發布日期：2022-05-18 點擊率：65
軸基本上是任何機器的旋轉部件，其橫截面為圓形，用于將動力從一個部分傳遞到另一個部分或從動力產生機到動力吸收機。為傳遞動力，軸的一端與動力源相連，另一端與機器相連。軸可以根據需要是實心或空心的，空心軸有助于減輕重量并提供優勢。
軸的一般描述
軸是機器中使用的非常重要的元件之一。它們用于支撐旋轉部件，例如滑輪和齒輪，它們由位于剛性機器外殼中的軸承支撐。位于軸上的齒輪和皮帶輪有助于傳遞運動。許多其他旋轉元件通過鍵安裝在軸上。由于軸所支撐的構件的反作用力和動力傳遞產生的扭矩，它們承受彎矩和扭矩。軸總是具有圓形橫截面，可以是空心的或實心的。
軸可分為曲柄軸、直線軸、鉸接軸或柔性軸，但直線軸通常用于傳遞動力。
軸通常設計為陡峭的圓柱桿，因此它們在整個長度上具有不同的直徑，盡管具有恒定直徑的軸易于生產。階梯軸中的應力大小隨其長度而變化。具有統一直徑的軸不適合拆卸、組裝、維護，并且這些軸在緊固安裝在它們上的零件時會產生復雜性，特別是軸承。
軸的類型
1. 傳動軸
這些軸是階梯軸，用于在一個源之間傳遞動力到另一個吸收動力的機器。在軸齒輪、輪轂或皮帶輪的階梯部分上安裝用于傳遞運動。示例：高架軸、線軸、副軸和所有工廠的軸。
2. 機械軸
這些軸位于組件的內部，是機器的組成部分。示例：汽車發動機中的曲軸是機器軸。
3. 車橋軸
這些軸支撐旋轉元件，例如輪子，可以安裝在帶有軸承的外殼中，但軸是非旋轉元件。這些主要用于車輛。示例：汽車中的車軸。
4. 主軸軸
這些是機器的旋轉部分；它容納工具或工作空間。它們是短軸，在機器中使用，它們是用于機器的短軸。示例：車床中的主軸。
軸用材料
通常低碳鋼是用于軸的材料。如果需要高強度，則使用合金鋼，如鎳鉻、鎳、鉻釩鋼。它們通常是通過熱軋和冷拔和研磨形成的。
通常用于常規軸的材料是50 C12、50 C4、45 C8、40 C8級的碳鋼。
用于軸的材料應具有以下特性：
1. 材料應具有高強度
2. 材料應具有高耐磨性
3. 材料應具有熱處理特性
4. 材料應具有良好的機械性能
5. 材料必須具有低缺口敏感系數
軸的標準尺寸
機械軸
可達 25 毫米，步長為 0.5 毫米。
傳動軸
軸的標準尺寸 -步長
25 毫米至 60 毫米 – 5 毫米步長
60 毫米至 100 毫米 – 10 毫米步長
110 毫米至 140 毫米 – 15 毫米步長
140 毫米至 500 毫米 – 20 毫米步長
機器軸的標準尺寸可達 25 毫米，步長為 5 毫米。對于軸，標準長度為5m、6m和7m，但一般取1m至2m。
軸中的應力
在軸中引起的應力為：
由于扭矩傳遞而引起的剪切應力（由于扭轉載荷引起的扭矩）
由于作用在機械元件（如皮帶輪和齒輪）上的力以及軸的自重而引起的彎曲應力，其性質為壓縮或拉伸
由彎曲和扭轉載荷引起的組合應力
設計應力
最大允許剪應力為：
1. 軸為 56000 KN/m2，鍵槽留有余量。
2. 軸為 42000 KN/m2，不帶鍵槽余量。
最大允許彎曲應力為：
1. 軸為 112000 KN/m2，鍵槽留有余量。
2. 軸為 84000 KN/m2，不帶鍵槽余量。
軸的制造
軸采用熱軋工藝制造。與熱軋相比，冷軋時軸的強度更高，但冷軋會導致高殘余應力，導致軸在加工時變形。鍛造工藝用于制造更大直徑的軸。軋制完成后，對軸進行端部加工，軸的一端裝在檢查上，軸的另一端用車床的轉塔支撐。為了精加工軸，刀具固定刀架，當電源打開時，卡盤開始旋轉軸。
千分表用于在加工前檢查軸的同心度，并根據用途進行車削、端面、切槽、錐度車削等多種操作。
大批量、CNC 等應用最適合最終加工過程。也可以用軸夾在刀具旋轉和夾具之間的數控雙端機床進行加工。為實現同心度和圓度，旋轉刀具應在中心線相對。傳動軸和電機通常采用這種工藝制造。
軸傳動
我們知道軸用于動力傳輸，因此用于計算動力傳輸的公式是：
P = 2πNT/ 60 瓦
其中，P 是傳輸的功率
N 是每分鐘轉數 (RPM)
T 是以 Nm 為單位的扭矩
用于各種應用的軸的速度
應用 – RPM 速度推薦：
1. 機械 ：100 – 200
2. 木工機械 ：250 – 700
3. 紡織業 ：300 – 800
4. 輕型機械車間 ：150 – 300
5. 副軸 ：200 – 600
軸設計
軸可以根據不同的載荷考慮通過兩種不同的過程進行設計：
1、以強度為基礎的軸設計
傳動軸通常易受彎矩、扭矩、軸向拉力及其組合的影響。通常，軸承受扭轉應力和彎曲應力的組合載荷。
軸承受拉應力
拉伸應力 = P/A
其中，A = (π/ 4) x D2
D 是軸的直徑，單位為 mm
軸承受彎矩
彎曲應力 = (Mb x Y)/ I
在這里，
Mb = 彎矩
Y = D/ 2 其中 D 是直徑
I = 轉動慣量 = (π x D?)/ 64
軸承受扭矩
扭轉應力 = Mt x R/J
在哪里，
Mt = 扭轉力矩
R = D/ 2 其中 D 是直徑
J = 極慣性矩 = (π x D?)/ 32
2、以剛性為基礎的軸設計
如果軸不會扭曲太多，則傳動軸在扭轉剛度的基礎上被稱為剛性。
{Mt/ J} = {(G x ?)/ L}
在這里，
Mt = 以 N 為單位的扭矩 – mm
J = 極慣性矩 = (π x D?)/ 32
D = 軸的直徑（mm）
? = 扭轉角
G = 剛度模量 N/mm2
軸的優點
他們不太可能卡住
與鏈條系統相比，它們需要更少的維護
它們具有很高的抗扭強度
它們具有很高的極慣性矩值
他們非常堅固，不太可能發生故障
空心軸的內部形狀是空心的，因此它們需要的材料較少
對于相同的扭矩傳遞值，空心軸與實心軸相比重量輕
它們具有很高的回轉半徑
軸的缺點
由于松耦合，它們有功率損耗
它們在旋轉時發生振動
它們會產生持續的噪音
制造和維護成本較高
制造難度大
改變軸的速度并不容易
由于機械問題，停機時間較長
高架軸的油滴
使用彈性聯軸器（如板簧聯軸器）會導致軸之間的速度損失
如果軸發生故障，則需要花費大量時間進行維修
軸類磨損
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，現在歐美日韓一般采用的是福世藍高分子復合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“模具修復”、“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。
聯軸器
通常軸不能單獨運轉，要使軸能夠正常運轉就必須使用聯軸器。
基本概念
聯軸器屬于機械通用零部件范疇，用來聯接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態性能的作用。聯軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯接。一般動力機大都借助于聯軸器與工作機相聯接，是機械產品軸系傳動最常用的聯接部件。20世紀后期國內外聯軸器產品發展很快，在產品設計時如何從品種甚多、性能各異的各種聯軸器中選用能滿足機器要求的聯軸器，對多數設計人員來講，始終是一個困擾的問題。常用聯軸器有膜片聯軸器，鼓形齒式聯軸器，萬向聯軸器，安全聯軸器，彈性聯軸器及蛇形彈簧聯軸器。
主要用途
聯軸器的用途很廣泛，一般情況下只要有電機或減速機就要用聯軸器，大型聯軸器在冶金機械上用的比較多。
不同的聯軸器有不同的作用，綜合各種聯軸器的作用如下:
是把原動機和工作機械的軸聯接起來并傳遞扭矩。
是可以適當補償兩根軸因制造、安裝等因素造成的徑向軸向和角向誤差。
安全聯軸器當發生過載時，聯軸器打滑或銷子斷開以保護工作機械。
彈性聯軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態性能的作用。
文章來源： 沐風機械，搜狗百科
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