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軸的特點及分類有哪些

時間:2017-11-15 物理 我要投稿

  軸是穿在軸承中間或車輪中間或齒輪中間的圓柱形物件,但也有少部分是方型的。下面是百分網小編給大家整理的軸的分類及特點,希望能幫到大家!

  軸的分類及特點

  常見的軸根據軸的結構形狀可分為曲軸、直軸、軟軸、實心軸、空心軸、剛性軸、撓性軸(軟軸)。

  直軸又可分為:①轉軸,工作時既承受彎矩又承受扭矩,是機械中最常見的軸,如各種減速器中的軸等。

  ②心軸,用來支承轉動零件只承受彎矩而不傳遞扭矩,有些心軸轉動,如鐵路車輛的軸等,有些心軸則不轉動,如支承滑輪的軸等。

  ③傳動軸,主要用來傳遞扭矩而不承受彎矩,如起重機移動機構中的長光軸、汽車的驅動軸等。

  軸的材料主要采用碳素鋼或合金鋼,也可采用球墨鑄鐵或合金鑄鐵等。軸的工作能力一般取決于強度和剛度,轉速高時還取決于振動穩定性。

  關于軸的注意問題

  磨損原因

  軸類磨損是軸使用過程中最為常見的設備問題。軸類出現磨損的原因有很多,但是最主要的原因就是用來制造軸的金屬特性決定的,金屬雖然硬度高,但是退讓性差(變形后無法復原),抗沖擊性能較差,抗疲勞性能差,因此容易造成粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、微動磨損等,大部分的軸類磨損不易察覺,只有出現機器高溫、跳動幅度大、異響等情況時,才會引起人們的察覺,但是到人們發覺時,大部分軸都已磨損,從而造成機器停機。

  針對技術

  大型設備軸頭磨損后的修復是一個值得關注的問題。當軸的材質為 45號鋼(調質處理)時,如果僅采用堆焊處理,則會產生焊接內應力,在重載荷或高速運轉的情況下,可能在軸肩處出現裂紋乃至斷裂的現象。如果采用去應力退火,則難于操作,且加工周期長,檢修費用高。當軸的材質為HT200時,采用鑄鐵焊也不理想。國內針對軸類磨損一般采用的是補焊、襄軸套、打麻點等,如果停機時間短又有備件,一般會采用更換新軸,一些維修技術較高的企業會采用電刷鍍、激光焊、微弧焊甚至冷焊等,這些維修技術需要采購高昂的設備和高薪聘請技術工人,國內一些中小企業一般通過技術較高外協來幫助修復高價值軸,只不過要支付高昂的維修費用和運輸費用。

  修復技術

  對于以上修復技術,在歐美日韓企業已不太常見,因為傳統技術效果差,而激光焊、微弧焊等高級修復技術對設備和人員要求高,費用支出大,歐美日韓一般采用的是碳納米聚合物材料技術和納米技術,現場操作,不僅有效提升了維修效率,更是大大降低了維修費用和維修強度。因金屬材質為“常量關系”,雖然強度較高,但抗沖擊性以及退讓性較差,所以長期的運行必造成配合間隙不斷增大造成軸磨損,意識到這種關鍵原因后,歐美新技術研究機構研制的高分子復合材料即具有金屬所要求的強度和硬度,又具有金屬所不具備的退讓性(變量關系),通過“工裝修復”、“部件對應關系”、“機械加工”等工藝,可以最大限度確保修復部位和配合部件的尺寸配合;同時,利用復合材料本身所具有的抗壓、抗彎曲、延展率等綜合優勢,可以有效地吸收外力的沖擊,極大化解和抵消軸承對軸的徑向沖擊力,并避免了間隙出現的可能性,也就避免了設備因間隙增大而造成相對運動的磨損,所以針對軸與軸承的靜配合,復合材料不是靠“硬度”來解決設備磨損的,而是靠改變力的關系來滿足設備的運行要求。

  軸的用途應用

  扭轉剛度

  軸的扭轉剛度校核是計算的軸的工作時扭轉變形量,是用每米軸長的扭角 度量的。軸的扭轉變形要影響機器的性能和工作精度,如內燃機凸輪軸的扭轉角過大,會影響氣門的正確啟閉時間;龍門式起重機運動機構傳動軸的扭轉角會影響驅動輪的同步性;對有發生扭轉振動危險的軸以及操縱系統中的軸,都需要有較大的扭轉剛度。

  技術要求

  1、加工精度1)尺寸精度 軸類零件的尺寸精度主要指軸的直徑尺寸精度和軸長尺寸精度。按使用要求,主要軸頸直徑尺寸精度通常為IT6-IT9級,精密的軸頸也可達IT5級。軸長尺寸通常規定為公稱尺寸,對于階梯軸的各臺階長度按使用要求可相應給定公差。2)幾何精度 軸類零件一般是用兩個軸頸支撐在軸承上,這兩個軸頸稱為支撐軸頸,也是軸的裝配基準。除了尺寸精度外,一般還對支撐軸頸的幾何精度(圓度、圓柱度)提出要求。對于一般精度的軸頸,幾何形狀誤差應限制在直徑公差范圍內,要求高時,應在零件圖樣上另行規定其允許的公差值。3)相互位置精度 軸類零件中的配合軸頸(裝配傳動件的軸頸)相對于支撐軸頸間的同軸度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的軸,配合精度對支撐軸頸的徑向圓跳動一般為0.01-0.03mm,高精度軸為0.001-0.005mm。此外,相互位置精度還有內外圓柱面的同軸度,軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。2、表面粗糙度根據機械的精密程度,運轉速度的高低,軸類零件表面粗糙度要求也不相同。一般情況下,支撐軸頸的表面粗糙度 Ra值為0.63-0.16 μm ;配合軸頸的表面粗糙度Ra值為2.5-0.63 μ

  加工工藝

  1、軸類零件的材料

  軸類零件材料的選取,主要根據軸的強度、剛度、耐磨性以及制造工藝性而決定,力求經濟合理。常用的軸類零件材料有 35、45、50優質碳素鋼,以45鋼應用最為廣泛。對于受載荷較小或不太重要的軸也可用Q235、Q255等普通碳素鋼。對于受力較大,軸向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金鋼。如40Cr合金鋼可用于中等精度,轉速較高的工作場合,該材料經調質處理后具有較好的綜合力學性能;選用Cr15、65Mn等合金鋼可用于精度較高,工作條件較差的情況,這些材料經調質和表面淬火后其耐磨性、耐疲勞強度性能都較好;若是在高速、重載條件下工作的軸類零件,選用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳鋼或38CrMoA1A滲碳鋼,這些鋼經滲碳淬火或滲氮處理后,不僅有很高的表面硬度,而且其心部強度也大大提高,因此具有良好的耐磨性、抗沖擊韌性和耐疲勞強度的性能。球墨鑄鐵、高強度鑄鐵由于鑄造性能好,且具有減振性能,常在制造外形結構復雜的軸中采用。特別是我國研制的稀土——鎂球墨鑄鐵,抗沖擊韌性好,同時還具有減摩、吸振,對應力集中敏感性小等優點,已被應用于制造汽車、拖拉機、機床上的重要軸類零件。

  2、軸類零件的毛坯

  軸類零件的毛坯常見的有型材(圓棒料)和鍛件。大型的,外形結構復雜的軸也可采用鑄件。內燃機中的曲軸一般均采用鑄件毛坯。型材毛坯分熱軋或冷拉棒料,均適合于光滑軸或直徑相差不大的階梯軸。鍛件毛坯經加熱鍛打后,金屬內部纖維組織沿表面分布,因而有較高的抗拉、抗彎及抗扭轉強度,一般用于重要的軸。

  加工方法

  1、外圓表面的加工方法及加工精度

  軸類、套類和盤類零件是具有外圓表面的典型零件。外圓表面常用的機械加工方法有車削、磨削和各種光整加工方法。車削加工是外圓表面最經濟有效的加工方法,但就其經濟精度來說,一般適于作為外圓表面粗加工和半精加工方法;磨削加工是外圓表面主要精加工方法,特別適用于各種高硬度和淬火后的零件精加工;光整加工是精加工后進行的超精密加工方法(如滾壓、拋光、研磨等),適用于某些精度和表面質量要求很高的零件。由于各種加工方法所能達到的經濟加工精度、表面粗糙度、生產率和生產成本各不相同,因此必須根據具體情況,選用合理的加工方法,從而加工出滿足零件圖紙上要求的合格零件。

  2、外圓表面的車削加工

  (1)外圓車削的形式軸類零件外圓表面的主要加工方法是車削加工。主要的加工形式有:荒車 自由鍛件和大型鑄件的毛坯,加工余量很大,為了減少毛坯外圓形狀誤差和位置偏差,使后續工序加工余量均勻,以去除外表面的氧化皮為主的外圓加工,一般切除余量為單面1-3mm。粗車 中小型鍛、鑄件毛坯一般直接進行粗車。粗車主要切去毛坯大部分余量(一般車出階梯輪廓),在工藝系統剛度容許的情況下,應選用較大的切削用量以提高生產效率。半精車 一般作為中等精度表面的最終加工工序,也可作為磨削和其它加工工序的預加工。對于精度較高的毛坯,可不經粗車,直接半精車。精車 外圓表面加工的最終加工工序和光整加工前的預加工。精細車 高精度、細粗糙度表面的最終加工工序。適用于有色金屬零件的外圓表面加工,但由于有色金屬不宜磨削,所以可采用精細車代替磨削加工。但是,精細車要求機床精度高,剛性好,傳動平穩,能微量進給,無爬行現象。車削中采用金剛石或硬質合金刀具,刀具主偏角選大些( 45 o -90 o ),刀具的刀尖圓弧半徑小于0.1-1.0mm,

  (2)車削方法的應用

  1)普通車削 適用于各種批量的軸類零件外圓加工,應用十分廣泛。單件小批量常采用臥室車床完成車削加工;中批、大批生產則采用自動、半自動車床和專用車床完成車削加工。2)數控車削 適用于單件小批和中批生產。應用愈來愈普遍,其主要優點為柔性好,更換加工零件時設備調整和準備時間短;加工時輔助時間少,可通過優化切削參數和適應控制等提高效率;加工質量好,專用工夾具少,相應生產準備成本低;機床操作技術要求低,不受操作工人的技能、視覺、精神、體力等因素的影響。對于軸類零件,具有以下特征適宜選用數控車削。結構或形狀復雜,普通加工操作難度大,工時長,加工效率低的零件。加工精度一致性要求較高的零件。切削條件多變的零件,如零件由于形狀特點需要切槽,車孔,車螺紋等,加工中要多次改變切削用量。批量不大,但每批品種多變并有一定復雜程度的零件對帶有鍵槽,徑向孔(含螺釘孔)、端面有分布的孔(含螺釘孔)系的軸類零件,如帶法蘭的軸,帶鍵槽或方頭的軸,還可以在車削加工中心上加工,除了能進行普通數控車削外,零件上的各種槽、孔(含螺釘孔)、面等加工表面也可一并能加工完畢。工序高度集中,其加工效率較普通數控車削更高,加工精度也更為穩定可靠。3)外圓表面的磨削加工用磨具以較高的線速度對工件表面進行加工的方法稱為磨削。磨削加工是一種多刀多刃的高速切削方法,它使用于零件精加工和硬表面的加工。磨削的工藝范圍很廣,可以劃分為粗磨、精磨、細磨及鏡面磨。磨削加工采用的磨具(或磨料)具有顆粒小,硬度高,耐熱性好等特點,因此可以加工較硬的金屬材料和非金屬材料,如淬硬鋼、硬質合金刀具、陶瓷等;加工過程中同時參與切削運動的顆粒多,能切除極薄極細的切屑,因而加工精度高,表面粗糙度值小。磨削加工作為一種精加工方法,在生產中得到廣泛的應用。由于強力磨削的發展,也可直接將毛坯磨削到所需要的尺寸和精度,從而獲得了較高的生產率。


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