Hřídelejsou kritickými součástmi v mechanických systémech, slouží jako páteř, která podpírá všechny převodové prvky při přenosu krouticího momentu a ohybových momentů ložisek. Návrh šachty se musí zaměřit nejen na její jednotlivé vlastnosti, ale také zvážit její integraci s celkovou konstrukcí šachtového systému. V závislosti na typu zatížení při pohybu a přenosu síly lze hřídele rozdělit na vřetena, hnací hřídele a rotační hřídele. Mohou být také klasifikovány na základě jejich tvaru osy na přímé hřídele, excentrické hřídele, klikové hřídele a ohebné hřídele.
Vřetena
1.Pevné vřeteno
Tento typ vřetena snáší pouze ohybové momenty, zatímco zůstává nehybný. Díky jednoduché konstrukci a dobré tuhosti je ideální pro aplikace, jako jsou nápravy jízdních kol.
2. Rotující vřeteno
Na rozdíl od pevných vřeten snášejí rotující vřetena při pohybu také ohybové momenty. Běžně se vyskytují v nápravách vlakových kol.
Hnací hřídel
Hnací hřídele jsou navrženy tak, aby přenášely točivý moment a jsou obvykle delší kvůli vysokým rychlostem otáčení. Aby se zabránilo silným vibracím způsobeným odstředivými silami, je hmota hnací hřídele rovnoměrně rozložena po jejím obvodu. Moderní hnací hřídele často využívají duté konstrukce, které poskytují vyšší kritické rychlosti ve srovnání s plnými hřídeli, díky čemuž jsou bezpečnější a materiálově efektivnější. Například automobilové hnací hřídele jsou obvykle vyrobeny z ocelových plechů stejné tloušťky, zatímco těžká nákladní vozidla často používají bezešvé ocelové trubky.
Rotující hřídel
Rotační hřídele jsou jedinečné v tom, že odolávají ohybovým i torzním momentům, což z nich činí jednu z nejběžnějších součástí mechanických zařízení.
Přímý hřídel
Přímé hřídele mají lineární osu a lze je rozdělit na optické a stupňovité hřídele. Rovné lamely jsou obvykle znečištěné, ale mohou být navrženy tak, aby byly duté, aby se snížila hmotnost při zachování tuhosti a torzní stability.
1. Optická hřídel
Tyto hřídele mají jednoduchý tvar a snadnou výrobu. Používají se především pro převody.
2. Stupňovitá hřídel
Hřídel se stupňovitým podélným průřezem se označuje jako stupňovitá hřídel. Tato konstrukce usnadňuje instalaci a umístění součástí, což vede k efektivnějšímu rozložení zátěže. I když jeho tvar připomíná trám s stejnoměrnou silou, má několik bodů koncentrace napětí. Díky těmto vlastnostem jsou stupňovité hřídele široce používány v různých převodových aplikacích.
3.Vačkový hřídel
Vačkový hřídel je kritickou součástí pístových motorů. U čtyřdobých motorů vačkový hřídel obvykle pracuje na poloviční rychlosti než klikový hřídel, přesto si stále udržuje vysokou rychlost otáčení a musí vydržet značný točivý moment. Výsledkem je, že konstrukce vačkového hřídele klade přísné požadavky na jeho pevnost a nosné schopnosti.
Vačkové hřídele jsou obvykle vyrobeny ze specializované litiny, i když některé jsou vyrobeny z kovaných materiálů pro zvýšenou odolnost. Konstrukce vačkového hřídele hraje zásadní roli v celkové architektuře motoru.
4.Drážkový hřídel
Drážkové hřídele jsou pojmenovány pro svůj charakteristický vzhled s podélnou drážkou na jejich povrchu. Tyto drážky pro pero umožňují rotující součásti namontované na hřídeli pro udržení synchronizované rotace. Kromě této rotační schopnosti umožňují drážkové hřídele také axiální pohyb, přičemž některé konstrukce obsahují spolehlivé uzamykací mechanismy pro aplikace v brzdových a řídicích systémech.
Další variantou je teleskopická násada, která se skládá z vnitřní a vnější trubky. Vnější trubka má vnitřní zuby, zatímco vnitřní trubka má vnější zuby, což jim umožňuje bezproblémové zapadnutí. Tato konstrukce nejen přenáší rotační točivý moment, ale také poskytuje schopnost prodloužit a stáhnout na délku, takže je ideální pro použití v mechanismech řazení převodů.
5. Převodový hřídel
Když je vzdálenost od kružnice ozubeného kola ke spodní části drážky pro pero minimální, jsou ozubené kolo a hřídel integrovány do jediné jednotky, známé jako ozubená hřídel. Tato mechanická součást podporuje rotující části a spolupracuje s nimi na přenosu pohybu, krouticího momentu nebo ohybových momentů.
6. Šnekový hřídel
Šnekový hřídel je obvykle konstruován jako jedna jednotka, která integruje jak šnek, tak hřídel.
7.Dutý hřídel
Hřídel navržená s dutým středem je známá jako dutá hřídel. Při přenosu točivého momentu je vnější vrstva dutého hřídele vystavena nejvyššímu smykovému namáhání, což umožňuje efektivnější využití materiálů. V podmínkách, kdy je ohybový moment dutých a plných hřídelí stejný, duté hřídele výrazně snižují hmotnost, aniž by došlo ke snížení výkonu.
Klikový hřídel
Klikový hřídel je kritickou součástí motoru, obvykle vyrobený z uhlíkové konstrukční oceli nebo tvárné litiny. Má dvě klíčové části: hlavní čep a čep ojnice. Hlavní čep je namontován na bloku motoru, zatímco čep ojnice se připojuje k velkému konci ojnice. Malý konec ojnice je spojen s pístem ve válci a tvoří klasický klikový posuvný mechanismus.
Excentrický hřídel
Excentrický hřídel je definován jako hřídel s osou, která není zarovnaná s jeho středem. Na rozdíl od běžných hřídelí, které primárně usnadňují otáčení součástí, jsou excentrické hřídele schopny přenášet jak otáčky, tak i otáčky. Pro nastavení středové vzdálenosti mezi hřídelemi se běžně používají excentrické hřídele v mechanismech rovinného spojení, jako jsou systémy pohonu klínovými řemeny.
Flexibilní hřídel
Ohebné hřídele jsou primárně určeny k přenosu točivého momentu a pohybu. Díky své výrazně nižší ohybové tuhosti ve srovnání s torzní tuhostí mohou ohebné hřídele snadno procházet kolem různých překážek a umožňují přenos na dlouhou vzdálenost mezi hlavním výkonem a pracovním strojem.
Tyto hřídele usnadňují přenos pohybu mezi dvěma osami, které mají relativní pohyb bez potřeby dalších mezipřevodových zařízení, díky čemuž jsou ideální pro aplikace na dlouhé vzdálenosti. Jejich jednoduchý design a nízká cena přispívají k jejich oblíbenosti v různých mechanických systémech. Ohebné hřídele navíc pomáhají absorbovat otřesy a vibrace, čímž zvyšují celkový výkon.
Mezi běžné aplikace patří ruční elektrické nářadí, určité přenosové systémy v obráběcích strojích, počítadla kilometrů a zařízení pro dálkové ovládání.
1. Flexibilní hřídel Power-Type
Ohebné hřídele motorového typu se vyznačují pevným spojením na konci měkkého kloubu hřídele, které je opatřeno kluznou objímkou uvnitř spoje hadice. Tyto hřídele jsou primárně určeny pro přenos točivého momentu. Základním požadavkem na ohebné hřídele silového typu je dostatečná torzní tuhost. Tyto hřídele obvykle obsahují antireverzní mechanismy pro zajištění jednosměrného přenosu. Vnější vrstva je vyrobena z ocelového drátu s větším průměrem a některé konstrukce neobsahují jádrovou tyč, což zvyšuje odolnost proti opotřebení a flexibilitu.
2. Flexibilní hřídel typu Control
Ohebné hřídele řídicího typu jsou primárně určeny pro přenos pohybu. Kroutící moment, který přenášejí, se používá hlavně k překonání třecího momentu generovaného mezi ohebným hřídelem drátu a hadicí. Kromě nízké tuhosti v ohybu musí mít tyto hřídele také dostatečnou torzní tuhost. Ohebné hřídele řídicího typu se oproti silovým ohebným hřídelům vyznačují svými konstrukčními vlastnostmi, mezi které patří přítomnost jádrové tyče, vyšší počet vrstev vinutí a menší průměry drátů.
Konstrukce ohebného hřídele
Ohebné hřídele se obvykle skládají z několika součástí: drátěný ohebný hřídel, ohebný kloub hřídele, hadice a hadicový spoj.
1.Wire ohebný hřídel
Drátěný ohebný hřídel, také známý jako ohebný hřídel, je zkonstruován z několika vrstev ocelového drátu svinutých dohromady, tvořících kruhový průřez. Každá vrstva se skládá z několika pramenů drátu navinutých současně, což jí dává strukturu podobnou vícepramenné pružině. Nejvnitřnější vrstva drátu je navinuta kolem tyče jádra, přičemž sousední vrstvy jsou navinuty v opačných směrech. Toto provedení se běžně používá u zemědělských strojů.
2. Flexibilní kloub hřídele
Flexibilní kloub hřídele je určen k připojení výstupního hřídele k pracovním součástem. Existují dva typy připojení: pevné a posuvné. Pevný typ se obvykle používá pro kratší ohebné hřídele nebo v aplikacích, kde poloměr ohybu zůstává relativně konstantní. Naproti tomu posuvný typ se používá, když se během provozu výrazně mění poloměr ohybu, což umožňuje větší pohyb uvnitř hadice, aby se přizpůsobila délkovým změnám, když se hadice ohýbá.
3. Hadice a hadicový spoj
Hadice, označovaná také jako ochranný plášť, slouží k ochraně ohebné tyče drátu před kontaktem s vnějšími součástmi a zajišťuje bezpečnost obsluhy. Kromě toho může uchovávat maziva a zabránit vnikání nečistot. Během provozu poskytuje hadice oporu a usnadňuje manipulaci s ohebnou hřídelí. Hadice se během přenosu neotáčí s ohebným hřídelem, což umožňuje hladký a efektivní provoz.
Pochopení různých typů a funkcí hřídelí je pro inženýry a konstruktéry zásadní pro zajištění optimálního výkonu a spolehlivosti mechanických systémů. Výběrem vhodného typu hřídele pro konkrétní aplikace lze zvýšit účinnost a životnost strojů. Chcete-li získat více informací o mechanických součástech a jejich aplikacích, sledujte naše nejnovější aktualizace!
Čas odeslání: 15. října 2024
