Šta je osovina?
Osovina je u osnovi rotirajući dio svake mašine, koja ima kružni poprečni presjek, koji se koristi za prijenos snage s jednog dijela na drugi ili od stroja za proizvodnju energije do stroja za apsorpciju energije. Za prijenos snage, jedan kraj osovine je spojen na izvor napajanja, a drugi kraj je spojen na mašinu. Osovine mogu biti pune ili šuplje po želji, a šuplje osovine pomažu u smanjenju težine i pružaju prednosti.
Opšti opis ose
Osovina je jedan od veoma važnih elemenata koji se koriste u mašinama. Koriste se za podupiranje rotirajućih dijelova kao što su remenice i zupčanici. Oni su oslonjeni na ležajeve koji se nalaze u krutom kućištu mašine. Zupčanici i remenice smješteni na osovinama pomažu u prijenosu kretanja.
Mnogi drugi rotirajući elementi su pričvršćeni na osovinu. Osovine su podvrgnute momentima savijanja i torziji zbog reakcionih sila članova koje podupiru i momenta koji se stvara prijenosom snage.
Osovina uvijek ima kružni poprečni presjek i može biti šuplja ili puna. Osovine se mogu klasificirati kao radilice, linearne osovine, zglobne osovine ili fleksibilne osovine, ali se linearne osovine obično koriste za prijenos snage.
Osovine su obično dizajnirane kao strme cilindrične šipke tako da imaju različite promjere po cijeloj dužini, iako je osovine s konstantnim promjerom lako proizvesti.
Veličina naprezanja u stepenastom vratilu varira s njegovom dužinom. Osovine sa ujednačenim prečnikom nisu pogodne za demontažu, montažu, održavanje, a ova vratila stvaraju komplikacije prilikom pričvršćivanja delova koji su na njih montirani, posebno ležajeva.
2
Tip osovine
01
prijenosno vratilo
Ove osovine su stepenaste osovine koje se koriste za prijenos snage između jednog izvora na drugu mašinu koja apsorbira snagu. Montira se na stepenasti dio zupčanika osovine, glavčine ili remenice za prijenos kretanja.
Primjeri: nadzemna osovina, kalemovi, protuvratila i sva fabrička osovina.
slika
02
Mehanička osovina
Ove ose se nalaze unutar sklopa i sastavni su deo mašine.
Primjer: Radilica u motoru automobila je osovina mašine.
slika
03
osovinska osovina
Ove osovine podržavaju rotirajuće elemente, kao što su točkovi, koji se mogu montirati u kućišta sa ležajevima, ali su osovine nerotirajući elementi. Oni se uglavnom koriste u vozilima.
Primjer: osovine u automobilima.
slika
04
Vreteno
To su rotirajući dijelovi mašine u kojima se nalaze alati ili radni prostor. To su kratke osovine koje se koriste u mašinama.
Primjer: vreteno u strugu.
slika
3
Materijal osovine
Tipično meki čelik je materijal koji se koristi za osovine. Ako je potrebna visoka čvrstoća, koriste se legirani čelici kao što su nikl-hrom, nikl i hrom-vanadij čelik. Formiraju se toplim valjanjem i hladnim izvlačenjem i brušenjem. Materijali koji se obično koriste za konvencionalne osovine su ugljični čelik 50C12, 50C4, 45C8, 40C8.
Materijal koji se koristi za osovinu treba imati sljedeća svojstva:
Materijali bi trebali imati visoku čvrstoću;
Materijali treba da imaju visoku otpornost na habanje;
Materijali treba da imaju svojstva termičke obrade;
Materijali treba da imaju dobra mehanička svojstva;
Materijal mora imati nisku osjetljivost na zareze.
4
Standardna veličina osovine
Mehanička osovina
Do 25 mm u koracima od 0.5 mm.
prijenosno vratilo
Standardna veličina osovine - dužina koraka;
25mm do 60mm-5mm dužina koraka;
60mm do 100mm-10mm dužina koraka;
110mm do 140mm-15mm dužina koraka;
Koraci od 140 mm do 500 mm - 20 mm.
Mašinske sjekire su dostupne u standardnim veličinama do 25 mm u koracima od 5 mm. Za šahtove, standardne dužine su 5m, 6m i 7m, ali uglavnom su potrebne 1m do 2m.
5
naprezanje u osovini
Naprezanje izazvano u osovini je:
Napon posmika zbog prijenosa momenta (moment uslijed torzijskog opterećenja);
Naprezanja savijanja, koja su po prirodi tlačna ili zatezna, zbog sila koje djeluju na mehaničke elemente kao što su remenice i zupčanici i vlastite težine osovine;
Kombinirana naprezanja uzrokovana savijanjem i torzijskim opterećenjem.
Maksimalno dozvoljeno posmično naprezanje projektnog naprezanja je:
1. Okno je 56000kN/m2, a ima mjesta za klin.
2. Osovina je 42000kN/m2 bez otvora za klin.
Maksimalno dozvoljeno naprezanje savijanja je:
1. Okno je 112000kN/m2, a ima mjesta za klin.
2. Vratilo je 84000kN/m2 bez otvora za klin.
6
Proizvodnja osovina
Osovina se proizvodi postupkom vrućeg valjanja. Čvrstoća osovine je veća kod hladnog valjanja u odnosu na toplo valjanje, ali hladno valjanje uzrokuje visoka zaostala naprezanja koja uzrokuju deformaciju osovine tokom obrade. Proces kovanja se koristi za izradu osovina većeg prečnika.
Nakon što je valjanje završeno, kraj osovine se obrađuje, jedan kraj osovine se montira na mašinu za pregled, a drugi kraj osovine podupire kupolom tokarilice. Za završetak osovine, alat se drži na mjestu pomoću držača alata, a kada se uključi struja, stezna glava počinje okretati osovinu.
Indikatori brojčanika se koriste za provjeru koncentričnosti osovine prije obrade i izvođenje različitih operacija kao što su okretanje, oblaganje, žljebljenje i konusno okretanje ovisno o namjeni. Velike količine, CNC i druge aplikacije su najprikladnije za završne procese obrade. Može se obraditi i sa CNC mašinom sa dva kraja sa osovinom stegnutom između rotacije alata i učvršćenja.
Da bi se postigla koncentričnost i okruglost, rotirajući alati trebaju biti okrenuti jedan prema drugom na središnjim linijama. Pogonska vratila i motori se često proizvode ovim postupkom.
7
Osovinski pogon
Znamo da se osovina koristi za prijenos snage, pa je formula koja se koristi za izračunavanje prijenosa snage: P=2πnT/60. Među njima, P je prenosna snaga (W); n je broj okretaja u minuti (rpm); T je moment u N·m.
Brzina osi za razne primjene:
1. Mašine: 100~200;
2. Strojevi za obradu drveta: 250~700;
3. Tekstilna industrija: 300~800;
4. Radionica lakih mašina: 150~300;
5. Pomoćno vratilo: 200~600.
8
Dizajn osovine
Osovine se mogu projektovati kroz dva različita procesa na osnovu različitih razmatranja opterećenja:
1. Dizajn osovine zasnovan na snazi Pogonske osovine su obično podložne momentima savijanja, momentima, aksijalnim potezima i njihovim kombinacijama. Obično su ležajevi opterećeni kombinacijom torzijskih i savijajućih naprezanja.
Nosivi zatezni napon:
Vlačni napon=P/A
Među njima, A=(π/4)xD2, D je prečnik osovine u mm.
Moment savijanja ležaja:
Napon savijanja=(MbxY)/I
Među njima, Mb=moment savijanja; Y=D/2, gdje je D prečnik; I=moment inercije=(πxD4)/64
Obrtni moment ležaja:
Torzioni napon=MtxR/J
Među njima, Mt{0}}twisting moment; R=D/2, gdje je D prečnik; J=polarni moment inercije=(πxD4)/32
2. Dizajn osovine zasnovan na krutosti
Za pogonsku osovinu se kaže da je kruta na osnovu torzijske krutosti ako se osovina ne uvija previše.
{Mt/J}={(Gxθ)/L}
Među njima, Mt=obrtni moment mm u N; J=polarni moment inercije=(πxD4)/32; D=prečnik osovine (mm); θ=ugao torzije; G=modul krutosti N/mm2.
9
Prednosti i nedostaci okna
Prednosti osovine
Manje je vjerovatno da će se zaglaviti;
Zahtevaju manje održavanja od lančanih sistema;
Imaju visoku torzionu čvrstoću;
Imaju visoke vrijednosti polarnog momenta inercije;
Vrlo su jaki i malo je vjerovatno da će propasti;
Unutrašnji oblik šupljih osovina je šupalj, pa im je potrebno manje materijala;
Za istu vrijednost prijenosa obrtnog momenta, šuplja osovina je lakša od pune osovine;
Imaju veoma veliki radijus rotacije.
Nedostaci osovine
Imaju gubitak snage zbog labavog spoja;
Oni vibriraju dok se rotiraju;
Oni proizvode stalnu buku;
Veći troškovi proizvodnje i održavanja;
Teško za proizvodnju;
Promjena brzine ose nije laka;
Dugi zastoji zbog mehaničkih problema;
Kapljice ulja na gornjoj osovini;
Upotreba elastomernih spojnica (kao što su spojnice sa lisnatim oprugama) može dovesti do gubitka brzine između osovina;
Ako vratilo pokvari, bit će potrebno dosta vremena za popravak.
