축이란 무엇입니까?
샤프트는 기본적으로 모든 기계의 회전 부분으로, 단면이 원형이며 한 부분에서 다른 부분으로 또는 발전 기계에서 전력 흡수 기계로 동력을 전달하는 데 사용됩니다. 동력을 전달하기 위해 샤프트의 한쪽 끝은 전원에 연결되고 다른 쪽 끝은 기계에 연결됩니다. 샤프트는 원하는 대로 속이 비어 있거나 속이 비어 있을 수 있으며, 중공 샤프트는 무게를 줄이는 데 도움이 되고 이점을 제공합니다.
축에 대한 일반적인 설명
샤프트는 기계에 사용되는 매우 중요한 요소 중 하나입니다. 풀리나 기어와 같은 회전 부품을 지지하는 데 사용됩니다. 견고한 기계 케이스에 위치한 베어링으로 지지됩니다. 샤프트에 있는 기어와 풀리는 움직임을 전달하는 데 도움이 됩니다.
다른 많은 회전 요소는 샤프트에 고정되어 있습니다. 샤프트는 지지하는 부재의 반력과 동력 전달에 의해 생성되는 토크로 인해 굽힘 모멘트와 비틀림을 받습니다.
샤프트는 항상 원형 단면을 가지며 속이 비어 있거나 속이 비어 있을 수 있습니다. 샤프트는 크랭크샤프트, 선형 샤프트, 관절형 샤프트 또는 플렉서블 샤프트로 분류될 수 있지만 일반적으로 동력 전달에는 선형 샤프트가 사용됩니다.
샤프트는 일반적으로 가파른 원통형 막대로 설계되어 길이 전체에 걸쳐 직경이 다르지만 직경이 일정한 샤프트는 생산하기 쉽습니다.
계단식 샤프트의 응력 크기는 길이에 따라 다릅니다. 직경이 균일한 샤프트는 분해, 조립, 유지 관리에 적합하지 않으며 샤프트에 장착된 부품, 특히 베어링을 고정할 때 복잡해집니다.
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샤프트 유형
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전송 샤프트
이 샤프트는 한 소스 사이에서 동력을 흡수하는 다른 기계로 동력을 전달하는 데 사용되는 계단식 샤프트입니다. 운동을 전달하기 위해 샤프트 기어, 허브 또는 풀리의 단차 부분에 장착됩니다.
예: 오버헤드 샤프트, 스풀, 카운터 샤프트 및 모든 공장 샤프트.
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기계축
이 축은 어셈블리 내부에 있으며 기계의 필수 부분입니다.
예: 자동차 엔진의 크랭크샤프트는 기계 샤프트입니다.
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액슬 샤프트
이러한 샤프트는 베어링이 있는 하우징에 장착될 수 있는 휠과 같은 회전 요소를 지원하지만 샤프트는 비회전 요소입니다. 이들은 주로 차량에 사용됩니다.
예: 자동차의 축.
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축
이는 도구나 작업 공간을 수용하는 기계의 회전 부품입니다. 기계에 사용되는 짧은 샤프트입니다.
예: 선반의 스핀들.
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샤프트 재질
일반적으로 연강은 샤프트에 사용되는 재료입니다. 고강도가 요구되는 경우에는 니켈-크롬, 니켈, 크롬-바나듐강 등의 합금강이 사용됩니다. 그들은 열간 압연과 냉간 인발 및 연삭에 의해 형성됩니다. 기존 샤프트에 일반적으로 사용되는 재료는 50C12, 50C4, 45C8, 40C8 등급 탄소강입니다.
샤프트에 사용되는 재료는 다음 특성을 가져야 합니다.
재료는 강도가 높아야 합니다.
재료는 내마모성이 높아야 합니다.
재료는 열처리 특성을 가져야 합니다.
재료는 기계적 성질이 좋아야 합니다.
재료는 노치 민감도가 낮아야 합니다.
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샤프트의 표준 크기
기계축
0.5mm 단위로 최대 25mm.
전송 샤프트
샤프트의 표준 크기 - 스텝 길이;
25mm ~ 60mm-5mm 스텝 길이;
60mm ~ 100mm-10mm 스텝 길이;
110mm ~ 140mm-15mm 스텝 길이,
140mm ~ 500mm - 20mm 간격.
기계 축은 5mm 단위로 최대 25mm의 표준 크기로 제공됩니다. 샤프트의 경우 표준 길이는 5m, 6m, 7m이지만 일반적으로 1m~2m가 소요됩니다.
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샤프트의 응력
샤프트에 발생하는 응력은 다음과 같습니다.
토크 전달로 인한 전단 응력(비틀림 하중으로 인한 토크)
풀리 및 기어와 같은 기계적 요소에 작용하는 힘과 샤프트의 자중으로 인해 본질적으로 압축 또는 인장되는 굽힘 응력
굽힘 및 비틀림 하중으로 인해 발생하는 결합 응력.
설계 응력의 최대 허용 전단 응력은 다음과 같습니다.
1. 샤프트는 56000kN/m2이고 키 홈을 위한 공간이 있습니다.
2. 샤프트는 키 홈 공차 없이 42000kN/m2입니다.
최대 허용 굽힘 응력은 다음과 같습니다.
1. 샤프트는 112000kN/m2이고 키 홈을 위한 공간이 있습니다.
2. 샤프트는 키 홈 공차 없이 84000kN/m2입니다.
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샤프트 제조
샤프트는 열간 압연 공정을 통해 제조됩니다. 냉간압연은 열간압연에 비해 샤프트의 강도는 높으나, 냉간압연은 잔류응력이 높아 가공시 샤프트의 변형을 초래합니다. 단조 공정은 더 큰 직경의 샤프트를 만드는 데 사용됩니다.
압연이 완료된 후 샤프트의 끝부분을 가공하고, 샤프트의 한쪽 끝은 검사기에 장착되고, 샤프트의 다른 끝은 선반의 터렛에 지지됩니다. 샤프트를 마무리하기 위해서는 툴 홀더로 공구를 고정하고, 전원을 켜면 척이 샤프트를 회전시키기 시작합니다.
다이얼 인디케이터는 가공 전 샤프트의 동심도를 확인하고 목적에 따라 선삭, 페이싱, 홈가공, 테이퍼 선삭 등 다양한 작업을 수행하는 데 사용됩니다. 대량 생산, CNC 및 기타 응용 분야는 최종 가공 공정에 가장 적합합니다. 또한 공구 회전과 고정 장치 사이에 축이 고정된 CNC 양단 기계로 가공할 수도 있습니다.
동심도와 진원도를 얻으려면 회전 도구가 중심선에서 서로 마주해야 합니다. 드라이브 샤프트와 모터는 종종 이 공정을 통해 제조됩니다.
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샤프트 드라이브
샤프트가 동력 전달에 사용된다는 것을 알고 있으므로 동력 전달을 계산하는 데 사용되는 공식은 P=2πnT/60입니다. 그 중 P는 전송 전력(W)이고; n은 분당 회전수(rpm)입니다. T는 N·m 단위의 토크입니다.
다양한 애플리케이션을 위한 축 속도:
1. 기계장치: 100~200;
2. 목공 기계장치: 250~700;
3. 섬유산업: 300~800;
4. 경기계 작업장: 150~300;
5. 보조 샤프트: 200~600.
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샤프트 설계
샤프트는 다양한 하중 고려 사항에 따라 두 가지 프로세스를 통해 설계될 수 있습니다.
1. 강도 기반 샤프트 설계 드라이브 샤프트는 일반적으로 굽힘 모멘트, 토크, 축 당김 및 이들의 조합에 취약합니다. 일반적으로 베어링은 비틀림 응력과 굽힘 응력의 조합으로 하중을 받습니다.
베어링 인장 응력:
인장 응력=P/A
그 중 A=(π/4)xD2, D는 샤프트의 직경(mm)입니다.
베어링 굽힘 모멘트:
굽힘 응력=(MbxY)/I
그 중 Mb=굽힘 모멘트; Y=D/2, 여기서 D는 직경입니다. I=관성 모멘트=(πxD4)/64
베어링 토크:
비틀림 응력=MtxR/J
그중에는=뒤틀린 순간; R=D/2, 여기서 D는 직경입니다. J=극 관성 모멘트=(πxD4)/32
2. 강성을 고려한 샤프트 설계
구동축이 너무 많이 비틀리지 않으면 비틀림 강성을 기준으로 구동축이 강하다고 합니다.
{Mt/J}={(Gxθ)/L}
그 중, N의 Mt=토크 mm; J=극 관성 모멘트=(πxD4)/32; D=샤프트 직경(mm); θ=비틀림 각도; G=강성 계수 N/mm2.
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샤프트의 장점과 단점
샤프트의 장점
막힐 가능성이 적습니다.
체인 시스템보다 유지 관리가 덜 필요합니다.
비틀림 강도가 높습니다.
극 관성 모멘트 값이 높습니다.
그들은 매우 강하고 실패할 가능성이 없습니다.
중공 샤프트의 내부 모양은 속이 비어 있으므로 재료가 덜 필요합니다.
동일한 토크 전달 값의 경우 중공 샤프트는 중실 샤프트보다 무게가 가볍습니다.
그들은 매우 높은 회전 반경을 가지고 있습니다.
샤프트 단점
느슨한 결합으로 인해 전력 손실이 발생합니다.
회전하면서 진동합니다.
일정한 소음이 발생합니다.
더 높은 제조 및 유지 관리 비용;
제조가 어렵다.
축 속도를 변경하는 것은 쉽지 않습니다.
기계적 문제로 인한 긴 가동 중지 시간
오버헤드 샤프트의 기름 방울;
탄성중합체 커플링(예: 판 스프링 커플링)을 사용하면 샤프트 사이의 속도 손실이 발생할 수 있습니다.
샤프트가 고장나면 수리하는 데 많은 시간이 걸립니다.
