คุณรู้อะไรเกี่ยวกับขวาน?

แกนคืออะไร?

โดยพื้นฐานแล้วเพลาคือส่วนที่หมุนได้ของเครื่องจักรใดๆ ก็ตาม ซึ่งมีหน้าตัดเป็นวงกลม ใช้ในการส่งกำลังจากส่วนหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่ง หรือจากเครื่องผลิตไฟฟ้าไปยังเครื่องดูดซับพลังงาน ในการส่งกำลัง ปลายด้านหนึ่งของเพลาเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน และปลายอีกด้านเชื่อมต่อกับตัวเครื่อง เพลาจะแข็งหรือกลวงก็ได้ตามต้องการ โดยมีเพลากลวงช่วยลดน้ำหนักและให้ข้อดี

คำอธิบายทั่วไปของแกน

เพลาเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญมากที่ใช้ในเครื่องจักร ใช้เพื่อรองรับชิ้นส่วนที่หมุนได้ เช่น รอกและเกียร์ รองรับด้วยตลับลูกปืนที่อยู่ในตัวเครื่องที่มีความแข็ง เฟืองและรอกที่อยู่บนเพลาช่วยส่งผ่านการเคลื่อนไหว

องค์ประกอบการหมุนอื่นๆ จำนวนมากถูกใส่ไว้บนเพลา เพลาต้องเผชิญกับโมเมนต์การโก่งตัวและแรงบิดเนื่องจากแรงปฏิกิริยาของชิ้นส่วนที่เพลารองรับและแรงบิดที่เกิดจากการส่งกำลัง

เพลาจะมีหน้าตัดเป็นวงกลมเสมอและอาจกลวงหรือแข็งก็ได้ เพลาสามารถจำแนกได้เป็นเพลาข้อเหวี่ยง เพลาเชิงเส้น เพลาแบบประกบ หรือเพลาแบบยืดหยุ่น แต่เพลาเชิงเส้นมักใช้เพื่อส่งกำลัง

เพลามักได้รับการออกแบบให้เป็นแท่งทรงกระบอกสูงชันเพื่อให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันตลอดความยาว แม้ว่าเพลาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางคงที่จะผลิตได้ง่ายก็ตาม

ขนาดของความเค้นในเพลาขั้นบันไดจะแตกต่างกันไปตามความยาวของเพลา เพลาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสม่ำเสมอไม่เหมาะสำหรับการถอดประกอบ ประกอบ บำรุงรักษา และเพลาเหล่านี้สร้างปัญหายุ่งยากเมื่อทำการยึดชิ้นส่วนที่ติดตั้งอยู่ โดยเฉพาะตลับลูกปืน

2

ประเภทเพลา

01

เพลาส่งกำลัง

เพลาเหล่านี้เป็นเพลาขั้นบันไดที่ใช้ในการส่งกำลังระหว่างแหล่งหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่งซึ่งดูดซับกำลัง ติดตั้งบนส่วนขั้นบันไดของเฟืองเพลา ดุม หรือรอกเพื่อส่งสัญญาณการเคลื่อนที่

ตัวอย่าง: เพลาเหนือศีรษะ แกนม้วน เพลาต่อ และเพลาโรงงานทั้งหมด

รูปภาพ

02

แกนเครื่องกล

แกนเหล่านี้อยู่ภายในชุดประกอบและเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องจักร

ตัวอย่าง: เพลาข้อเหวี่ยงในเครื่องยนต์ของรถยนต์คือเพลาเครื่องจักร

รูปภาพ

03

เพลาเพลา

เพลาเหล่านี้รองรับองค์ประกอบที่หมุนได้ เช่น ล้อ ซึ่งอาจติดตั้งอยู่ในตัวเรือนที่มีลูกปืน แต่เพลานั้นเป็นองค์ประกอบที่ไม่หมุน สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่จะใช้ในยานพาหนะ

ตัวอย่าง: เพลาในรถยนต์

รูปภาพ

04

แกนหมุน

สิ่งเหล่านี้คือชิ้นส่วนที่หมุนได้ของเครื่องซึ่งเป็นที่ตั้งของเครื่องมือหรือพื้นที่ทำงาน เป็นเพลาสั้นที่ใช้ในเครื่องจักร

ตัวอย่าง: สปินเดิลในเครื่องกลึง

รูปภาพ

3

วัสดุเพลา

โดยทั่วไปแล้วเหล็กเหนียวคือวัสดุที่ใช้ทำเพลา หากต้องการความแข็งแรงสูง จะใช้โลหะผสม เช่น เหล็กนิกเกิล-โครเมียม นิกเกิล และเหล็กโครเมียม-วานาเดียม เกิดจากการรีดและเจียรแบบรีดร้อนและเย็น วัสดุที่มักใช้สำหรับเพลาธรรมดาคือเหล็กกล้าคาร์บอนเกรด 50C12, 50C4, 45C8, 40C8

วัสดุที่ใช้ทำเพลาควรมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
วัสดุควรมีความแข็งแรงสูง
วัสดุควรมีความต้านทานการสึกหรอสูง
วัสดุควรมีคุณสมบัติในการอบชุบด้วยความร้อน
วัสดุควรมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี
วัสดุจะต้องมีความไวของรอยบากต่ำ

4

ขนาดมาตรฐานของเพลา

แกนเครื่องกล

สูงสุด 25 มม. ปรับขั้นละ 0.5 มม.

เพลาส่งกำลัง

ขนาดมาตรฐานของเพลา - ความยาวขั้นบันได

ความยาวขั้นบันได 25 มม. ถึง 60 มม.-5 มม.

ความยาวขั้นบันได 60 มม. ถึง 100 มม.-10 มม.

ความยาวขั้นบันได 110 มม. ถึง 140 มม.-15 มม.

ขั้นละ 140 มม. ถึง 500 มม. - 20 มม.

แกนเครื่องจักรมีจำหน่ายในขนาดมาตรฐานสูงสุด 25 มม. โดยเพิ่มขั้นละ 5 มม. สำหรับเพลา ความยาวมาตรฐานคือ 5 ม. 6 ม. และ 7 ม. แต่โดยทั่วไปจะใช้เวลา 1 ม. ถึง 2 ม.

5

ความเครียดในเพลา

ความเครียดที่เกิดขึ้นในเพลาคือ:

ความเค้นเฉือนเนื่องจากการส่งแรงบิด (แรงบิดเนื่องจากโหลดแรงบิด);

ความเค้นดัดงอซึ่งมีลักษณะเป็นแรงอัดหรือแรงดึง เนื่องมาจากแรงที่กระทำต่อองค์ประกอบทางกล เช่น พูลเล่ย์และเฟือง และน้ำหนักตัวเองของเพลา

ความเค้นรวมที่เกิดจากการดัดงอและแรงบิด

ความเค้นเฉือนสูงสุดที่อนุญาตของความเค้นการออกแบบคือ:

1. เพลาคือ 56000kN/m2 และมีที่ว่างสำหรับรูกุญแจ

2. เพลาคือ 42000kN/m2 โดยไม่มีค่าเผื่อรูกุญแจ

ความเค้นดัดสูงสุดที่อนุญาตคือ:

1. เพลาคือ 112000kN/m2 และมีที่ว่างสำหรับรูกุญแจ

2. เพลาคือ 84000kN/m2 โดยไม่มีค่าเผื่อรูกุญแจ

6

การผลิตเพลา

เพลาผลิตโดยใช้กระบวนการรีดร้อน ความแข็งแรงของเพลาจะสูงกว่าเมื่อรีดเย็นเมื่อเทียบกับการรีดร้อน แต่การรีดเย็นทำให้เกิดความเค้นตกค้างสูงซึ่งทำให้เพลาเสียรูประหว่างการประมวลผล กระบวนการตีขึ้นรูปใช้เพื่อสร้างเพลาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้น

หลังจากการรีดเสร็จสิ้น ปลายเพลาจะถูกประมวลผล ปลายด้านหนึ่งของเพลาจะถูกติดตั้งบนเครื่องตรวจสอบ และปลายอีกด้านหนึ่งของเพลาจะถูกรองรับโดยป้อมปืนของเครื่องกลึง เพื่อให้เพลาเสร็จสิ้น เครื่องมือจะถูกยึดไว้โดยที่จับเครื่องมือ และเมื่อเปิดเครื่อง หัวจับจะเริ่มหมุนเพลา

ไดอัลอินดิเคเตอร์ใช้เพื่อตรวจสอบความร่วมศูนย์ของเพลาก่อนการตัดเฉือน และดำเนินการต่างๆ เช่น การกลึง การกลึงปาด การเซาะร่อง และการกลึงเทเปอร์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ งาน CNC ในปริมาณมาก และการใช้งานอื่นๆ เหมาะที่สุดสำหรับกระบวนการตัดเฉือนขั้นสุดท้าย นอกจากนี้ยังสามารถตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ปลายคู่ที่มีแกนยึดอยู่ระหว่างการหมุนเครื่องมือและฟิกซ์เจอร์ได้อีกด้วย

เพื่อให้มีศูนย์กลางและความกลม เครื่องมือที่หมุนควรหันหน้าเข้าหากันบนเส้นกึ่งกลาง เพลาขับและมอเตอร์มักผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการนี้

7

เพลาขับ

เรารู้ว่าเพลานั้นใช้สำหรับการส่งกำลัง ดังนั้นสูตรที่ใช้ในการคำนวณการส่งกำลังคือ: P=2πnT/60 ในหมู่พวกเขา P คือกำลังส่ง (W); n คือรอบต่อนาที (rpm) T คือแรงบิดในหน่วย N·m

ความเร็วของแกนสำหรับการใช้งานต่างๆ:

1. เครื่องจักร: 100 ~ 200;

2. เครื่องจักรงานไม้: 250~700;

3. อุตสาหกรรมสิ่งทอ: 300 ~ 800;

4. การประชุมเชิงปฏิบัติการเครื่องจักรเบา: 150 ~ 300;

5. เพลาเสริม: 200~600

8

การออกแบบเพลา

เพลาสามารถออกแบบผ่านกระบวนการที่แตกต่างกันสองขั้นตอนโดยพิจารณาจากภาระที่ต่างกัน:

1. การออกแบบเพลาตามความแข็งแกร่ง เพลาขับมักจะไวต่อโมเมนต์การโก่งตัว แรงบิด การดึงในแนวแกน และการรวมกันของสิ่งเหล่านั้น โดยทั่วไปแล้ว ตลับลูกปืนจะรับภาระจากแรงบิดและความเค้นดัดรวมกัน

แรงดึงของแบริ่ง:

ความเค้นดึง=P/A

ในจำนวนนั้น A=(π/4)xD2, D คือเส้นผ่านศูนย์กลางของเพลาในหน่วย มม.

ช่วงเวลาการดัดของแบริ่ง:

ความเค้นดัดงอ=(MbxY)/I

หนึ่งในนั้นคือ Mb=โมเมนต์การดัดงอ; Y=D/2 โดยที่ D คือเส้นผ่านศูนย์กลาง I=โมเมนต์ความเฉื่อย=(πxD4)/64

แรงบิดแบริ่ง:

ความเค้นบิด=MtxR/J

ในหมู่พวกเขา =ช่วงเวลาที่บิดเบี้ยว; R=D/2 โดยที่ D คือเส้นผ่านศูนย์กลาง J=โมเมนต์ความเฉื่อยเชิงขั้ว=(πxD4)/32

2. การออกแบบเพลาตามความแข็งแกร่ง

กล่าวกันว่าเพลาขับมีความแข็งแกร่งโดยพิจารณาจากความแข็งแบบบิด หากเพลาไม่บิดมากเกินไป

{Mt/J}={(Gxθ)/L}

ในหมู่พวกเขา Mt=แรงบิด มม. ใน N; J=โมเมนต์เชิงขั้วของความเฉื่อย=(πxD4)/32; D=เส้นผ่านศูนย์กลางของเพลา (มม.); θ=มุมบิด; G=โมดูลัสความแข็ง N/mm2

9

ข้อดีและข้อเสียของเพลา

ข้อดีของเพลา

มีโอกาสน้อยที่จะติดขัด

ต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่าระบบโซ่

มีความต้านทานแรงบิดสูง

พวกมันมีค่าโมเมนต์ความเฉื่อยเชิงขั้วสูง

พวกเขาแข็งแกร่งมากและไม่น่าจะล้มเหลว

รูปร่างภายในของเพลากลวงเป็นแบบกลวง จึงใช้วัสดุน้อย

สำหรับค่าการส่งผ่านแรงบิดที่เท่ากัน เพลากลวงจะมีน้ำหนักเบากว่าเพลาตัน

พวกมันมีรัศมีการหมุนที่สูงมาก

ข้อเสียของเพลา

พวกเขามีการสูญเสียพลังงานเนื่องจากการมีเพศสัมพันธ์ที่หลวม

พวกมันสั่นขณะหมุน

พวกมันส่งเสียงดังอย่างต่อเนื่อง

ต้นทุนการผลิตและการบำรุงรักษาที่สูงขึ้น

ยากต่อการผลิต

การเปลี่ยนความเร็วของแกนไม่ใช่เรื่องง่าย

การหยุดทำงานนานเนื่องจากปัญหาทางกลไก

หยดน้ำมันบนเพลาเหนือศีรษะ

การใช้ข้อต่อแบบอีลาสโตเมอร์ (เช่น ข้อต่อแบบแหนบ) อาจส่งผลให้สูญเสียความเร็วระหว่างเพลาได้

หากเพลาชำรุดจะใช้เวลาซ่อมแซมนานมาก