Eixesson compoñentes críticos nos sistemas mecánicos, que serven como a columna vertebral que soporta todos os elementos de transmisión mentres transmiten o par e os momentos de flexión dos rolamentos. O deseño dun eixe non só debe centrarse nas súas características individuais, senón tamén considerar a súa integración coa estrutura xeral do sistema de eixes. Dependendo do tipo de carga experimentada durante o movemento e a transmisión de potencia, os eixes poden clasificarse en fusos, eixes de accionamento e eixes rotatorios. Tamén poden clasificarse segundo a forma do seu eixe en eixes rectos, eixes excéntricos, veorrais e eixes flexibles.
Fusos
1. Eixo fixo
Este tipo de fuso só soporta momentos de flexión mentres permanece parado. A súa estrutura simple e a súa boa rixidez fan que sexa ideal para aplicacións como os eixos de bicicletas.
2. Eixo rotatorio
A diferenza dos fusos fixos, os fusos rotativos tamén soportan momentos de flexión mentres están en movemento. Atópanse habitualmente nos eixos das rodas dos trens.
Eixo de transmisión
Os eixes de transmisión están deseñados para transmitir o par e adoitan ser máis longos debido ás altas velocidades de rotación. Para evitar vibracións severas causadas polas forzas centrífugas, a masa do eixe de transmisión distribúese uniformemente ao longo da súa circunferencia. Os eixes de transmisión modernos adoitan utilizar deseños ocos, que proporcionan velocidades críticas máis altas en comparación cos eixes sólidos, o que os fai máis seguros e eficientes en canto aos materiais. Por exemplo, os eixes de transmisión dos automóbiles adoitan estar feitos de chapas de aceiro de grosor uniforme, mentres que os vehículos pesados adoitan usar tubos de aceiro sen costura.
Eixo rotatorio
Os eixes rotatorios son únicos porque soportan momentos de flexión e torsión, o que os converte nun dos compoñentes máis comúns nos equipos mecánicos.
Eixo recto
Os eixes rectos teñen un eixe lineal e pódense clasificar en eixes ópticos e escalonados. Os eixes rectos adoitan ser sólidos, pero poden deseñarse para que se formen en oco para reducir o peso, mantendo a rixidez e a estabilidade torsional.
1. Eixo óptico
De forma simple e fáciles de fabricar, estes eixes úsanse principalmente para a transmisión.
2. Eixo escalonado
Un eixe cunha sección transversal lonxitudinal escalonada denomínase eixe escalonado. Este deseño facilita unha instalación e un posicionamento dos compoñentes máis sinxelos, o que leva a unha distribución da carga máis eficiente. Aínda que a súa forma se asemella á dunha viga con resistencia uniforme, ten varios puntos de concentración de tensión. Debido a estas características, os eixes escalonados utilízanse amplamente en diversas aplicacións de transmisión.
3. Árbore de levas
A árbore de levas é un compoñente fundamental nos motores de pistóns. Nos motores de catro tempos, a árbore de levas normalmente funciona á metade da velocidade da cambota, pero aínda mantén unha alta velocidade de rotación e debe soportar un par motor significativo. Como resultado, o deseño da árbore de levas impón requisitos rigorosos en canto á súa resistencia e capacidade de soporte.
As árbores de levas adoitan estar feitas de ferro fundido especializado, aínda que algunhas están elaboradas con materiais forxados para unha maior durabilidade. O deseño da árbore de levas xoga un papel vital na arquitectura xeral do motor.
4. Eixo estriado
Os eixes estriados reciben o seu nome polo seu aspecto distintivo, que presenta unha chaveta lonxitudinal na súa superficie. Estas chavetas permiten que os compoñentes rotatorios montados no eixe manteñan unha rotación sincronizada. Ademais desta capacidade de rotación, os eixes estriados tamén permiten o movemento axial, e algúns deseños incorporan mecanismos de bloqueo fiables para aplicacións en sistemas de freada e dirección.
Outra variante é o eixe telescópico, que consta de tubos interiores e exteriores. O tubo exterior ten dentes internos, mentres que o tubo interior ten dentes externos, o que permite que encaixen perfectamente. Este deseño non só transmite o par de rotación, senón que tamén proporciona a capacidade de estenderse e contraerse en lonxitude, o que o fai ideal para o seu uso en mecanismos de cambio de marchas de transmisión.
5. Eixo de engrenaxes
Cando a distancia desde o círculo de dedendum dunha engrenaxe ata a parte inferior da chaveta é mínima, a engrenaxe e o eixe intégranse nunha única unidade, coñecida como eixe de engrenaxe. Este compoñente mecánico soporta as pezas rotatorias e traballa en conxunto con elas para transmitir movemento, par ou momentos de flexión.
6. Eixo sen fin
Un eixe sen fin constrúese normalmente como unha única unidade que integra tanto o sen fin como o eixe.
7. Eixo oco
Un eixe deseñado cun centro oco coñécese como eixe oco. Ao transmitir o par, a capa exterior dun eixe oco experimenta a maior tensión de cizallamento, o que permite un uso máis eficiente dos materiais. En condicións nas que o momento de flexión dos eixes ocos e sólidos é igual, os eixes ocos reducen significativamente o peso sen comprometer o rendemento.
manivela
Unha cambota é un compoñente fundamental dun motor, normalmente feito de aceiro estrutural ao carbono ou ferro dúctil. Presenta dúas seccións clave: o cojinete principal e o cojinete de biela. O cojinete principal está montado no bloque do motor, mentres que o cojinete de biela conéctase ao extremo grande da biela. O extremo pequeno da biela está unido ao pistón do cilindro, formando un mecanismo clásico de cambota-deslizador.
Eixo excéntrico
Un eixe excéntrico defínese como un eixe cun eixe que non está aliñado co seu centro. A diferenza dos eixes ordinarios, que facilitan principalmente a rotación de compoñentes, os eixes excéntricos son capaces de transmitir tanto a rotación como a revolución. Para axustar a distancia central entre os eixes, os eixes excéntricos utilízanse habitualmente nos mecanismos de enlace plano, como os sistemas de accionamento por correas trapezoidais.
Eixo flexible
Os eixes flexibles están deseñados principalmente para transmitir par e movemento. Debido á súa rixidez á flexión significativamente menor en comparación coa súa rixidez á torsión, os eixes flexibles poden sortear facilmente diversos obstáculos, o que permite a transmisión a longa distancia entre a potencia principal e a máquina de traballo.
Estes eixos facilitan a transferencia de movemento entre dous eixos que teñen movemento relativo sen necesidade de dispositivos de transmisión intermedios adicionais, o que os fai ideais para aplicacións a longa distancia. O seu deseño sinxelo e baixo custo contribúen á súa popularidade en diversos sistemas mecánicos. Ademais, os eixos flexibles axudan a absorber golpes e vibracións, mellorando o rendemento xeral.
As aplicacións comúns inclúen ferramentas eléctricas manuais, certos sistemas de transmisión en máquinas-ferramenta, odómetros e dispositivos de control remoto.
1. Eixo flexible de tipo eléctrico
Os eixos flexibles de tipo motor presentan unha conexión fixa no extremo da unión do eixo brando, equipada cun manguito deslizante dentro da unión da mangueira. Estes eixos están deseñados principalmente para a transmisión de par. Un requisito fundamental para os eixos flexibles de tipo motor é unha rixidez torsional suficiente. Normalmente, estes eixos inclúen mecanismos antirretroceso para garantir a transmisión unidireccional. A capa exterior está construída cun arame de aceiro de maior diámetro e algúns deseños non inclúen unha varilla central, o que mellora tanto a resistencia ao desgaste como a flexibilidade.
2. Eixo flexible de tipo control
Os eixes flexibles de tipo control están deseñados principalmente para a transmisión de movemento. O par que transmiten utilízase principalmente para superar o par de fricción xerado entre o eixe flexible de arame e a mangueira. Ademais de ter baixa rixidez á flexión, estes eixes tamén deben posuír unha rixidez torsional suficiente. En comparación cos eixes flexibles de tipo de potencia, os eixes flexibles de tipo control caracterízanse polas súas características estruturais, que inclúen a presenza dunha vara central, un maior número de capas de enrolamento e diámetros de arame máis pequenos.
Estrutura do eixe flexible
Os eixes flexibles adoitan constar de varios compoñentes: eixe flexible de arame, unión do eixe flexible, mangueira e unión da mangueira.
1. Eixo flexible de arame
Un eixe flexible de arame, tamén coñecido como eixe flexible, está construído con varias capas de arame de aceiro enroladas xuntas, formando unha sección transversal circular. Cada capa consta de varios fíos de arame enrolados simultaneamente, o que lle dá unha estrutura similar á dun resorte de varios fíos. A capa de arame máis interna enrólase arredor dunha vara central, con capas adxacentes enroladas en direccións opostas. Este deseño úsase habitualmente en maquinaria agrícola.
2. Xunta de eixe flexible
A unión do eixe flexible está deseñada para conectar o eixe de saída de potencia aos compoñentes de traballo. Hai dous tipos de conexión: fixa e deslizante. O tipo fixo úsase normalmente para eixes flexibles máis curtos ou en aplicacións onde o radio de curvatura permanece relativamente constante. Pola contra, o tipo deslizante emprégase cando o radio de curvatura varía significativamente durante o funcionamento, o que permite un maior movemento dentro da mangueira para adaptarse aos cambios de lonxitude a medida que a mangueira se curva.
3. Manguera e xunta de mangueira
A mangueira, tamén coñecida como vaíña protectora, serve para protexer o eixe flexible de arame do contacto con compoñentes externos, garantindo a seguridade do operador. Ademais, pode almacenar lubricantes e evitar a entrada de sucidade. Durante o funcionamento, a mangueira proporciona soporte, o que facilita o manexo do eixe flexible. Cabe destacar que a mangueira non xira co eixe flexible durante a transmisión, o que permite un funcionamento suave e eficiente.
Comprender os distintos tipos e funcións dos eixes é crucial para que os enxeñeiros e deseñadores garantan un rendemento e unha fiabilidade óptimos nos sistemas mecánicos. Ao seleccionar o tipo de eixe axeitado para aplicacións específicas, pódese mellorar a eficiencia e a lonxevidade da maquinaria. Para obter máis información sobre os compoñentes mecánicos e as súas aplicacións, estea atento ás nosas últimas actualizacións!
Data de publicación: 15 de outubro de 2024
