تقسیم می شوند.
خارژورنال نامیده می شود که در انتهای یک محور یا محور قرار دارد و بار غالباً شعاعی را منتقل می کند (شکل 1).
شکل 2 - پاشنه
گردنبه نام ژورنال واقع در قسمت میانی شفت یا محور. بلبرینگ ها به عنوان تکیه گاه برای گردن عمل می کنند.
خوشه ها و گردن ها می توانند استوانه ای، مخروطی یا کروی شکل باشند. در بیشتر موارد از پین های استوانه ای استفاده می شود (شکل 1).
پنجمبه نام ژورنالی که بار محوری را منتقل می کند (شکل 2). یاتاقان های رانش به عنوان تکیه گاه برای پاشنه ها عمل می کنند. شکل پاشنه ها می تواند جامد (شکل 2، الف)، حلقه (شکل 2، ب) و شانه (شکل 2، ج) باشد. پاشنه های شانه ای به ندرت استفاده می شود.
2 سطوح فرود.سطوح نشیمن شفت ها و محورها برای هاب قطعات نصب شده استوانه ای (شکل 1) و کمتر مخروطی هستند. هنگام پرس مناسب، قطر این سطوح تقریباً 5 درصد بزرگتر از قطر نواحی مجاور برای سهولت پرس در نظر گرفته می شود (شکل 1). قطر سطوح نشیمن مطابق با GOST 6336-69 انتخاب می شود و قطر یاطاقان نورد مطابق با استانداردهای GOST برای یاتاقان ها انتخاب می شود.
3 مناطق انتقالیبخش های انتقالی بین دو مرحله شفت یا محور انجام می شود:
با یک شیار گرد برای خروج از چرخ سنگ زنی مطابق با GOST 8820-69 (شکل 3، a). این شیارها غلظت تنش را افزایش می دهند و بنابراین در قسمت های انتهایی که گشتاورهای خمشی کوچک هستند توصیه می شوند.
شکل 3 - بخش های انتقالی شفت
با یک فیله * شعاع ثابت مطابق با GOST 10948-64 (شکل 3، ب).
با یک فیله با شعاع متغیر (شکل 3، ج)، که به کاهش تمرکز تنش کمک می‌کند و بنابراین در نواحی پر بار شفت‌ها و محورها استفاده می‌شود.
ابزار موثر برای کاهش تمرکز تنش در مناطق انتقالی عبارتند از چرخش شیارهای امدادی (شکل 4، الف)، افزایش شعاع فیله، و حفاری در مراحل با قطر بزرگ (شکل 4، ب).
شکل 4- روش های افزایش مقاومت در برابر خستگی شفت ها
هدف و طبقه بندی شفت.شفت و محور
قطعات چرخان ماشین (دنده ها، قرقره ها، چرخ دنده ها و غیره) روی شفت ها و محورها قرار می گیرند. شفت ها برای انتقال گشتاور در امتداد محور خود طراحی شده اند. نیروهایی که در حین انتقال گشتاور ایجاد می شوند، باعث ایجاد تنش های پیچشی و خمشی و گاهی اوقات تنش های کششی یا فشاری می شوند.
محورها گشتاور را منتقل نمی کنند. نیروهای وارد شده در آنها فقط باعث ایجاد تنش های خمشی می شوند (گشتاورهای جزئی ناشی از نیروهای اصطکاک در نظر گرفته نمی شوند). شفت ها در یاتاقان ها می چرخند. محورها می توانند چرخشی یا ثابت باشند.
با توجه به هدف خود، آنها بین شفت چرخ دنده و شفت اصلی که بار را نه تنها از قطعات دنده، بلکه از قسمت های کار ماشین ها (دیسک، برش، درام و غیره) حمل می کنند، تشخیص می دهند.
با توجه به طراحی آنها، شفت ها را می توان به مستقیم، میل لنگ و انعطاف پذیر تقسیم کرد (شکل 4.1). شفت های مستقیم طرح پله ای به طور گسترده استفاده می شود. این شکل شفت برای نصب راحت است، زیرا به شما امکان می دهد قطعه را با تداخل بدون آسیب رساندن به مناطق مجاور نصب کنید و از تثبیت محوری آن اطمینان حاصل کنید. شانه های شفت می توانند بارهای محوری قابل توجهی را جذب کنند. با این حال، در محل اتصال مقاطع با قطرهای مختلف، تمرکز تنش رخ می دهد که باعث کاهش استحکام شفت می شود.
برای کاهش وزن شفت و اطمینان از تامین روغن، خنک کننده یا هوا، از شفت های توخالی استفاده می شود.
یک گروه خاص شامل شفت های انعطاف پذیر است که برای انتقال گشتاور بین شفت هایی که محورهای چرخش آنها در فضا جابجا شده است استفاده می شود.
ماشین های کشاورزی، بالابر و حمل و نقل و سایر ماشین ها اغلب از شفت های انتقال استفاده می کنند که طول آنها به چندین متر می رسد. آنها به صورت کامپوزیت ساخته می شوند و با استفاده از فلنج یا کوپلینگ به هم متصل می شوند.
معیارهای عملکرد شفت
طراحی، ابعاد و مواد شفت به طور قابل توجهی به معیارهایی بستگی دارد که عملکرد آن را تعیین می کند. عملکرد شفت ها عمدتاً با استحکام و استحکام آنها و در برخی موارد مقاومت در برابر لرزش و مقاومت در برابر سایش مشخص می شود.
اکثر شفت های چرخ دنده به دلیل استحکام کم خستگی از کار می افتند. شکست شفت در ناحیه تمرکز تنش به دلیل اعمال تنش های متناوب رخ می دهد. برای شفت های کم سرعت که تحت بارهای اضافه کار می کنند، معیار اصلی عملکرد، مقاومت ساکن است. سفتی شفت ها در طول خمش و پیچش با مقادیر انحرافات، زوایای چرخش خط الاستیک و زوایای پیچش تعیین می شود. حرکات الاستیک شفت ها بر عملکرد چرخ دنده ها و چرخ دنده های حلزونی، یاتاقان ها، کوپلینگ ها و سایر عناصر محرک تأثیر منفی می گذارد، باعث کاهش دقت مکانیسم ها، افزایش غلظت بارها و سایش قطعات می شود.
برای شفت های پرسرعت، وقوع تشدید خطرناک است - پدیده ای که در آن فرکانس نوسانات طبیعی با فرکانس نیروهای مزاحم منطبق است یا مضربی از فرکانس آن است. برای جلوگیری از رزونانس، محاسبات مقاومت در برابر لرزش انجام می شود. هنگام نصب شفت بر روی یاتاقان های کشویی، ابعاد ژورنال های شفت با توجه به شرایط مقاومت سایشی تکیه گاه کشویی تعیین می شود.
برنج. 4.1 انواع شفت و محور:
الف - محور مستقیم؛ ب - شفت جامد پلکانی؛ در - پا گذاشتشفت توخالی؛ g - میل لنگ؛ د - شفت انعطاف پذیر
ساخت شفت به صورت مرحله ای انجام می شود.
در مرحله اولبارهای طراحی را تعیین کنید، یک نمودار طراحی شفت ایجاد کنید، و نمودارهای لحظه ای را ترسیم کنید. این مرحله با طرح پیش نویس مکانیزم انجام می شود که در طی آن ابعاد اصلی شفت و موقعیت نسبی قطعات درگیر در انتقال بارها از قبل تعیین می شود.
بارهای جریانی که از قطعه (قرقره، چرخ دنده، چرخ دنده و غیره) یا از شفت به قطعه به شفت منتقل می شود عبارتند از:
نیروهای درگیر دنده و چرخ دنده حلزونی؛
بارهای وارده بر محورهای درایوهای تسمه و زنجیر؛
بارهای ناشی از نصب کوپلینگ ها در نتیجه نصب نادرست و سایر خطاها.
تعیین نیروها در درگیری و بارهای روی محورهای تسمه و زنجیر درایو در بالا مورد بحث قرار گرفته است.
هنگام نصب در انتهای ورودی؛ شفت های خروجی کوپلینگ های اتصال بار شعاعی را در نظر می گیرند که باعث خم شدن شفت می شود. توصیه می شود این بار را طبق GOST 16162-85 تعیین کنید.
برای شفت های ورودی و خروجی گیربکس های مخروطی مارپیچ تک مرحله ای و برای شفت های پرسرعت گیربکس ها از هر نوع، بار کنسول را می توان تقریباً با استفاده از فرمول محاسبه کرد.
; (4.1)
برای شفت های کم سرعت گیربکس های دو و سه مرحله ای و همچنین چرخ دنده های حلزونی
; (4.2.)
که در آن T گشتاور روی شفت است، N.m.
نیروها و گشتاورهای منتقل شده توسط هاب به قطعه به سادگی در وسط طول آن متمرکز و اعمال می شود.
هنگام اجرای طرح طراحی، شفت به عنوان یک تیر لولایی در نظر گرفته می شود. موقعیت تکیه گاه شفت به نوع یاتاقان بستگی دارد (شکل 4.2).
برنج. 4.2. نقاط پشتیبانی شفت:
الف -روی یک یاتاقان شعاعی؛ ب -روی یک یاتاقان تماس زاویه ای؛
V -روی دو بلبرینگ در یک تکیه گاه؛ G -روی یک یاتاقان ساده
نیروهایی که در دو صفحه عمود بر یکدیگر (عمودی و افقی) عمل می کنند به نقاطی در محور شفت منتقل می شوند. نمودار لنگرهای خمشی و گشتاور را در دو صفحه بسازید (شکل 4.3).
لحظه نیروی محیطی بر روی نمودار گشتاورها، از نیروی محوری در صفحه عمودی - به شکل یک پرش M'z در نمودار گشتاورهای خمشی به تصویر کشیده شده است. نمودارها بر اساس متدولوژی مشخص شده در دوره مقاومت مصالح ساخته می شوند.
با استفاده از نمودارها، گشتاورهای خمشی کل در هر مقطع مشخص می شود. بنابراین در بخش 1-1 بزرگترین لحظه کل
جایی که M z 1 — لحظه خم شدن در یک بخش خطرناک در هواپیما ZY ; M x1 - لحظه خمش در یک بخش خطرناک در هواپیما XY. M k1 ممان خمشی در صفحه عمل بار کنسول است. با مقایسه مقادیر به دست آمده خطرناک ترین مقاطع شفت شناسایی می شوند.
در مرحله دومطراحی شفت را توسعه دهید قطر بخش خروجی ابتدا با تنش پیچشی مجاز مشروط [τ] تعیین می شود و برابر با 15-25 مگاپاسکال است.
قطر شفت، میلی متر،
اگر طرح شفت پلکانی انتخاب شده است، قطر و طول مقاطع آن را با استفاده از نمودار محاسباتی یا طرح طرح تعیین کنید (به بالا مراجعه کنید).
برنج. 4.3. نمودارهای بارگذاری شفت نمودار لحظه های خمشی و گشتاور توصیه می شود ابعاد پذیرفته شده را طبق GOST 6636-69* مشخص کنید.
شکل پلکانی شفت ترجیح داده می شود، زیرا مونتاژ اتصالات کششی را ساده می کند، از آسیب به مناطقی با سطوح افزایش سطح پرداخت جلوگیری می کند و شکل شفت به تیری با مقاومت برابر نزدیک می شود. با این حال، در جایی که مقاطع با قطرهای مختلف به هم می رسند، غلظت تنش رخ می دهد که استحکام شفت را کاهش می دهد و هنگام استفاده از میله یا آهنگری به عنوان قطعه کار، فناوری ساخت پیچیده تر می شود و مصرف فلز افزایش می یابد. برای کاهش غلظت تنش و در نتیجه افزایش استحکام خستگی شفت، بخش‌های انتقالی اغلب با فیله ساخته می‌شوند (شکل 4.4). شعاع فیله r و ارتفاع شانه (طاقچه) بسته به قطر شفت d، نیروی محوری، ابعاد R، c 1 و شکل قسمت نصب شده انتخاب می شود (جدول 4.1).
برنج. 4.4. بخش های انتقالی شفت به صورت فیله
جدول 4.1 ابعاد فیله، میلی متر. (شکل 4.4 را ببینید.)
اگر تاقچه برای تثبیت محوری یاتاقان باشد، ارتفاع h. (جدول 4.2) باید کمتر از ضخامت حلقه داخلی بلبرینگ به اندازه t کافی باشد تا بتواند پایه های کشنده را در حین جداسازی جای دهد.
شیارهای خروجی چرخ سنگ زنی (شکل 4.5) غلظت تنش بالاتری نسبت به فیله ها ایجاد می کند. انتقال با چنین شیارهایی با حاشیه ایمنی قابل توجهی از شفت انجام می شود. ابعاد شیارها در جدول 4.3 آورده شده است.
برای حذف فاصله های محوری، طول قسمت فرود شفت باید کمی کمتر از طول توپی قسمت نصب شده باشد. برای سهولت در نصب، بخش شفت برای تناسب تداخل باید دارای اریب و پخ باشد (شکل 4.6، a، b، جدول 4.4).
برنج. 4.5. شیارهای خروجی چرخ سنگ زنی:
a، b - برای سنگ زنی سطح استوانه ای شفت.
ج - برای سنگ زنی سطح استوانه ای و انتهای یک شانه
اگر بخش محور فاقد یقه های رانش باشد، توصیه می شود قطر آن 5 درصد کمتر از قطر فرود باشد (شکل 4.6، ج).
شکل بخش خروجی شفت (شکل 4.7) می تواند استوانه ای (GOST 12080-66*) یا مخروطی (GOST 12081-72*) باشد. ساختن انتهای مخروطی شفت دشوارتر است. با این حال، اتصالات مخروطی ظرفیت بارگذاری بالایی دارند و آسان‌تر مونتاژ و جداسازی می‌شوند. نیروی محوری با سفت کردن مهره ایجاد می شود. برای انجام این کار، یک نخ بست در انتهای ساقه تعبیه شده است.
برنج. 4.6. پخ‌ها (a)، اریب‌ها (b) و مناطق انتقالی (c)
برنج. 4.7. بخش های شفت خروجی: a - استوانه ای، ب - مخروطی
شکل و ابعاد کلیدهای روی شفت به نوع کلید و ابزار برش بستگی دارد. شکاف های کلیدهای موازی ساخته شده با دیسک کاتر باعث تمرکز کمتر استرس می شود. با این حال، ثابت کردن کلید در اینجا کمتر قابل اعتماد است، و شیار به دلیل مناطقی برای خروج کاتر طولانی تر است (شکل 4.8). در صورت وجود شیار برای کلیدهای موازی، لازم است چنین ابعادی برای مقاطع شفت های پلکانی در نظر گرفته شود تا جداسازی قطعات بدون برداشتن کلیدها اتفاق بیفتد، زیرا کلیدها با استفاده از پرس فیت در شیارها نصب می شوند و حذف آنها نامطلوب است. .
بنابراین، قطر d 2 محل فرود مجاور با در نظر گرفتن ارتفاع h تعیین می شودرولپلاک:
که در آن t 2 عمق شیار در توپی، میلی متر است
برنج. 4.8. راه های کلیدی:
الف - ساخته شده با برش انگشت؛ ب - برش دیسک.
تعیین ها: l - طول کار کلید. ب-عرض کلید؛
lout - طول بخش برای خروجی برش؛ Dfr - قطر برش دیسک
اگر این شرط در قسمت های خروجی شفت ها برآورده نشود، راه کلید "برای عبور" آسیاب می شود. هنگام نصب کلیدهای متعدد بر روی یک شفت، باید آنها را در یک صفحه قرار داد و در صورت امکان با توجه به شرایط استحکام اتصالات کلید، شیارهای یکسانی در نظر گرفت. این به شما امکان می دهد بدون تغییر موقعیت شفت و با یک ابزار شیارها را پردازش کنید.
ابعاد دندانه های بخش های اسپلین با در نظر گرفتن قطر بخش های فرود شفت مجاور انتخاب می شود. برای خروج ابزار برش، قطر داخلی d دندانه های قسمت اسپلینت شده بین یاتاقان ها باید بیشتر از قطر نشیمن بلبرینگ باشد. در غیر این صورت، برای خروج از کاتر، یک بخش از طول لبیرون (شکل 4.9، جدول 4.5).
با استفاده از همین اصل، بخش های رزوه ای از شفت ها برای مهره های اسپلین گرد طراحی شده اند. در مقاطع، شیارهایی برای خروج از ابزار برش رزوه (شکل 4.10، جدول 4.6) و برای زبانه واشر قفل چند فک در نظر گرفته شده است.
برنج. 4.9. بخش های شفت اسپلینت شده
جدول 4.5. قطر برش برای خطوط مستقیم (شکل 4.9 را ببینید)
جدول 4.6. ابعاد شیارهای انواع مختلف، میلی متر (به شکل 4.11 مراجعه کنید.)
توجه داشته باشید. برای شیارهای نوع I، شعاع مخروطی است r 1= 0.5 میلی متر
هنگام ساخت یک شفت به صورت یک تکه با چرخ دنده (شکل 4.11)، مواد شفت و روش عملیات حرارتی با توجه به شرایط استحکام دندانه های چرخ دنده انتخاب می شوند.
برای ساخت شفت از فولادهای ساختاری کربنی 40، 45، 50 و فولاد آلیاژی با سختی 40X استفاده می شود. HB≤ 300. فولادهای آلیاژی 40KhN، 30KhGSA، 30KhGT و سایر گریدها با سخت شدن متعاقب آن توسط حرارت با فرکانس بالا برای شفت های با بار زیاد استفاده می شود. برای افزایش مقاومت سایشی ژورنال‌ها، شفت‌های پرسرعتی که در یاتاقان‌های ساده می‌چرخند از فولادهای سخت‌شونده 20Х، 12ХНЗА، 18ХГТ یا فولاد نیتریدینگ 38Х2МУА ساخته می‌شوند. اگر ابعاد شفت با توجه به شرایط سختی تعیین شود، این امکان وجود دارد
از هنر فولادی استفاده کنید 5، هنر 6. این در صورتی مجاز است که هیچ سطوح سایشی روی شفت وجود نداشته باشد (قطعات، خاردارها، و غیره)، که نیاز به فولادهای قوی و عملیات حرارتی شده دارند. شفت های شکل (به عنوان مثال، میل لنگ) از چدن با مقاومت بالا و اصلاح شده ساخته شده اند.
مشخصات مکانیکی شفت ها در جدول 4.7 نشان داده شده است.
در مرحله سوممهندسان طراح، محاسبات آزمایشی شفت را انجام می دهند و تنش معادل یا ضریب ایمنی را در خطرناک ترین بخش ها تعیین می کنند.
برای شفت هایی که تحت اضافه بارهای کوتاه مدت کار می کنند، به منظور جلوگیری از تغییر شکل پلاستیک، یک محاسبات آزمایشی برای استحکام استاتیکی انجام می شود. تنش معادل در بخش خطرناک، MPa،
; (4.6)
که در آن d قطر شفت، میلی متر است. M - حداکثر گشتاور خمشی، N. m. T - حداکثر گشتاور، N.m.
تنش مجاز، MPa،
که σ t قدرت تسلیم، MPa است. S T - حاشیه ایمنی برای قدرت تسلیم: S T = 1.2-1.8.
محاسبه تأیید محورها طبق فرمول (4.6) در T = 0 انجام می شود.
برای بارهای طولانی مدت، یک محاسبه آزمایشی برای مقاومت در برابر خستگی انجام می شود. عامل ایمنی خستگی
; (4.8)
جایی که S σ ; ST - عوامل ایمنی برای تنش های خمشی و پیچشی به ترتیب. [S] - ضریب ایمنی مجاز: [S] = 2-2.5.
عامل ایمنی برای تنش های خمشی
; (4.9)
برنج. 4.11. طراحی شفت چرخ دنده ای است.
نامگذاری: da1 - قطر دنده؛ dB - قطر شفت؛
dП - قطر فرود شفت برای یاتاقانتوسط تنش پیچشی
; (4.10)
جایی که σ -1، -1 به ترتیب محدودیت‌های استقامتی مواد شفت در طول خمش و پیچش با یک چرخه متناوب متقارن، MPa هستند (جدول 4.7 را ببینید). K σ D , K D - ضرایب غلظت تنش با در نظر گرفتن تأثیر همه عوامل بر مقاومت در برابر خستگی. σ a، D - اجزای متغیر چرخه تنش (دامنه)، MPa. ψ σ ψ - ضرایب مشخص کننده حساسیت ماده به عدم تقارن چرخه تنش (جدول 4.7 را ببینید). σm; m اجزای ثابت چرخه تغییر تنش، MPa هستند.
اجزای چرخه تغییر تنش خمشی:
; (4.11)
که در آن M Σ ممان خمشی کل است، N. m. W o - لحظه مقاومت بخش شفت در برابر خمش) میلی متر 3؛ F a - نیروی محوری. N; A سطح مقطع شفت است، mm 2: A = nd 2/4.
قبل از اینکه بفهمید یک شفت و یک محور با یکدیگر تفاوت دارند، باید ایده روشنی از اینکه این قطعات در واقع چه هستند، چه چیزی و کجا استفاده می شوند و چه عملکردهایی را انجام می دهند داشته باشید. بنابراین، همانطور که می دانید، شفت ها و محورها به گونه ای طراحی شده اند که قطعات دوار را روی خود نگه دارند.
تعریف
شفت- این بخشی از یک مکانیسم است که شکل میله ای دارد و برای انتقال گشتاور به سایر قسمت های این مکانیسم عمل می کند و در نتیجه یک حرکت چرخشی کلی در تمام قسمت های واقع بر روی آن (روی شفت) ایجاد می کند: قرقره ها، خارج از مرکز، چرخ ها. و غیره
محور- این بخشی از مکانیزمی است که برای اتصال و چسباندن قطعات این مکانیسم به یکدیگر طراحی شده است. محور فقط بارهای عرضی (تنش خمشی) را تحمل می کند. محورها می توانند ثابت یا چرخان باشند.
محور مقایسه
تفاوت اصلی بین محور و شفت در این است که اکسل گشتاور را به قسمت های دیگر منتقل نمی کند. فقط تحت بارهای جانبی است و نیروهای پیچشی را تجربه نمی کند.
شفت بر خلاف محور، گشتاور مفیدی را به قطعات متصل به آن منتقل می کند. علاوه بر این، محورها می توانند دوار یا ثابت باشند. شفت همیشه می چرخد. بیشتر شفت ها را می توان با توجه به شکل هندسی محور به دو دسته مستقیم، میل لنگ (غیر مرکزی) و انعطاف پذیر تقسیم کرد. میل لنگ یا میل لنگ غیر مستقیم نیز وجود دارد که برای تبدیل حرکات رفت و برگشتی به حرکات چرخشی استفاده می شود. محورها در شکل هندسی خود فقط مستقیم هستند.
وب سایت نتیجه گیری
- محور، قطعات دوار مکانیزم را بدون انتقال هیچ گشتاوری به آنها حمل می کند. شفت گشتاور مفیدی را به سایر قسمت های مکانیزم منتقل می کند که اصطلاحاً به آن نیروی چرخشی می گویند.
- محور می تواند دوار یا ثابت باشد. شفت فقط می تواند چرخان باشد.
- محور فقط یک شکل مستقیم دارد. شکل شفت می تواند مستقیم، غیرمستقیم (لنگ دار)، غیر عادی و انعطاف پذیر باشد.
شفت هاو تبرهادر مهندسی مکانیک برای تثبیت بدنه های مختلف چرخش (اینها می توانند چرخ دنده ها، قرقره ها، روتورها و سایر عناصر نصب شده در مکانیزم ها باشند) استفاده می شود.
یک تفاوت اساسی بین محورها و محورها وجود دارد: اولی لحظه نیروی ایجاد شده توسط چرخش قطعات را منتقل می کند و دومی تحت تأثیر نیروهای خارجی تنش خمشی را تجربه می کند. در این حالت، شفت ها همیشه یک عنصر چرخان مکانیسم هستند و محورها می توانند چرخان یا ثابت باشند.
از دیدگاه فلزکاری، شفت ها و محورها قطعات فلزی هستند که اغلب دارای مقطع دایره ای هستند.
انواع شفت
شفت ها در طراحی محور متفاوت هستند. انواع شفت های زیر متمایز می شوند:
- مستقیم از نظر ساختاری تفاوتی با محورها ندارند. به نوبه خود، شفت ها و محورهای صاف، پلکانی و شکل دار وجود دارد. اغلب در مهندسی مکانیک از شفت های پلکانی استفاده می شود که با سهولت نصب بر روی مکانیزم ها متمایز می شوند.
- میل لنگ، متشکل از چندین زانو و ژورنال های اصلی که بر روی یاتاقان ها قرار دارند. آنها عنصری از مکانیسم میل لنگ را تشکیل می دهند. اصل کار این است که حرکت رفت و برگشتی را به حرکت چرخشی یا برعکس تبدیل کند.
- انعطاف پذیر (غیر مرکزی). آنها برای انتقال گشتاور بین شفت ها با محورهای چرخش افست استفاده می شوند.
تولید شفت و محور یکی از پویاترین حوزه ها در صنعت متالورژی است. بر اساس این عناصر، محصولات زیر به دست می آید:
- عناصر انتقال گشتاور (قطعاتی از مفاصل کلیددار، خطوط، مفاصل تداخلی و غیره)؛
- یاتاقان های پشتیبانی (نورد یا کشویی)؛
- مهر و موم انتهای شفت؛
- عناصر تنظیم کننده واحدهای انتقال و پشتیبانی؛
- عناصر برای تثبیت محوری تیغه های روتور؛
- فیله های انتقالی بین عناصر با قطرهای مختلف در یک سازه.
انتهای خروجی شفت ها به شکل استوانه یا مخروط است که با استفاده از کوپلینگ، قرقره و چرخ دنده به هم متصل می شوند.
شفت ها و محورها نیز می توانند توخالی یا توپر باشند. سایر قطعات را می توان در داخل شفت های توخالی نصب کرد و همچنین می توان از آنها برای کاهش وزن کلی سازه استفاده کرد.
عملکرد گیره های محوری نصب شده بر روی شفت قطعات توسط پله ها (یقه ها)، بوش های اسپیسر با محور متحرک، حلقه ها و حلقه های فشار فنری یاتاقان ها انجام می شود.
شرکت الکتروماش این محصولات را در محل تولید مجهز به مدرن ترین تجهیزات تولید می کند. با ما می توانید خرید شفت و محورهر نوع به سفارش
