Осовинесу критичне компоненте у механичким системима, служећи као окосница која подржава све елементе преноса док преноси обртни момент и моменте савијања лежајева. Пројектовање вратила не мора се фокусирати само на његове појединачне карактеристике, већ и на његову интеграцију са укупном структуром система вратила. У зависности од врсте оптерећења које се јавља током кретања и преноса снаге, вратила се могу категорисати на вретена, погонска вратила и ротирајућа вратила. Такође се могу класификовати на основу облика њихове осе на равна вратила, ексцентрична вратила, радилице и флексибилна вратила.
Вретена
1. Фиксно вретено
Ова врста вретена подноси само моменте савијања док остаје непокретна. Његова једноставна структура и добра крутост чине га идеалним за примене попут осовина бицикала.
2. Ротирајуће вретено
За разлику од фиксних вретена, ротирајућа вретена такође подносе моменте савијања док су у покрету. Обично се налазе у осовинама точкова возова.
Погонско вратило
Карданска вратила су пројектована за пренос обртног момента и обично су дужа због великих брзина ротације. Да би се спречиле јаке вибрације изазване центрифугалним силама, маса карданског вратила је равномерно распоређена дуж његовог обима. Модерна карданска вратила често користе шупље дизајне, који обезбеђују веће критичне брзине у поређењу са пуним вратилима, што их чини безбеднијим и ефикаснијим у погледу материјала. На пример, аутомобилска карданска вратила су обично направљена од челичних плоча равномерно дебелих, док тешка возила често користе бешавне челичне цеви.
Ротирајућа осовина
Ротирајућа вратила су јединствена по томе што подносе и моменте савијања и торзионе моменте, што их чини једном од најчешћих компоненти у машинској опреми.
Равна осовина
Праве осовине имају линеарну осу и могу се поделити на оптичке и степенасте осовине. Праве осовине су обично чврсте, али могу бити дизајниране да буду шупље како би се смањила тежина уз очување крутости и торзионе стабилности.
1. Оптичко вратило
Једноставног облика и лаких за производњу, ова вратила се првенствено користе за пренос.
2. Степенасто вратило
Вратило са степенастим уздужним пресеком назива се степенасто вратило. Овај дизајн олакшава уградњу и позиционирање компоненти, што доводи до ефикасније расподеле оптерећења. Иако његов облик подсећа на греду са уједначеном чврстоћом, има више тачака концентрације напона. Због ових карактеристика, степенаста вратила се широко користе у различитим применама преноса.
3. Брегаста осовина
Брегаста осовина је кључна компонента у клипним моторима. Код четворотактних мотора, брегаста осовина обично ради са половином брзине радилице, али и даље одржава високу брзину ротације и мора да издржи значајан обртни момент. Као резултат тога, дизајн брегасте осовине поставља строге захтеве на њену чврстоћу и могућности подршке.
Брегасте осовине се обично израђују од специјализованог ливеног гвожђа, мада су неке израђене од кованих материјала ради побољшане издржљивости. Дизајн брегасте осовине игра виталну улогу у целокупној архитектури мотора.
4. Клинасто вратило
Клинасте осовине су добиле име по свом препознатљивом изгледу, са уздужним жлебом за клинасти клин на својој површини. Ови жлебови за клинасти клин омогућавају ротирајућим компонентама постављеним на осовину да одрже синхронизовану ротацију. Поред ове могућности ротације, клинасте осовине такође омогућавају аксијално кретање, при чему неки дизајни укључују поуздане механизме за закључавање за примену у системима кочења и управљања.
Друга варијанта је телескопска осовина, која се састоји од унутрашње и спољашње цеви. Спољашња цев има унутрашње зубе, док унутрашња цев има спољашње зубе, што им омогућава да се беспрекорно спајају. Овај дизајн не само да преноси ротациони обртни момент, већ пружа и могућност продужавања и скупљања, што га чини идеалним за употребу у механизмима за мењање брзина.
5. Вратило зупчаника
Када је растојање од круга зупчаника до дна жлеба за клина минимално, зупчаник и вратило су интегрисани у једну јединицу, познату као вратило зупчаника. Ова механичка компонента подржава ротирајуће делове и ради заједно са њима како би преносила кретање, обртни момент или моменте савијања.
6. Пужни осовина
Пужно вратило је обично конструисано као једна јединица која интегрише и пуж и вратило.
7. Шупље вратило
Осовина пројектована са шупљим средиштем позната је као шупља осовина. Приликом преноса обртног момента, спољашњи слој шупље осовине доживљава највећи напон смицања, што омогућава ефикасније коришћење материјала. Под условима када је момент савијања шупљих и пуних осовина једнак, шупље осовине значајно смањују тежину без угрожавања перформанси.
Радилица
Радилица је кључна компонента у мотору, обично направљена од угљеничног конструкционог челика или нодуларног гвожђа. Има два кључна дела: главни носач и носач клипњаче. Главни носач је монтиран на блок мотора, док је носач клипњаче повезан са већим крајем клипњаче. Мањи крај клипњаче је повезан са клипом у цилиндру, формирајући класичан механизам клизача радилице.
Ексцентрично вратило
Ексцентрично вратило је дефинисано као вратило са осом која није поравната са његовим центром. За разлику од обичних вратила, која првенствено олакшавају ротацију компоненти, ексцентрична вратила су способна да преносе и ротацију и обртни момент. За подешавање међуосечног растојања између вратила, ексцентрична вратила се обично користе у механизмима планарног зглоба, као што су системи погона са клинастим каишем.
Флексибилно вратило
Флексибилна вратила су првенствено дизајнирана за пренос обртног момента и кретања. Због своје знатно мање крутости на савијање у поређењу са њиховом торзионом крутошћу, флексибилна вратила могу лако да се крећу око различитих препрека, омогућавајући пренос на велике удаљености између главне снаге и радне машине.
Ова вратила олакшавају пренос кретања између две осе које се релативно крећу без потребе за додатним међупреносним уређајима, што их чини идеалним за примене на великим удаљеностима. Њихов једноставан дизајн и ниска цена доприносе њиховој популарности у различитим механичким системима. Поред тога, флексибилна вратила помажу у апсорпцији удараца и вибрација, побољшавајући укупне перформансе.
Уобичајене примене укључују ручне електричне алате, одређене системе преноса у алатним машинама, километраже и уређаје за даљинско управљање.
1. Флексибилно вратило типа „Power“
Флексибилна вратила енергетског типа имају фиксни спој на крају меког споја вратила, опремљен клизном чауром унутар споја црева. Ова вратила су првенствено дизајнирана за пренос обртног момента. Основни захтев за флексибилна вратила енергетског типа је довољна торзиона крутост. Типично, ова вратила укључују механизме против обрнутог хода како би се осигурао једносмерни пренос. Спољни слој је направљен од челичне жице већег пречника, а неки дизајни не укључују језгро, што повећава и отпорност на хабање и флексибилност.
2. Флексибилно вратило контролног типа
Флексибилна вратила контролног типа су првенствено дизајнирана за пренос кретања. Обртни момент који преносе углавном се користи за превазилажење обртног момента трења генерисаног између жичаног флексибилног вратила и црева. Поред ниске крутости на савијање, ова вратила морају поседовати и довољну торзиону крутост. У поређењу са флексибилним вратилима енергетског типа, флексибилна вратила контролног типа карактеришу се својим структурним карактеристикама, које укључују присуство језгра, већи број слојева намотаја и мање пречнике жице.
Структура флексибилног вратила
Флексибилна вратила се обично састоје од неколико компоненти: жичаног флексибилног вратила, споја флексибилног вратила, црева и споја црева.
1. Жичана флексибилна осовина
Жичана флексибилна осовина, позната и као флексибилно вратило, направљена је од више слојева челичне жице намотаних заједно, формирајући кружни попречни пресек. Сваки слој се састоји од неколико жичних нити намотаних истовремено, што му даје структуру сличну вишенитној опрузи. Унутрашњи слој жице је намотан око језгра, а суседни слојеви су намотани у супротним смеровима. Овај дизајн се често користи у пољопривредним машинама.
2. Флексибилни спој вратила
Флексибилни спој вратила је дизајниран да повеже излазно вратило са радним компонентама. Постоје два типа споја: фиксни и клизни. Фиксни тип се обично користи за краћа флексибилна вратила или у применама где радијус савијања остаје релативно константан. Насупрот томе, клизни тип се користи када се радијус савијања значајно мења током рада, омогућавајући веће кретање унутар црева како би се прилагодило променама дужине док се црево савија.
3. Црево и спој црева
Црево, које се назива и заштитни омотач, служи за заштиту флексибилне осовине жице од контакта са спољним компонентама, осигуравајући безбедност оператера. Поред тога, може да складишти мазива и спречи улазак прљавштине. Током рада, црево пружа потпору, што олакшава руковање флексибилном осовином. Приметно је да се црево не окреће са флексибилном осовином током преноса, што омогућава гладак и ефикасан рад.
Разумевање различитих типова и функција вратила је кључно за инжењере и дизајнере како би се осигурале оптималне перформансе и поузданост у механичким системима. Избором одговарајућег типа вратила за одређене примене, може се побољшати ефикасност и дуговечност машина. За више увида у механичке компоненте и њихову примену, пратите нас за наша најновија ажурирања!
Време објаве: 15. октобар 2024.
