Kaj je os?
Gred je v bistvu vrtljivi del katerega koli stroja s krožnim prečnim prerezom, ki se uporablja za prenos moči od enega dela do drugega ali od stroja za ustvarjanje energije do stroja za absorpcijo energije. Za prenos moči je en konec gredi priključen na vir energije, drugi konec pa na stroj. Gredi so lahko po želji polne ali votle, pri čemer votle gredi pomagajo zmanjšati težo in zagotavljajo prednosti.
Splošni opis osi
Gred je eden izmed zelo pomembnih elementov, ki se uporabljajo v strojih. Uporabljajo se za podporo vrtljivih delov, kot so jermenice in zobniki. Podpirajo jih ležaji, nameščeni v togem ohišju stroja. Zobniki in jermenice na gredi pomagajo prenašati gibanje.
Veliko drugih vrtljivih elementov je pritrjenih na gred. Gredi so podvržene upogibnim momentom in torzijam zaradi reakcijskih sil elementov, ki jih podpirajo, in navora, ki nastane pri prenosu moči.
Gred ima vedno krožni presek in je lahko votla ali polna. Gredi lahko razvrstimo kot ročične gredi, linearne gredi, zglobne gredi ali gibke gredi, vendar se linearne gredi običajno uporabljajo za prenos moči.
Gredi so običajno zasnovane kot strme cilindrične palice, tako da imajo različne premere po vsej dolžini, čeprav je gredi s konstantnim premerom enostavno izdelati.
Velikost napetosti v stopničasti gredi se spreminja glede na njeno dolžino. Gredi z enotnim premerom niso primerne za demontažo, montažo, vzdrževanje, te gredi pa povzročajo zaplete pri pritrjevanju nanje nameščenih delov, predvsem ležajev.
2
Vrsta gredi
01
prenosna gred
Te gredi so stopničaste gredi, ki se uporabljajo za prenos moči med enim virom na drug stroj, ki absorbira moč. Nameščen na stopničastem delu zobnika gredi, pesta ali škripca za prenos gibanja.
Primeri: gornje gredi, tuljave, nasprotne gredi in vse tovarniške gredi.
slika
02
Mehanska os
Te osi se nahajajo znotraj sklopa in so sestavni del stroja.
Primer: motorna gred v avtomobilskem motorju je gred stroja.
slika
03
gred osi
Te gredi podpirajo vrtljive elemente, kot so kolesa, ki so lahko nameščena v ohišjih z ležaji, vendar so gredi nerotacijski elementi. Uporabljajo se predvsem v vozilih.
Primer: osi v avtomobilih.
slika
04
Vreteno
To so vrtljivi deli stroja, v katerih so orodja ali delovni prostor. So kratke gredi, ki se uporabljajo v strojih.
Primer: Vreteno v stružnici.
slika
3
Material gredi
Običajno mehko jeklo je material, ki se uporablja za gredi. Če je potrebna visoka trdnost, se uporabljajo legirana jekla, kot so nikelj-krom, nikelj in krom-vanadijevo jeklo. Oblikovani so z vročim valjanjem in hladnim vlečenjem ter brušenjem. Materiali, ki se običajno uporabljajo za običajne gredi, so ogljikovo jeklo razreda 50C12, 50C4, 45C8, 40C8.
Material, uporabljen za gred, mora imeti naslednje lastnosti:
Materiali morajo imeti visoko trdnost;
Materiali morajo imeti visoko odpornost proti obrabi;
Materiali morajo imeti lastnosti toplotne obdelave;
Materiali morajo imeti dobre mehanske lastnosti;
Material mora imeti nizko občutljivost zareze.
4
Standardna velikost gredi
Mehanska os
Do 25 mm v korakih po 0,5 mm.
prenosna gred
Standardna velikost gredi - dolžina koraka;
25 mm do 60 mm-5mm dolžina koraka;
60 mm do 100 mm-10mm dolžina koraka;
110 mm do 140 mm-15mm dolžina koraka;
140 mm do 500 mm - 20mm korakov.
Strojne sekire so na voljo v standardnih velikostih do 25 mm v korakih po 5 mm. Za gredi so standardne dolžine 5 m, 6 m in 7 m, vendar običajno trajajo od 1 do 2 m.
5
napetost v gredi
Napetost, povzročena v gredi, je:
Strižna napetost zaradi prenosa navora (navor zaradi torzijske obremenitve);
Upogibne napetosti, ki so tlačne ali natezne narave zaradi sil, ki delujejo na mehanske elemente, kot so jermenice in zobniki, ter lastne teže gredi;
Kombinirane napetosti, ki jih povzročajo upogibne in torzijske obremenitve.
Največja dovoljena strižna napetost konstrukcijske napetosti je:
1. Gred je 56000 kN/m2 in je prostor za utor za ključ.
2. Gred je 42000kN/m2 brez dodatka za utor.
Največja dovoljena upogibna napetost je:
1. Gred je 112000kN/m2 in je prostor za utor za ključ.
2. Gred je 84000kN/m2 brez dodatka za utor.
6
Izdelava gredi
Gred je izdelana po postopku vročega valjanja. Trdnost gredi je večja pri hladnem valjanju v primerjavi z vročim valjanjem, vendar hladno valjanje povzroča visoke preostale napetosti, zaradi katerih se gred med obdelavo deformira. Postopek kovanja se uporablja za izdelavo gredi večjega premera.
Po končanem valjanju se konec gredi obdela, en konec gredi se namesti na pregledovalni stroj, drugi konec gredi pa podpira revolver stružnice. Za dokončanje gredi orodje drži na mestu držalo orodja, in ko je napajanje vklopljeno, začne vpenjalna glava vrteti gred.
Indikatorji s številčnico se uporabljajo za preverjanje koncentričnosti gredi pred strojno obdelavo in izvajanje različnih operacij, kot so struženje, obračanje, žlebljenje in stožčasto struženje, odvisno od namena. Velike količine, CNC in druge aplikacije so najbolj primerne za končne postopke obdelave. Lahko se obdeluje tudi s CNC dvostranskim strojem z osjo, vpeto med vrtenje orodja in vpenjalo.
Da bi dosegli koncentričnost in okroglost, morajo biti vrteča se orodja obrnjena drug proti drugemu na središčnih črtah. Pogonske gredi in motorji so pogosto izdelani po tem postopku.
7
Pogon gredi
Vemo, da se gred uporablja za prenos moči, zato je formula za izračun prenosa moči: P=2πnT/60. Med njimi je P oddana moč (W); n je vrtljajev na minuto (rpm); T je navor v N·m.
Hitrost osi za različne aplikacije:
1. Stroji: 100 ~ 200;
2. Lesnoobdelovalni stroji: 250 ~ 700;
3. Tekstilna industrija: 300 ~ 800;
4. Delavnica lahkih strojev: 150 ~ 300;
5. Pomožna gred: 200 ~ 600.
8
Oblikovanje gredi
Gredi je mogoče oblikovati z dvema različnima postopkoma, ki temeljita na različnih upoštevanjih obremenitev:
1. Zasnova gredi na podlagi trdnosti Pogonske gredi so običajno dovzetne za upogibne momente, navore, aksialne vleke in njihove kombinacije. Običajno so ležaji obremenjeni s kombinacijo torzijskih in upogibnih napetosti.
Natezna napetost ležaja:
Natezna napetost=P/A
Med njimi je A=(π/4)xD2, D je premer gredi v mm.
Upogibni moment ležaja:
Upogibna napetost=(MbxY)/I
Med njimi Mb=upogibni moment; Y=D/2, kjer je D premer; I=vztrajnostni moment=(πxD4)/64
Navor ležaja:
Torzijska napetost=MtxR/J
Med njimi Mt=sukalni moment; R=D/2, kjer je D premer; J=polarni vztrajnostni moment=(πxD4)/32
2. Zasnova gredi na podlagi togosti
Pogonska gred naj bi bila toga na podlagi vzvojne togosti, če se gred ne zvija preveč.
{Mt/J}={(Gxθ)/L}
Med njimi Mt=navor mm v N; J=polarni vztrajnostni moment=(πxD4)/32; D=premer gredi (mm); θ=torzijski kot; G=modul togosti N/mm2.
9
Prednosti in slabosti gredi
Prednosti gredi
Manj verjetno je, da se bodo zataknili;
Zahtevajo manj vzdrževanja kot verižni sistemi;
Imajo visoko torzijsko trdnost;
Imajo visoke vrednosti polarnega vztrajnostnega momenta;
So zelo močni in verjetno ne bodo uspeli;
Notranja oblika votlih gredi je votla, zato potrebujejo manj materiala;
Za enako vrednost prenosa navora je votla gred lažja od polne gredi;
Imajo zelo velik radij vrtenja.
Slabosti gredi
Imajo izgubo moči zaradi ohlapne povezave;
Med vrtenjem vibrirajo;
Proizvajajo stalen hrup;
Višji stroški izdelave in vzdrževanja;
Težko za izdelavo;
Spreminjanje hitrosti osi ni enostavno;
Dolge izpade zaradi mehanskih težav;
Kapljice olja na zgornjih gredeh;
Uporaba elastomernih sklopk (kot so sklopke z listnatimi vzmeti) lahko povzroči izgube hitrosti med gredmi;
Če gred odpove, bo popravilo trajalo veliko časa.
