Hriadelesú kritické komponenty v mechanických systémoch, ktoré slúžia ako chrbtica, ktorá podopiera všetky prvky prevodovky pri prenášaní krútiaceho momentu a ohybových momentov ložísk. Návrh hriadeľa sa musí zamerať nielen na jeho jednotlivé vlastnosti, ale musí tiež zvážiť jeho integráciu s celkovou štruktúrou systému hriadeľa. V závislosti od typu zaťaženia počas pohybu a prenosu sily môžu byť hriadele kategorizované na vretená, hnacie hriadele a rotačné hriadele. Môžu byť tiež klasifikované na základe ich tvaru osi na priame hriadele, excentrické hriadele, kľukové hriadele a ohybné hriadele.
Vretená
1.Pevné vreteno
Tento typ vretena znáša iba ohybové momenty, zatiaľ čo zostáva nehybný. Vďaka svojej jednoduchej štruktúre a dobrej tuhosti je ideálny pre aplikácie, ako sú nápravy bicyklov.
2. Rotujúce vreteno
Na rozdiel od pevných vretien znášajú rotujúce vretená aj ohybové momenty počas pohybu. Bežne sa vyskytujú v nápravách vlakových kolies.
Hnací hriadeľ
Hnacie hriadele sú navrhnuté tak, aby prenášali krútiaci moment a sú zvyčajne dlhšie v dôsledku vysokých otáčok. Aby sa zabránilo silným vibráciám spôsobeným odstredivými silami, je hmota hnacieho hriadeľa rovnomerne rozložená po jeho obvode. Moderné hnacie hriadele často využívajú duté konštrukcie, ktoré poskytujú vyššie kritické rýchlosti v porovnaní s plnými hriadeľmi, vďaka čomu sú bezpečnejšie a materiálovo efektívnejšie. Napríklad hnacie hriadele automobilov sú zvyčajne vyrobené z rovnomerne hrubých oceľových plechov, zatiaľ čo ťažké vozidlá často používajú bezšvíkové oceľové rúry.
Rotačný hriadeľ
Rotačné hriadele sú jedinečné v tom, že znášajú ohybové aj torzné momenty, čo z nich robí jeden z najbežnejších komponentov v mechanických zariadeniach.
Priamy hriadeľ
Priame hriadele majú lineárnu os a možno ich kategorizovať na optické a stupňovité hriadele. Rovné lamely sú zvyčajne znečistené, ale môžu byť navrhnuté tak, aby boli duté, aby sa znížila hmotnosť pri zachovaní tuhosti a torznej stability.
1. Optický hriadeľ
Tieto hriadele s jednoduchým tvarom a ľahkou výrobou sa používajú predovšetkým na prenos.
2. Stupňovitý hriadeľ
Hriadeľ so stupňovitým pozdĺžnym prierezom sa označuje ako stupňovitý hriadeľ. Tento dizajn uľahčuje inštaláciu a umiestnenie komponentov, čo vedie k efektívnejšiemu rozloženiu zaťaženia. Aj keď jeho tvar pripomína lúč s rovnomernou silou, má viacero bodov koncentrácie napätia. Vďaka týmto vlastnostiam sú stupňovité hriadele široko používané v rôznych prevodových aplikáciách.
3.Vačkový hriadeľ
Vačkový hriadeľ je kritickým komponentom piestových motorov. V štvortaktných motoroch vačkový hriadeľ zvyčajne pracuje pri polovičnej rýchlosti kľukového hriadeľa, napriek tomu si stále zachováva vysokú rýchlosť otáčania a musí znášať značný krútiaci moment. Výsledkom je, že konštrukcia vačkového hriadeľa kladie prísne požiadavky na jeho pevnosť a nosné schopnosti.
Vačkové hriadele sú zvyčajne vyrobené zo špecializovanej liatiny, hoci niektoré sú vyrobené z kovaných materiálov pre zvýšenú odolnosť. Konštrukcia vačkového hriadeľa hrá zásadnú úlohu v celkovej architektúre motora.
4.Drážkový hriadeľ
Drážkové hriadele sú pomenované pre ich charakteristický vzhľad s pozdĺžnou drážkou na ich povrchu. Tieto drážky umožňujú otáčanie komponentov namontovaných na hriadeli, aby sa zachovala synchronizovaná rotácia. Okrem tejto rotačnej schopnosti umožňujú drážkové hriadele aj axiálny pohyb, pričom niektoré konštrukcie obsahujú spoľahlivé uzamykacie mechanizmy pre aplikácie v brzdových a riadiacich systémoch.
Ďalším variantom je teleskopický hriadeľ, ktorý pozostáva z vnútornej a vonkajšej trubice. Vonkajšia trubica má vnútorné zuby, zatiaľ čo vnútorná trubica má vonkajšie zuby, čo im umožňuje bezproblémové zapadnutie. Tento dizajn nielen prenáša rotačný krútiaci moment, ale poskytuje aj schopnosť predlžovania a sťahovania na dĺžku, vďaka čomu je ideálny na použitie v mechanizmoch radenia prevodových stupňov.
5. Ozubený hriadeľ
Keď je vzdialenosť medzi kružnicou ozubeného kolesa a spodnou časťou drážky pre pero minimálna, ozubené koleso a hriadeľ sú integrované do jednej jednotky, známej ako ozubený hriadeľ. Tento mechanický komponent podporuje rotujúce časti a spolupracuje s nimi na prenose pohybu, krútiaceho momentu alebo ohybových momentov.
6. Šnekový hriadeľ
Závitovkový hriadeľ je zvyčajne konštruovaný ako jedna jednotka, ktorá integruje závitovku aj hriadeľ.
7.Dutý hriadeľ
Hriadeľ navrhnutý s dutým stredom je známy ako dutý hriadeľ. Pri prenose krútiaceho momentu je vonkajšia vrstva dutého hriadeľa vystavená najvyššiemu šmykovému namáhaniu, čo umožňuje efektívnejšie využitie materiálov. V podmienkach, kde je ohybový moment dutých a plných hriadeľov rovnaký, duté hriadele výrazne znižujú hmotnosť bez zníženia výkonu.
Kľukový hriadeľ
Kľukový hriadeľ je kritickou súčasťou motora, zvyčajne vyrobený z uhlíkovej konštrukčnej ocele alebo tvárnej liatiny. Má dve kľúčové časti: hlavný čap a čap ojnice. Hlavný čap je namontovaný na bloku motora, zatiaľ čo čap ojnice sa pripája k veľkému koncu ojnice. Malý koniec ojnice je spojený s piestom vo valci a tvorí klasický kľukový posuvný mechanizmus.
Excentrický hriadeľ
Excentrický hriadeľ je definovaný ako hriadeľ s osou, ktorá nie je zarovnaná s jeho stredom. Na rozdiel od bežných hriadeľov, ktoré primárne uľahčujú rotáciu komponentov, sú excentrické hriadele schopné prenášať otáčky aj otáčky. Na nastavenie stredovej vzdialenosti medzi hriadeľmi sa bežne používajú excentrické hriadele v mechanizmoch rovinného spojenia, ako sú systémy pohonu klinovými remeňmi.
Flexibilný hriadeľ
Pružné hriadele sú primárne určené na prenos krútiaceho momentu a pohybu. Vďaka podstatne nižšej ohybovej tuhosti v porovnaní s torznou tuhosťou môžu ohybné hriadele ľahko prejsť okolo rôznych prekážok, čo umožňuje prenos na veľké vzdialenosti medzi primárnou silou a pracovným strojom.
Tieto hriadele uľahčujú prenos pohybu medzi dvoma osami, ktoré majú relatívny pohyb bez potreby ďalších medziľahlých prevodových zariadení, vďaka čomu sú ideálne pre aplikácie na dlhé vzdialenosti. Ich jednoduchý dizajn a nízka cena prispievajú k ich popularite v rôznych mechanických systémoch. Ohybné hriadele navyše pomáhajú absorbovať otrasy a vibrácie, čím zvyšujú celkový výkon.
Bežné aplikácie zahŕňajú ručné elektrické náradie, určité prevodové systémy v obrábacích strojoch, počítadlá kilometrov a zariadenia na diaľkové ovládanie.
1. Flexibilný hriadeľ Power-Type
Ohybné hriadele motorového typu sú vybavené pevným spojením na konci mäkkého kĺbu hriadeľa, vybaveného klzným puzdrom v kĺbe hadice. Tieto hriadele sú primárne určené na prenos krútiaceho momentu. Základnou požiadavkou na ohybné hriadele výkonového typu je dostatočná torzná tuhosť. Typicky tieto hriadele obsahujú antireverzné mechanizmy na zabezpečenie jednosmerného prenosu. Vonkajšia vrstva je vyrobená z oceľového drôtu s väčším priemerom a niektoré konštrukcie neobsahujú jadrovú tyč, čo zvyšuje odolnosť proti opotrebovaniu a flexibilitu.
2.Ohybný hriadeľ typu Control
Ohybné hriadele riadiaceho typu sú primárne určené na prenos pohybu. Krútiaci moment, ktorý prenášajú, sa používa hlavne na prekonanie trecieho krútiaceho momentu generovaného medzi ohybným hriadeľom drôtu a hadicou. Okrem nízkej tuhosti v ohybe musia mať tieto hriadele aj dostatočnú torznú tuhosť. V porovnaní s ohybnými hriadeľmi silového typu sa ohybné hriadele riadiaceho typu vyznačujú svojimi konštrukčnými vlastnosťami, medzi ktoré patrí prítomnosť jadrovej tyče, vyšší počet vrstiev vinutia a menšie priemery drôtov.
Štruktúra flexibilného hriadeľa
Ohybné hriadele sa zvyčajne skladajú z niekoľkých komponentov: drôtený ohybný hriadeľ, ohybný hriadeľový spoj, hadicový a hadicový spoj.
1.Ohybný hriadeľ drôtu
Drôtený ohybný hriadeľ, tiež známy ako ohybný hriadeľ, je skonštruovaný z viacerých vrstiev oceľového drôtu zvinutých dohromady, tvoriacich kruhový prierez. Každá vrstva pozostáva z niekoľkých prameňov drôtu navinutých súčasne, čo jej dáva štruktúru podobnú viacpramennej pružine. Najvnútornejšia vrstva drôtu je navinutá okolo jadrovej tyče, pričom susedné vrstvy sú navinuté v opačných smeroch. Tento dizajn sa bežne používa v poľnohospodárskych strojoch.
2. Flexibilný kĺb hriadeľa
Ohybný kĺb hriadeľa je určený na pripojenie výstupného hriadeľa k pracovným komponentom. Existujú dva typy pripojenia: pevné a posuvné. Pevný typ sa zvyčajne používa pre kratšie ohybné hriadele alebo v aplikáciách, kde polomer ohybu zostáva relatívne konštantný. Na rozdiel od toho sa posuvný typ používa, keď sa polomer ohybu počas prevádzky výrazne mení, čo umožňuje väčší pohyb v hadici, aby sa prispôsobili zmenám dĺžky, keď sa hadica ohýba.
3. Hadica a spoj hadice
Hadica, tiež označovaná ako ochranný plášť, slúži na ochranu ohybného hriadeľa drôtu pred kontaktom s vonkajšími komponentmi, čím zaisťuje bezpečnosť operátora. Okrem toho môže uchovávať mazivá a zabrániť vniknutiu nečistôt. Počas prevádzky poskytuje hadica oporu, vďaka čomu sa s flexibilným hriadeľom ľahšie manipuluje. Je pozoruhodné, že hadica sa počas prenosu neotáča s ohybným hriadeľom, čo umožňuje hladkú a efektívnu prevádzku.
Pochopenie rôznych typov a funkcií hriadeľov je pre inžinierov a konštruktérov kľúčové na zabezpečenie optimálneho výkonu a spoľahlivosti mechanických systémov. Výberom vhodného typu hriadeľa pre špecifické aplikácie je možné zvýšiť efektivitu a životnosť strojov. Ak chcete získať viac informácií o mechanických komponentoch a ich aplikáciách, sledujte naše najnovšie aktualizácie!
Čas odoslania: 15. októbra 2024
