Eixo em um mecanismo. Eixos e eixos informações gerais. Conclusões sobre o projeto
Veios E eixos utilizado na engenharia mecânica para fixar diversos corpos de rotação (podem ser engrenagens, polias, rotores e outros elementos instalados em mecanismos).
Existe uma diferença fundamental entre eixos e eixos: os primeiros transmitem o momento de força criado pela rotação das peças, e os segundos sofrem tensões de flexão sob a influência de forças externas. Neste caso, os eixos são sempre um elemento rotativo do mecanismo, e os eixos podem ser rotativos ou estacionários.
Do ponto de vista da metalurgia, eixos e eixos são peças metálicas que geralmente apresentam seção transversal circular.
Tipos de eixos
Os eixos diferem no design do eixo. Os seguintes tipos de eixos são diferenciados:
- direto. Estruturalmente eles não diferem dos eixos. Por sua vez, existem eixos e eixos retos lisos, escalonados e moldados. Na maioria das vezes, na engenharia mecânica, são usados eixos escalonados, que se distinguem pela facilidade de instalação em mecanismos
- dobrado, composto por vários joelhos e munhões principais, que repousam sobre rolamentos. Eles formam um elemento do mecanismo de manivela. O princípio de operação é converter o movimento alternativo em movimento rotacional ou vice-versa.
- flexível (excêntrico). Eles são usados para transmitir torque entre eixos com eixos de rotação deslocados.
A produção de eixos e eixos é uma das áreas mais dinâmicas da indústria metalúrgica. Com base nesses elementos, são obtidos os seguintes produtos:
- elementos de transmissão de torque (partes de juntas chaveadas, estrias, juntas de interferência, etc.);
- rolamentos de apoio (rolamento ou deslizamento);
- vedações de extremidade de eixo;
- elementos reguladores de unidades e suportes de transmissão;
- elementos para fixação axial de pás de rotor;
- filetes de transição entre elementos de diferentes diâmetros em uma estrutura.
As extremidades de saída dos eixos têm o formato de um cilindro ou cone, conectados por meio de acoplamentos, polias e rodas dentadas.
Os eixos e eixos também podem ser ocos ou sólidos. Outras peças podem ser montadas dentro dos eixos ocos e também podem ser utilizadas para aliviar o peso total da estrutura.
A função de pinças axiais instaladas no eixo das peças é desempenhada por degraus (colares), buchas espaçadoras com eixo removível, anéis e anéis de encosto de mola dos rolamentos.
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Antes de entender como um eixo e um eixo diferem um do outro, você deve ter uma ideia clara do que realmente são essas peças, o que e onde são usadas e quais funções desempenham. Então, como você sabe, eixos e eixos são projetados para segurar peças rotativas neles.
Definição
Haste- trata-se de uma parte de um mecanismo que tem o formato de uma haste e serve para transmitir torque às demais partes deste mecanismo, criando assim um movimento rotacional geral de todas as peças localizadas nele (no eixo): polias, excêntricos, rodas , etc.
Eixo- esta é uma parte de um mecanismo projetado para conectar e fixar as partes deste mecanismo. O eixo suporta apenas cargas transversais (tensão de flexão). Os eixos podem ser fixos ou giratórios.
Eixo Comparação
A principal diferença entre um eixo e um eixo é que o eixo não transmite torque para outras peças. Está sujeito apenas a cargas laterais e não sofre forças de torção.
O eixo, ao contrário do eixo, transmite torque útil às peças que estão fixadas a ele. Além disso, os eixos podem ser rotativos ou estacionários. O eixo sempre gira. A maioria dos eixos pode ser dividida de acordo com a forma geométrica do eixo em reto, manivela (excêntrico) e flexível. Existem também virabrequins ou eixos indiretos, que são usados para converter movimentos alternativos em rotacionais. Os eixos, em sua forma geométrica, são apenas retos.
Site de conclusões
- O eixo carrega as partes rotativas do mecanismo sem transmitir nenhum torque a elas. O eixo transmite torque útil para outras partes do mecanismo, a chamada força rotativa.
- O eixo pode ser giratório ou estacionário. O eixo só pode estar girando.
- O eixo tem apenas uma forma reta. A forma do eixo pode ser reta, indireta (manivela), excêntrica e flexível.
Eixos e eixos
PLANEJAR LEÇÕES
Informações gerais.
Materiais e processamento de eixos e eixos.
Critérios de desempenho e cálculo de eixos e eixos.
Cálculos de eixos e eixos.
informações gerais
Veios- são peças que servem para transmitir torque ao longo de seu eixo e segurar outras peças localizadas nelas (rodas, polias, rodas dentadas e outras peças rotativas da máquina) e perceber as forças atuantes.
Eixos- são peças que apenas seguram as peças nelas instaladas e percebem as forças que atuam sobre essas peças (o eixo não transmite torque útil).
Classificação de eixos e eixos
A classificação de Valov agrupa estes últimos de acordo com uma série de características: por finalidade, por formato da seção transversal, por formato do eixo geométrico, por contorno externo da seção transversal, por velocidade de rotação relativa e por localização no nó .
Por finalidade eles distinguem:
eixos de engrenagem, nos quais são instaladas rodas, polias, rodas dentadas, acoplamentos, rolamentos e outras peças de engrenagens. Na Fig. onze, A O eixo de transmissão é mostrado na Fig. onze, b- eixo de transmissão;
eixos principais(Fig. 11.2 - fuso da máquina), no qual são instaladas não apenas as peças da engrenagem, mas também as peças de trabalho da máquina (bielas, discos da turbina, etc.).
O seguinte é feito de acordo com o formato da seção transversal:
eixos sólidos;
eixos ocos proporcionar redução de peso ou colocação dentro de outra peça. Na produção em larga escala, são utilizados eixos ocos soldados feitos de fita enrolada.
De acordo com a forma do eixo geométrico produzem:
eixos retos:
A) diâmetro constante(Fig. 11.3). Esses eixos exigem menos mão-de-obra para serem fabricados e criam menos concentração de tensão;
b) pisou(Fig. 11.4). Com base na condição de resistência, é aconselhável projetar eixos de seção variável, aproximando-se em forma de corpos de igual resistência. A forma escalonada é conveniente para fabricação e montagem, as bordas podem absorver grandes forças axiais;
V) com flanges. Os eixos longos são compostos, conectados por flanges;
G) com engrenagens cortadas(eixo da engrenagem);
virabrequins(Fig. 11.5) nas engrenagens de manivela servem para converter o movimento rotacional em movimento alternativo ou vice-versa;
eixos flexíveis(Fig. 11.6), que são molas de torção multi-condutores torcidas a partir de fios, são utilizadas para transmitir torque entre componentes da máquina que mudam sua posição relativa em operação (ferramentas portáteis, tacômetro, brocas dentárias, etc.).
De acordo com o contorno externo da seção transversal, os eixos são:
suave;
digitado;
estriado;
perfil;
excêntrico.
De acordo com a velocidade relativa de rotação e localização na unidade (caixa de engrenagens), são produzidos eixos:
alta velocidade E entrada (principal)(pos. 1 arroz. 11.7);
velocidade média E intermediário(pos. 2 arroz. 11.7);
Movendo devagar E fim de semana (escravo)(pos. 3 arroz. 11.7).
Arroz. 11.2 Fig. 11.3
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Arroz. 11.7 Fig. 11.8
Classificação. Os eixos podem ser estacionários (Fig. 11.8) ou girar junto com as peças neles montadas. Os eixos rotativos proporcionam melhores condições de operação, pois os eixos estacionários são mais baratos, mas exigem que os rolamentos sejam incorporados às peças que giram nos eixos.
Projetos de eixos e eixos. O mais comum é o formato de eixo escalonado. As peças são geralmente fixadas em eixos com chavetas prismáticas (GOST 23360–78, GOST 10748–79), estrias de lados retos (GOST 1139–80) ou estrias envolventes (GOST 6033–80) ou ajustes com interferência garantida. As partes de suporte dos eixos e eixos são chamadas de eixos. Os eixos intermediários são chamados de pescoços, os eixos finais são chamados de espigas. As áreas de apoio que suportam a carga axial são chamadas de calcanhares. Os rolamentos axiais servem de suporte para os calcanhares.
Na Fig. 11.9 mostra os elementos estruturais dos eixos, onde 1 – chave prismática, 2 – estrias, 3 – eixo, 4 – calcanhar, 5 – superfície cilíndrica, 6 – superfície cônica, 7 – saliência, 8 - ombro, 9 – ranhura para o anel de retenção, 10 – seção roscada, 11 – filé, 12 - sulco, 13 – chanfro, 14 – furo central.
Os munhões dos eixos e eixos que operam nos rolamentos são quase sempre cilíndricos, e nos mancais lisos são cilíndricos, cônicos ou esféricos (Fig. 11.10.)
A principal aplicação são os munhões cilíndricos (Fig. 11.10, A, b) como mais simples. Mancais cônicos com pequena conicidade (Fig. 11.10, V) são usados para regular a folga em rolamentos e às vezes para fixação axial do eixo. Diários esféricos (Fig. 11.10, G) devido à dificuldade de sua fabricação, são utilizados quando é necessário compensar deslocamentos angulares significativos do eixo do eixo.
a B C D
Superfícies de pouso sob os cubos de várias peças (de acordo com GOST 6536–69 da série normal), montadas no eixo, e as seções finais dos eixos são cilíndricas (pos. 5 arroz. 11.9, GOST 12080–72) ou cônico (pos. 6 arroz. 1.9, GOST 12081–72). Superfícies cônicas são utilizadas para garantir liberação rápida e uma determinada tensão, aumentando a precisão de centralização das peças.
Para fixação axial de peças e do próprio eixo, utilize saliências(pos. 7 arroz. 11.9) e ombros eixo (pos. 8 arroz. 11.9, GOST 20226–74), seções cônicas do eixo, anéis de retenção(pos. 9 arroz. 11.9, GOST 13940–86, GOST 13942–86) e seções roscadas (pos. 10 arroz. 11.9) sob nozes(GOST 11871–80).
Áreas de transição de uma seção do eixo para outra e as extremidades dos eixos são feitas com ranhuras(pos. 12 arroz. 11.9, fig. 11.11, GOST 8820–69), chanfrado(pos. 13 arroz. 11.9, GOST 10948–65) e filetes. Raio R filetes de raio constante (Fig. 11.11, A) escolha menos que o raio de curvatura ou o tamanho radial do chanfro das peças montadas. É desejável que o raio de curvatura em eixos altamente tensionados seja maior ou igual a 0,1 d. Recomenda-se que os raios dos filetes sejam os maiores possíveis para reduzir a concentração de carga. Quando o raio do filete é severamente limitado pelo raio de arredondamento das bordas das peças montadas, são instalados anéis espaçadores. Filetes de formato elíptico especial e com recorte ou, mais frequentemente, filetes delineados por dois raios de curvatura (Fig. 11.11, b), utilizado na transição de filetes para um degrau de menor diâmetro (permite aumentar o raio na zona de transição).
Aplicação de ranhuras (Fig. 11.11, V) podem ser recomendados para peças não críticas, pois causam concentrações significativas de tensões e reduzem a resistência dos eixos sob tensões variáveis. As ranhuras são utilizadas para a saída dos rebolos (aumentando significativamente sua durabilidade durante o processamento), bem como nas extremidades dos trechos com roscas para a saída das ferramentas rosqueadoras. As ranhuras devem ter os raios de curvatura máximos possíveis.
um B C
As extremidades dos eixos, para evitar esmagamentos e danos às mãos dos trabalhadores, são confeccionadas com chanfros para facilitar o encaixe das peças.
O processamento mecânico dos eixos é realizado nos centros, portanto, devem ser fornecidos furos centrais nas extremidades dos eixos (pos. 14 arroz. 11.9, GOST 14034–74).
O comprimento dos eixos normalmente não ultrapassa 3 m; o comprimento dos eixos maciços, conforme as condições de fabricação, transporte e instalação, não deve ultrapassar 6 m.
As peças rotativas da máquina são montadas em eixos ou eixos que garantem uma posição constante do eixo de rotação dessas peças.
Eixos são peças projetadas para transmitir torque ao longo de seu eixo e para suportar peças rotativas de máquinas.
Os eixos de acordo com a finalidade pretendida podem ser divididos em eixos de engrenagem, peças de suporte de engrenagens - engrenagens, polias, rodas dentadas, acoplamentos (Fig. , A eb), e em eixos principais máquinas e outros eixos especiais que, além de peças de transmissão, transportam peças funcionais de máquinas, motores ou implementos - rodas ou discos de turbinas, manivelas, mandris de fixação, etc. V E d)
De acordo com o formato do eixo geométrico, os eixos são divididos em retos e dobrados.
Eixos– peças destinadas a suportar peças rotativas e que não transmitem torque útil.
Arroz. 12.1 Principais tipos de eixos e eixos:
a – eixo de transmissão liso; b – eixo escalonado;
c – fuso da máquina; g - eixo da turbina a vapor; d – virabrequim;
e – eixo do carro giratório; g – eixo não giratório do carrinho.
As partes de suporte dos eixos e eixos são chamadas munhões. Os eixos intermediários são chamados pescoços, terminal - espigões.
Eixos retos de acordo com forma dividido em eixos de diâmetro constante (eixos de transmissão e eixos de navio multi-span, Fig. , A, bem como eixos que transmitem apenas torque); eixos escalonados (a maioria dos eixos, Fig. Deus); eixos com flanges para conexão ao longo do comprimento, bem como eixos com engrenagens cortadas ou sem-fim. De acordo com o formato da seção transversal, os eixos são divididos em lisos, estriados, possuindo um perfil de conexão de engrenagem (estria) em algum comprimento, e perfil.
Comprimento do eixo determinado pela distribuição de cargas ao longo do comprimento.
Os diagramas de momentos ao longo do comprimento dos eixos, via de regra, são significativamente desiguais. O torque geralmente não é transmitido ao longo de todo o comprimento do eixo. Os diagramas de momento fletor geralmente vão para zero nos apoios finais ou nas extremidades dos eixos. Portanto, de acordo com a condição de resistência, é permitido e aconselhável projetar eixos de seção variável aproximando-se de corpos de igual resistência. Na prática, faço eixos escalonados. Este formulário é fácil de fabricar e montar; Os ressaltos do eixo podem absorver grandes forças axiais.
A diferença nos diâmetros dos degraus é determinada por: os diâmetros padrão das superfícies de assentamento dos cubos e rolamentos, uma superfície de apoio suficiente para absorver forças axiais em determinados raios de arredondamento de bordas e tamanhos de chanfro e, finalmente, as condições de as assembleias.
Munhões Os eixos (pescoços) que operam em mancais lisos são: a) cilíndricos; b) cônico; c) esférico (Fig.). A principal aplicação é para pinos cilíndricos. Para facilitar a montagem e fixação do eixo na direção axial, os munhões finais geralmente são feitos de diâmetro um pouco menor que a seção adjacente do eixo (Fig.).
Os munhões dos eixos para rolamentos (Fig.) são caracterizados por um comprimento menor do que os munhões dos mancais lisos.
Os munhões para rolamentos geralmente são feitos com roscas ou outros meios para fixar os anéis.
Arroz. 12.4 Projetar meios para aumentar a resistência
eixos nas áreas de pouso: a – espessamento da parte do cubo do eixo;
b – arredondamento das bordas do cubo; c – afinamento do cubo; g – descarregamento
ranhuras; d – buchas ou recheios no cubo confeccionados em material de baixo módulo
elasticidade.
Resistência do eixoé determinado por volumes relativamente pequenos de metal em áreas de concentração significativa de tensão. Portanto, medidas especiais de design e tecnológicas para aumentar a resistência dos eixos são especialmente eficazes.
Meios de projeto para aumentar a resistência dos eixos nos locais de pouso, reduzindo as pressões nas bordas são mostrados na Fig. .
Ao fortalecer as peças do cubo com martelamento de superfície (rolo ou rolamento de esferas), o limite de resistência dos eixos pode ser aumentado em 80–100%, e esse efeito se estende a eixos com diâmetro de até 500–600 mm.
A resistência dos eixos em locais de conexões chavetadas, dentadas (estriadas) e outras conexões destacáveis com o cubo pode ser aumentada: usando conexões estriadas envolventes; conexões estriadas com diâmetro interno igual ao diâmetro do eixo nas áreas adjacentes, ou com saída suave das estrias para a superfície, garantindo concentração mínima de tensões; ranhuras feitas com cortador de disco e com saída suave para a superfície; conexões sem chave.
Cargas axiais e para os eixos as peças montadas neles são transferidas das seguintes maneiras. (arroz.)
1) cargas pesadas - focando as peças nas saliências do eixo, encaixando peças ou montando anéis com interferência (Fig. , A E b)
2) cargas médias - com porcas, pinos diretamente ou através de anéis de montagem, conexões terminais (Fig. ,c –d);
3) cargas leves e proteção contra movimentos por forças aleatórias - parafusos de travamento diretamente ou através de anéis de montagem, conexões terminais, anéis elásticos (Fig. , d-g).
EIXOS E EIXOS FINALIDADE Os eixos e eixos são projetados para guiar e apoiar peças rotativas no espaço (engrenagens, polias, blocos, rodas dentadas, etc.). Eles diferem entre si em termos de condições de trabalho. O EIXO não transmite torque e funciona apenas na flexão. Pode ser giratório ou estacionário. O EIXO sempre gira e sempre transmite torque, atua principalmente na flexão e torção. Alguns eixos não suportam peças rotativas e funcionam apenas em torção. Por exemplo, eixos de acionamento de automóveis, eixos flexíveis em acionamentos de ferramentas elétricas, etc.
EIXO Projeto de unidade com eixo giratório: Projeto de unidade com eixo fixo: 1 – roda móvel; 2 – chave; 3 – eixo; 4 – rolamentos de rolos cônicos 1 – bloco de corda; 2 – eixo; 3 – tiras de travamento; 4 – porta bloco
PROJETOS DE RODAS DE GUINDASTES b a a – em eixo fixo: 1 – roda; 2 – eixo; 3 – engrenagem b – em eixo giratório
EIXO O mecanismo de movimentação do guindaste com eixo de transmissão de baixa velocidade: 1 – motor elétrico; 2 – acoplamento; 3 – caixa de velocidades; 4 – eixo de transmissão; 5 – freio. Eixo cardan Eixo da caixa de engrenagens
CLASSIFICAÇÃO DOS EIXOS De acordo com o formato das seções transversais dos eixos a – maciço cilíndrico b – cilíndrico oco c – com rasgo de chaveta d – com ranhuras estriadas d – perfil
Por finalidade Ø Eixos de engrenagem – engrenagens de rolamento, polias, rodas dentadas e outras peças. Ø Eixos principais - além de peças de engrenagens, carregam também peças de trabalho de máquinas ou ferramentas (discos de turbinas, mandris de tornos e mandriladoras, etc.) De acordo com o formato do eixo geométrico Ø Reto Ø Virabrequins - utilizados não apenas para transmissão torque rotativo, mas também para converter movimento alternativo em rotacional Ø Flexível, com formato variável do eixo geométrico. Eles são usados em drives, instrumentos, brocas dentárias, etc.
ÁREAS DE APOIO DO EIXO O eixo 1 possui um grande número de suportes chamados mancais 2. A parte do eixo coberta pelo suporte é chamada de munhão. Os diários finais são chamados de tenons 3 e os diários intermediários 4.
REQUISITOS DE MATERIAIS PARA FABRICAÇÃO DE EIXO ü Características de alta resistência. ü Baixa sensibilidade à concentração de tensões ü Capacidade de ser submetido a tratamento térmico e químico-térmico ü Boa usinabilidade
MATERIAIS E TRATAMENTO TÉRMICO DE EIXOS Finalidade do eixo Tipo de aço Tipo de tratamento térmico Eixos e eixos levemente carregados, cujos diâmetros são determinados principalmente pela rigidez Aços carbono: St. 3º, art. 4º, art. 5 Sem tratamento térmico Eixos e eixos com requisitos aumentados para a capacidade de carga de estrias e eixos Aços de médio carbono e ligas: 35, 40, 45, 40 X, 40 N, etc. Melhoria da dureza H = 250... 320 HB Eixos e eixos com exigência de alta resistência ao desgaste: - suportes deslizantes; - eixo de engrenagem Aços estruturais com baixo teor de carbono: - qualidade 15, 20; - ligado 15 Х, 20 Х, 18 ХГТ, 12 ХНЗА, etc. Cimentação e endurecimento até a dureza Н=58... 63 НRc Eixos fortemente carregados Aços de liga: 40 ХНМА, 18 ХГТ, 38 Х 2 МУА, etc.
TIPOS DE DANOS A EIXOS Quebra de eixos na zona de concentração de tensões. Surgem devido à diminuição da resistência à fadiga devido à ação de tensões alternadas. Motivos: escolha incorreta da forma estrutural das peças (filete), violação da tecnologia de fabricação (cortes, marcas de processamento, etc.), violação das normas técnicas de operação (ajuste incorreto dos rolamentos, redução das folgas exigidas). Na maioria das vezes, as quebras ocorrem na área onde os concentradores de tensão estão localizados (chavetas, filetes, furos, acessórios de pressão, etc.). Compressão de superfícies de trabalho (ranhuras, chavetas, estrias, desgaste de estrias em juntas móveis e outros tipos de danos superficiais). Corrosão por atrito e concentração de pressão em áreas localizadas próximas às extremidades do cubo (surgem pré-requisitos para a ocorrência de fontes de falha por fadiga. Rigidez insuficiente de eixos e eixos para flexão e torção. Destruição devido a vibrações transversais ou torcionais.
CRITÉRIOS DE DESEMPENHO DO EIXO Resistência Rigidez Resistência à vibração Resistência ao desgaste O principal critério para o desempenho de eixos de baixa velocidade é a resistência estática
PONTOS DE APOIO DO EIXO a – em mancal radial; b – em rolamento de contato angular; c – em dois rolamentos em um suporte; g – em um mancal liso
DIAGRAMAS DE CARGA DO EIXO. DIAGRAMAS DE MOMENTOS DE FLEXÃO E DE TORQUE De acordo com GOST 16162-85 para eixos de entrada e saída de caixas de engrenagens de dentes retos e cônicos de estágio único e para eixos de alta velocidade de caixas de engrenagens de qualquer tipo Para eixos de baixa velocidade de caixas de engrenagens de dois e três estágios, bem como engrenagens helicoidais onde T é o torque no eixo.
PROCEDIMENTO DE CÁLCULO DE EIXOS PARA RESISTÊNCIA ESTÁTICA Elabore um diagrama de cálculo Determine as reações dos apoios nos planos horizontal e vertical Construa diagramas de momentos fletores e diagramas de torque Resuma os momentos geometricamente Para seções perigosas (onde estão os maiores momentos totais), calcule os diâmetros e finalmente desenvolver o projeto do eixo. Como os eixos operam sob condições de flexão e torção, e as tensões das forças axiais são pequenas, a tensão equivalente na ponta da fibra externa, de acordo com a teoria energética da resistência, é determinada pela fórmula onde; - tensões de projeto para flexão e torção - momentos axiais e polares da seção do eixo
CÁLCULO DO EIXO PARA RESISTÊNCIA À FADIGA Realizado como ensaio na forma de determinação de coeficientes de segurança onde S, S são coeficientes de segurança, respectivamente, para tensões de flexão e torção; [s] = 2… 2,5 - fator de segurança permitido. onde σ-1, -1 são os limites de resistência do material durante flexão e torção; K D, K D - coeficientes de concentração de tensões, levando em consideração a influência de todos os fatores na resistência à fadiga; σa, a - amplitudes de tensão; , - coeficientes que caracterizam a sensibilidade do material à assimetria do ciclo de tensões; σm, m são os componentes constantes do ciclo de mudança de tensão.
NATUREZA DAS MUDANÇAS DE TENSÃO NO EIXO Ciclo de tensão simétrica Ciclo de tensão zero Cargas que são constantes em magnitude e direção causam tensões de flexão alternadas em eixos rotativos, variando em um ciclo simétrico com amplitude σа e tensão média σm Mudanças nas tensões de torção nos cálculos são tomadas de acordo com o ciclo zero
