Schachtenzijn kritische componenten in mechanische systemen, die dienen als de ruggengraat die alle transmissie-elementen ondersteunt en tegelijkertijd koppel en buigmomenten overbrengt. Bij het ontwerp van een schacht moet niet alleen de nadruk worden gelegd op de individuele kenmerken, maar moet ook rekening worden gehouden met de integratie ervan in de algehele structuur van het schachtsysteem. Afhankelijk van het type belasting dat wordt ervaren tijdens beweging en krachtoverbrenging, kunnen assen worden onderverdeeld in spindels, aandrijfassen en roterende assen. Ze kunnen ook worden geclassificeerd op basis van hun asvorm in rechte assen, excentrische assen, krukassen en flexibele assen.
Spindels
1. Vaste spindel
Dit type spil draagt alleen buigmomenten terwijl hij stationair blijft. De eenvoudige structuur en goede stijfheid maken het ideaal voor toepassingen zoals fietsassen.
2. Roterende spindel
In tegenstelling tot vaste spindels dragen roterende spindels tijdens beweging ook buigmomenten. Ze worden vaak aangetroffen in treinwielassen.
Aandrijfas
Aandrijfassen zijn ontworpen om koppel over te brengen en zijn doorgaans langer vanwege de hoge rotatiesnelheden. Om ernstige trillingen veroorzaakt door centrifugaalkrachten te voorkomen, is de massa van de aandrijfas gelijkmatig verdeeld over de omtrek. Moderne aandrijfassen maken vaak gebruik van holle ontwerpen, die hogere kritische snelheden bieden in vergelijking met massieve assen, waardoor ze veiliger en materiaalefficiënter zijn. Aandrijfassen voor auto's zijn bijvoorbeeld meestal gemaakt van stalen platen van gelijkmatige dikte, terwijl zware voertuigen vaak naadloze stalen buizen gebruiken.
Roterende as
Roterende assen zijn uniek omdat ze zowel buig- als torsiemomenten doorstaan, waardoor ze een van de meest voorkomende componenten in mechanische apparatuur zijn.
Rechte schacht
Rechte assen hebben een lineaire as en kunnen worden onderverdeeld in optische en getrapte assen. Rechte shats zijn doorgaans vervuild, maar kunnen hol worden ontworpen om het gewicht te verminderen, terwijl de stijfheid en torsiestabiliteit behouden blijven.
1.Optische as
Deze assen zijn eenvoudig van vorm en gemakkelijk te vervaardigen en worden voornamelijk gebruikt voor transmissie.
2. Getrapte as
Een as met een getrapte langsdoorsnede wordt een getrapte as genoemd. Dit ontwerp vergemakkelijkt de installatie en positionering van componenten, wat leidt tot een efficiëntere verdeling van de belasting. Hoewel de vorm lijkt op die van een balk met uniforme sterkte, heeft deze meerdere punten van spanningsconcentratie. Vanwege deze kenmerken worden getrapte assen op grote schaal gebruikt in verschillende transmissietoepassingen.
3.Nokkenas
De nokkenas is een cruciaal onderdeel van zuigermotoren. Bij viertaktmotoren werkt de nokkenas doorgaans met de helft van de snelheid van de krukas, maar behoudt hij nog steeds een hoge rotatiesnelheid en moet hij een aanzienlijk koppel verdragen. Als gevolg hiervan stelt het ontwerp van de nokkenas strenge eisen aan de sterkte en het ondersteuningsvermogen.
Nokkenassen zijn meestal gemaakt van speciaal gietijzer, hoewel sommige zijn vervaardigd van gesmeed materiaal voor verbeterde duurzaamheid. Het ontwerp van de nokkenas speelt een cruciale rol in de algehele motorarchitectuur.
4.Spline-as
Spline-assen zijn genoemd naar hun onderscheidende uiterlijk, met een longitudinale spiebaan op hun oppervlak. Dankzij deze spiebanen kunnen roterende componenten op de as worden gemonteerd om een gesynchroniseerde rotatie te behouden. Naast dit rotatievermogen maken spline-assen ook axiale beweging mogelijk, waarbij sommige ontwerpen betrouwbare vergrendelingsmechanismen bevatten voor toepassingen in rem- en stuursystemen.
Een andere variant is de telescopische as, die bestaat uit binnen- en buitenbuizen. De buitenbuis heeft interne tanden, terwijl de binnenbuis externe tanden heeft, waardoor ze naadloos in elkaar passen. Dit ontwerp brengt niet alleen het rotatiekoppel over, maar biedt ook de mogelijkheid om in de lengte uit te breiden en in te trekken, waardoor het ideaal is voor gebruik in schakelmechanismen van transmissies.
5. Tandwielas
Wanneer de afstand van de tanddumcirkel van een tandwiel tot de onderkant van de spiebaan minimaal is, worden het tandwiel en de as geïntegreerd in een enkele eenheid, ook wel een tandwielas genoemd. Dit mechanische onderdeel ondersteunt roterende onderdelen en werkt samen met hen om beweging, koppel of buigmomenten over te brengen.
6. Wormschacht
Een wormschacht wordt doorgaans geconstrueerd als een enkele eenheid die zowel de worm als de schacht integreert.
7. Holle schacht
Een as ontworpen met een hol midden staat bekend als een holle as. Bij het overbrengen van koppel ondervindt de buitenste laag van een holle as de hoogste schuifspanning, waardoor een efficiënter gebruik van materialen mogelijk is. Onder omstandigheden waarbij het buigmoment van holle en massieve assen gelijk is, verminderen holle assen het gewicht aanzienlijk zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties.
Krukas
Een krukas is een cruciaal onderdeel van een motor, meestal gemaakt van koolstofstaal of nodulair gietijzer. Het beschikt over twee belangrijke secties: het hoofdtap en het drijfstangtap. De hoofdtap is op het motorblok gemonteerd, terwijl de drijfstangtap aansluit op het grote uiteinde van de drijfstang. Het kleine uiteinde van de drijfstang is verbonden met de zuiger in de cilinder en vormt zo een klassiek kruk-schuifmechanisme.
Excentrische as
Een excentrische as wordt gedefinieerd als een as waarvan de as niet in lijn ligt met het midden. In tegenstelling tot gewone assen, die voornamelijk de rotatie van componenten vergemakkelijken, zijn excentrische assen in staat zowel rotatie als rotatie over te brengen. Voor het aanpassen van de hartafstand tussen assen worden excentrische assen gewoonlijk gebruikt in de vlakke koppelingsmechanismen, zoals V-riemaandrijfsystemen.
Flexibele as
Flexibele assen zijn in de eerste plaats ontworpen om koppel en beweging over te brengen. Vanwege hun aanzienlijk lagere buigstijfheid in vergelijking met hun torsiestijfheid kunnen flexibele assen gemakkelijk rond verschillende obstakels navigeren, waardoor overdracht over lange afstanden tussen de hoofdkracht en de werkmachine mogelijk is.
Deze assen vergemakkelijken de bewegingsoverdracht tussen twee assen die relatieve beweging hebben zonder dat er extra tussenliggende transmissieapparaten nodig zijn, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen over lange afstanden. Hun eenvoudige ontwerp en lage kosten dragen bij aan hun populariteit in verschillende mechanische systemen. Bovendien helpen flexibele assen schokken en trillingen te absorberen, waardoor de algehele prestaties worden verbeterd.
Veel voorkomende toepassingen zijn onder meer draagbare elektrische gereedschappen, bepaalde transmissiesystemen in werktuigmachines, kilometertellers en afstandsbedieningen.
1. Flexibele as van het Power-type
Flexibele assen van het Power-type hebben een vaste verbinding aan het uiteinde van de zachte asverbinding en zijn voorzien van een schuifhuls in de slangverbinding. Deze assen zijn in de eerste plaats ontworpen voor koppeloverdracht. Een fundamentele vereiste voor flexibele assen van het aandrijftype is voldoende torsiestijfheid. Meestal zijn deze assen voorzien van anti-omkeermechanismen om unidirectionele transmissie te garanderen. De buitenlaag is gemaakt van staaldraad met een grotere diameter en sommige ontwerpen bevatten geen kernstaaf, wat zowel de slijtvastheid als de flexibiliteit verbetert.
2. Flexibele as van het besturingstype
Flexibele assen van het besturingstype zijn voornamelijk ontworpen voor bewegingsoverdracht. Het koppel dat ze overbrengen, wordt voornamelijk gebruikt om het wrijvingskoppel te overwinnen dat wordt gegenereerd tussen de flexibele draadas en de slang. Deze assen moeten naast een lage buigstijfheid ook voldoende torsiestijfheid bezitten. Vergeleken met flexibele assen van het aandrijftype worden flexibele assen van het controletype gekenmerkt door hun structurele kenmerken, waaronder de aanwezigheid van een kernstaaf, een groter aantal wikkellagen en kleinere draaddiameters.
Structuur van flexibele as
Flexibele assen bestaan doorgaans uit verschillende componenten: flexibele draadas, flexibele asverbinding, slang en slangverbinding.
1. Draad flexibele as
Een flexibele draadas, ook wel flexibele as genoemd, is opgebouwd uit meerdere lagen staaldraad die op elkaar zijn gewikkeld en een cirkelvormige dwarsdoorsnede vormen. Elke laag bestaat uit meerdere draadstrengen die tegelijkertijd zijn gewikkeld, waardoor de structuur lijkt op een meerstrengige veer. De binnenste draadlaag is rond een kernstaaf gewikkeld, terwijl aangrenzende lagen in tegengestelde richtingen zijn gewikkeld. Dit ontwerp wordt vaak gebruikt in landbouwmachines.
2.Flexibele asverbinding
De flexibele asverbinding is ontworpen om de uitgaande as met de werkende componenten te verbinden. Er zijn twee soorten verbindingen: vast en glijdend. Het vaste type wordt doorgaans gebruikt voor kortere flexibele assen of in toepassingen waarbij de buigradius relatief constant blijft. Het glijdende type wordt daarentegen gebruikt wanneer de buigradius tijdens het gebruik aanzienlijk varieert, waardoor een grotere beweging binnen de slang mogelijk is om lengteveranderingen op te vangen wanneer de slang buigt.
3. Slang en slangverbinding
De slang, ook wel beschermhuls genoemd, dient om de flexibele draadas te beschermen tegen contact met externe componenten, waardoor de veiligheid van de operator wordt gegarandeerd. Bovendien kan het smeermiddelen opslaan en voorkomen dat vuil binnendringt. Tijdens het gebruik biedt de slang ondersteuning, waardoor de flexibele as gemakkelijker te hanteren is. Opvallend is dat de slang tijdens de transmissie niet meedraait met de flexibele as, waardoor een soepele en efficiënte werking mogelijk is.
Het begrijpen van de verschillende typen en functies van assen is van cruciaal belang voor ingenieurs en ontwerpers om optimale prestaties en betrouwbaarheid in mechanische systemen te garanderen. Door het juiste astype voor specifieke toepassingen te selecteren, kan men de efficiëntie en levensduur van machines verbeteren. Voor meer inzicht in mechanische componenten en hun toepassingen, blijf op de hoogte van onze laatste updates!
Posttijd: 15 oktober 2024
