Osovinesu ključne komponente u mehaničkim sistemima, služeći kao okosnica koja podržava sve elemente prijenosa dok prenosi obrtni moment i momente savijanja ležaja. Dizajn vratila ne smije se fokusirati samo na njegove pojedinačne karakteristike, već i uzeti u obzir njegovu integraciju sa ukupnom strukturom sistema vratila. Ovisno o vrsti opterećenja koje se javlja tokom kretanja i prijenosa snage, vratila se mogu kategorizirati na vretena, pogonska vratila i rotirajuća vratila. Također se mogu klasificirati na osnovu oblika ose na ravna vratila, ekscentrična vratila, radilice i fleksibilna vratila.
Vretena
1. Fiksno vreteno
Ova vrsta vretena podnosi samo momente savijanja dok ostaje nepomična. Njegova jednostavna struktura i dobra krutost čine ga idealnim za primjene poput osovina bicikala.
2. Rotirajuće vreteno
Za razliku od fiksnih vretena, rotirajuća vretena također podnose momente savijanja dok su u pokretu. Obično se nalaze u osovinama kotača vlakova.
Pogonska osovina
Kardanska vratila su dizajnirana za prijenos obrtnog momenta i obično su duža zbog visokih brzina rotacije. Kako bi se spriječile jake vibracije uzrokovane centrifugalnim silama, masa kardanskog vratila je ravnomjerno raspoređena duž njegovog obima. Moderna kardanska vratila često koriste šuplje dizajne, koji pružaju veće kritične brzine u poređenju s punim vratilima, što ih čini sigurnijim i efikasnijim u pogledu materijala. Na primjer, automobilska kardanska vratila se obično izrađuju od čeličnih ploča ujednačene debljine, dok teška vozila često koriste bešavne čelične cijevi.
Rotirajuća osovina
Rotirajuća vratila su jedinstvena po tome što podnose i momente savijanja i torzije, što ih čini jednom od najčešćih komponenti u mehaničkoj opremi.
Ravna osovina
Ravne osovine imaju linearnu osu i mogu se podijeliti na optičke i stepenaste osovine. Ravne osovine su obično čvrste, ali mogu biti dizajnirane da budu šuplje kako bi se smanjila težina uz održavanje krutosti i torzijske stabilnosti.
1. Optička osovina
Jednostavnog oblika i lakih za proizvodnju, ova vratila se prvenstveno koriste za prijenos.
2. Stepenasta osovina
Osovina sa stepenastim uzdužnim presjekom naziva se stepenasta osovina. Ovaj dizajn olakšava ugradnju i pozicioniranje komponenti, što dovodi do efikasnije raspodjele opterećenja. Iako njen oblik podsjeća na gredu sa ujednačenom čvrstoćom, ima više tačaka koncentracije napona. Zbog ovih karakteristika, stepenaste osovine se široko koriste u različitim primjenama prijenosa.
3. Bregasta osovina
Bregasta osovina je ključna komponenta u klipnim motorima. Kod četverotaktnih motora, bregasta osovina obično radi na polovini brzine radilice, ali i dalje održava visoku brzinu rotacije i mora podnijeti značajan obrtni moment. Kao rezultat toga, dizajn bregaste osovine postavlja stroge zahtjeve na njenu čvrstoću i nosivost.
Bregaste osovine se obično izrađuju od specijalizovanog lijevanog željeza, iako su neke izrađene od kovanih materijala radi poboljšane izdržljivosti. Dizajn bregaste osovine igra vitalnu ulogu u ukupnoj arhitekturi motora.
4. Klinasta osovina
Klinasta vratila su dobila ime po svom prepoznatljivom izgledu, s uzdužnim žljebom za klin na svojoj površini. Ovi žljebovi omogućavaju rotirajućim komponentama postavljenim na vratilo održavanje sinhronizirane rotacije. Pored ove rotacijske mogućnosti, klinasta vratila također omogućavaju aksijalno kretanje, pri čemu neki dizajni uključuju pouzdane mehanizme zaključavanja za primjenu u kočionim i upravljačkim sistemima.
Druga varijanta je teleskopska osovina, koja se sastoji od unutrašnje i vanjske cijevi. Vanjska cijev ima unutrašnje zube, dok unutrašnja cijev ima vanjske zube, što im omogućava besprijekorno spajanje. Ovaj dizajn ne samo da prenosi rotacijski moment, već i pruža mogućnost produženja i skupljanja, što ga čini idealnim za upotrebu u mehanizmima za mijenjanje brzina mjenjača.
5. Osovina zupčanika
Kada je udaljenost od kružnice zupčanika do dna žlijeba za ključ minimalna, zupčanik i osovina su integrirani u jednu jedinicu, poznatu kao osovina zupčanika. Ova mehanička komponenta podržava rotirajuće dijelove i radi zajedno s njima kako bi prenosila kretanje, obrtni moment ili momente savijanja.
6. Pužno vratilo
Pužno vratilo je obično konstruirano kao jedna jedinica koja integrira i puž i vratilo.
7. Šuplja osovina
Osovina dizajnirana sa šupljim središtem poznata je kao šuplja osovina. Prilikom prenošenja obrtnog momenta, vanjski sloj šuplje osovine doživljava najveće naprezanje smicanja, što omogućava efikasnije korištenje materijala. U uslovima kada je moment savijanja šupljih i punih osovina jednak, šuplje osovine značajno smanjuju težinu bez ugrožavanja performansi.
Radilica
Radilica je ključna komponenta u motoru, obično napravljena od ugljičnog konstrukcijskog čelika ili nodularnog liva. Sastoji se od dva ključna dijela: glavnog rukavca i rukavca klipnjače. Glavni rukavac je montiran na blok motora, dok je rukavac klipnjače spojen na veći kraj klipnjače. Manji kraj klipnjače je povezan s klipom u cilindru, formirajući klasični mehanizam klizača radilice.
Ekscentrična osovina
Ekscentrična osovina se definiše kao osovina čija osa nije poravnata sa njenim središtem. Za razliku od običnih osovina, koje prvenstveno olakšavaju rotaciju komponenti, ekscentrične osovine su sposobne da prenose i obrtni moment i obrtni moment. Za podešavanje središnjeg razmaka između osovina, ekscentrične osovine se obično koriste u mehanizmima sa ravnim zglobovima, kao što su sistemi sa remenskim pogonom.
Fleksibilno vratilo
Fleksibilna vratila su prvenstveno dizajnirana za prijenos obrtnog momenta i kretanja. Zbog znatno manje krutosti na savijanje u poređenju sa torzionom krutošću, fleksibilna vratila se lako kreću oko raznih prepreka, omogućavajući prijenos na velike udaljenosti između primarne snage i radne mašine.
Ove osovine olakšavaju prijenos kretanja između dvije ose koje se relativno kreću bez potrebe za dodatnim međuprijenosnim uređajima, što ih čini idealnim za primjene na velikim udaljenostima. Njihov jednostavan dizajn i niska cijena doprinose njihovoj popularnosti u raznim mehaničkim sistemima. Osim toga, fleksibilne osovine pomažu u apsorpciji udara i vibracija, poboljšavajući ukupne performanse.
Uobičajene primjene uključuju ručne električne alate, određene sisteme prijenosa u alatnim mašinama, brojače kilometara i uređaje za daljinsko upravljanje.
1. Fleksibilno vratilo tipa Power
Fleksibilna vratila energetskog tipa imaju fiksni spoj na kraju mekog spoja vratila, opremljen kliznom čahurom unutar spoja crijeva. Ova vratila su prvenstveno dizajnirana za prijenos obrtnog momenta. Osnovni zahtjev za fleksibilna vratila energetskog tipa je dovoljna torzijska krutost. Obično ova vratila uključuju mehanizme protiv povratnog hoda kako bi se osigurao jednosmjerni prijenos. Vanjski sloj je konstruiran od čelične žice većeg promjera, a neki dizajni ne uključuju jezgru, što povećava i otpornost na habanje i fleksibilnost.
2. Fleksibilno vratilo kontrolnog tipa
Fleksibilna vratila kontrolnog tipa prvenstveno su dizajnirana za prijenos kretanja. Obrtni moment koji prenose uglavnom se koristi za savladavanje obrtnog momenta trenja koji se stvara između žičanog fleksibilnog vratila i crijeva. Pored niske krutosti na savijanje, ova vratila moraju posjedovati i dovoljnu torzijsku krutost. U poređenju sa fleksibilnim vratilima energetskog tipa, fleksibilna vratila kontrolnog tipa karakteriziraju se svojim strukturnim karakteristikama, koje uključuju prisustvo jezgrenog štapa, veći broj slojeva namotaja i manji promjer žice.
Struktura fleksibilnog vratila
Fleksibilna vratila se obično sastoje od nekoliko komponenti: žičanog fleksibilnog vratila, spoja fleksibilnog vratila, crijeva i spoja crijeva.
1. Žičana fleksibilna osovina
Fleksibilna žičana osovina, poznata i kao fleksibilno vratilo, konstruirana je od više slojeva čelične žice namotanih zajedno, formirajući kružni poprečni presjek. Svaki sloj se sastoji od nekoliko niti žice namotanih istovremeno, dajući mu strukturu sličnu višestrukoj opruzi. Unutrašnji sloj žice namotan je oko jezgrene šipke, a susjedni slojevi su namotani u suprotnim smjerovima. Ovaj dizajn se obično koristi u poljoprivrednim mašinama.
2. Fleksibilni zglob osovine
Fleksibilni spoj osovine je dizajniran za spajanje izlazne osovine sa radnim komponentama. Postoje dvije vrste spoja: fiksni i klizni. Fiksni tip se obično koristi za kraća fleksibilna vratila ili u primjenama gdje radijus savijanja ostaje relativno konstantan. Nasuprot tome, klizni tip se koristi kada se radijus savijanja značajno mijenja tokom rada, omogućavajući veće kretanje unutar crijeva kako bi se prilagodilo promjenama dužine dok se crijevo savija.
3. Crijevo i spoj crijeva
Crijevo, koje se naziva i zaštitni omotač, služi za zaštitu fleksibilne osovine žice od kontakta s vanjskim komponentama, osiguravajući sigurnost operatera. Osim toga, može pohraniti maziva i spriječiti ulazak prljavštine. Tokom rada, crijevo pruža potporu, što olakšava rukovanje fleksibilnom osovinom. Važno je napomenuti da se crijevo ne okreće s fleksibilnom osovinom tokom prijenosa, što omogućava nesmetan i efikasan rad.
Razumijevanje različitih tipova i funkcija vratila ključno je za inženjere i dizajnere kako bi se osigurale optimalne performanse i pouzdanost mehaničkih sistema. Odabirom odgovarajućeg tipa vratila za specifične primjene, može se poboljšati efikasnost i dugovječnost mašina. Za više uvida u mehaničke komponente i njihovu primjenu, ostanite s nama i pratite naša najnovija ažuriranja!
Vrijeme objave: 15. oktobar 2024.
