Eixossón components crítics en els sistemes mecànics, que serveixen com a columna vertebral que suporta tots els elements de transmissió mentre transmeten el parell i els moments de flexió dels coixinets. El disseny d'un eix no només s'ha de centrar en les seves característiques individuals, sinó que també ha de tenir en compte la seva integració amb l'estructura general del sistema d'eixos. Segons el tipus de càrrega experimentada durant el moviment i la transmissió de potència, els eixos es poden classificar en eixos, eixos d'accionament i eixos giratoris. També es poden classificar segons la forma del seu eix en eixos rectes, eixos excèntrics, cigonyals i eixos flexibles.
Fusos
1. Eix fix
Aquest tipus de fus només suporta moments de flexió mentre roman estacionari. La seva estructura senzilla i la seva bona rigidesa el fan ideal per a aplicacions com ara eixos de bicicleta.
2. Eix giratori
A diferència dels eixos fixos, els eixos rotatius també suporten moments de flexió mentre estan en moviment. Es troben habitualment en els eixos de les rodes dels trens.
Eix de transmissió
Els eixos de transmissió estan dissenyats per transmetre el parell motor i solen ser més llargs a causa de les altes velocitats de rotació. Per evitar vibracions greus causades per forces centrífugues, la massa de l'eix de transmissió es distribueix uniformement al llarg de la seva circumferència. Els eixos de transmissió moderns sovint utilitzen dissenys buits, que proporcionen velocitats crítiques més altes en comparació amb els eixos sòlids, cosa que els fa més segurs i eficients en termes de materials. Per exemple, els eixos de transmissió dels automòbils solen estar fets de plaques d'acer de gruix uniforme, mentre que els vehicles pesants sovint utilitzen tubs d'acer sense soldadura.
Eix giratori
Els eixos giratoris són únics, ja que suporten moments de flexió i torsió, cosa que els converteix en un dels components més comuns en equips mecànics.
Eix recte
Els eixos rectes tenen un eix lineal i es poden classificar en eixos òptics i esglaonats. Els eixos rectes solen ser sòlids, però es poden dissenyar per buidar-se per reduir el pes mantenint la rigidesa i l'estabilitat torsional.
1. Eix òptic
De forma simple i fàcils de fabricar, aquests eixos s'utilitzen principalment per a la transmissió.
2. Eix esglaonat
Un eix amb una secció transversal longitudinal esglaonada es coneix com a eix esglaonat. Aquest disseny facilita la instal·lació i el posicionament dels components, cosa que porta a una distribució de la càrrega més eficient. Tot i que la seva forma s'assembla a la d'una biga amb una resistència uniforme, té múltiples punts de concentració d'esforços. A causa d'aquestes característiques, els eixos esglaonats s'utilitzen àmpliament en diverses aplicacions de transmissió.
3. Arbre de lleves
L'arbre de lleves és un component crític en els motors de pistó. En els motors de quatre temps, l'arbre de lleves normalment funciona a la meitat de la velocitat del cigonyal, però manté una velocitat de rotació elevada i ha de suportar un parell motor significatiu. Com a resultat, el disseny de l'arbre de lleves imposa requisits estrictes pel que fa a la seva resistència i capacitat de suport.
Els arbres de lleves solen estar fets de ferro colat especialitzat, tot i que alguns estan elaborats amb materials forjats per a una major durabilitat. El disseny de l'arbre de lleves juga un paper vital en l'arquitectura general del motor.
4. Eix estriat
Els eixos estriats reben el nom pel seu aspecte distintiu, amb una ranura longitudinal a la superfície. Aquestes ranures permeten que els components giratoris muntats a l'eix mantinguin una rotació sincronitzada. A més d'aquesta capacitat de rotació, els eixos estriats també permeten el moviment axial, i alguns dissenys incorporen mecanismes de bloqueig fiables per a aplicacions en sistemes de frenada i direcció.
Una altra variant és l'eix telescòpic, que consta de tubs interiors i exteriors. El tub exterior té dents internes, mentre que el tub interior té dents externes, cosa que permet que encaixin perfectament. Aquest disseny no només transmet el parell de rotació, sinó que també proporciona la capacitat d'estendre's i contraure's en longitud, cosa que el fa ideal per al seu ús en mecanismes de canvi de marxes de transmissió.
5. Eix de l'engranatge
Quan la distància des del cercle de dedendum d'un engranatge fins a la part inferior de la ranura de chaveta és mínima, l'engranatge i l'eix s'integren en una sola unitat, coneguda com a eix d'engranatges. Aquest component mecànic suporta les peces giratòries i treballa conjuntament amb elles per transmetre moviment, parell o moments de flexió.
6. Eix de cuc sense fi
Un eix de cuc sense fi es construeix normalment com una sola unitat que integra tant el cuc com l'eix.
7. Eix buit
Un eix dissenyat amb un centre buit es coneix com a eix buit. Quan es transmet el parell, la capa exterior d'un eix buit experimenta la tensió de cisallament més alta, cosa que permet un ús més eficient dels materials. En condicions on el moment de flexió dels eixos buits i sòlids és igual, els eixos buits redueixen significativament el pes sense comprometre el rendiment.
Cigonyal
Un cigonyal és un component crític d'un motor, normalment fet d'acer estructural al carboni o ferro dúctil. Presenta dues seccions clau: el fus principal i el fus de biela. El fus principal està muntat al bloc del motor, mentre que el fus de biela es connecta a l'extrem gran de la biela. L'extrem petit de la biela està unit al pistó del cilindre, formant un mecanisme clàssic de cigonyal-lliscador.
Eix excèntric
Un eix excèntric es defineix com un eix amb un eix que no està alineat amb el seu centre. A diferència dels eixos ordinaris, que faciliten principalment la rotació dels components, els eixos excèntrics són capaços de transmetre tant la rotació com la revolució. Per ajustar la distància central entre els eixos, els eixos excèntrics s'utilitzen habitualment en els mecanismes d'enllaç planar, com ara els sistemes d'accionament per corretges trapezoïdals.
Eix flexible
Els eixos flexibles estan dissenyats principalment per transmetre parell motor i moviment. A causa de la seva rigidesa a la flexió significativament menor en comparació amb la seva rigidesa torsional, els eixos flexibles poden navegar fàcilment al voltant de diversos obstacles, permetent la transmissió a llarga distància entre la potència principal i la màquina de treball.
Aquests eixos faciliten la transferència de moviment entre dos eixos que tenen moviment relatiu sense necessitat de dispositius de transmissió intermedis addicionals, cosa que els fa ideals per a aplicacions de llarga distància. El seu disseny senzill i el seu baix cost contribueixen a la seva popularitat en diversos sistemes mecànics. A més, els eixos flexibles ajuden a absorbir els xocs i les vibracions, millorant el rendiment general.
Les aplicacions comunes inclouen eines elèctriques manuals, certs sistemes de transmissió en màquines-eina, comptaquilòmetres i dispositius de control remot.
1. Eix flexible de tipus elèctric
Els eixos flexibles de tipus motor presenten una connexió fixa a l'extrem de la junta de l'eix tou, equipada amb un maneguet lliscant dins de la junta de la mànega. Aquests eixos estan dissenyats principalment per a la transmissió de parell. Un requisit fonamental per als eixos flexibles de tipus motor és una rigidesa torsional suficient. Normalment, aquests eixos inclouen mecanismes antiretrocés per garantir la transmissió unidireccional. La capa exterior està construïda amb un filferro d'acer de major diàmetre, i alguns dissenys no inclouen una vareta central, cosa que millora tant la resistència al desgast com la flexibilitat.
2. Eix flexible de tipus control
Els eixos flexibles de tipus control estan dissenyats principalment per a la transmissió de moviment. El parell que transmeten s'utilitza principalment per superar el parell de fricció generat entre l'eix flexible de filferro i la mànega. A més de tenir una baixa rigidesa a la flexió, aquests eixos també han de posseir una rigidesa torsional suficient. En comparació amb els eixos flexibles de tipus potència, els eixos flexibles de tipus control es caracteritzen per les seves característiques estructurals, que inclouen la presència d'una vareta central, un nombre més elevat de capes d'enrotllament i diàmetres de filferro més petits.
Estructura de l'eix flexible
Els eixos flexibles solen constar de diversos components: eix flexible de filferro, junta d'eix flexible, mànega i junta de mànega.
1. Eix flexible de filferro
Un eix flexible de filferro, també conegut com a eix flexible, es construeix a partir de múltiples capes de filferro d'acer enrotllades juntes, formant una secció transversal circular. Cada capa consta de diversos fils de filferro enrotllats simultàniament, donant-li una estructura similar a una molla de diversos fils. La capa més interna de filferro s'enrotlla al voltant d'una vareta central, amb capes adjacents enrotllades en direccions oposades. Aquest disseny s'utilitza habitualment en maquinària agrícola.
2. Junta d'eix flexible
La unió d'eix flexible està dissenyada per connectar l'eix de sortida de potència als components de treball. Hi ha dos tipus de connexió: fixa i lliscant. El tipus fix s'utilitza normalment per a eixos flexibles més curts o en aplicacions on el radi de flexió es manté relativament constant. En canvi, el tipus lliscant s'utilitza quan el radi de flexió varia significativament durant el funcionament, permetent un major moviment dins de la mànega per adaptar-se als canvis de longitud a mesura que la mànega es doblega.
3. Mànega i junta de mànega
La mànega, també anomenada funda protectora, serveix per protegir l'eix flexible de filferro del contacte amb components externs, garantint la seguretat de l'operador. A més, pot emmagatzemar lubricants i evitar que hi entri brutícia. Durant el funcionament, la mànega proporciona suport, fent que l'eix flexible sigui més fàcil de manipular. Cal destacar que la mànega no gira amb l'eix flexible durant la transmissió, cosa que permet un funcionament suau i eficient.
Comprendre els diversos tipus i funcions dels eixos és crucial per als enginyers i dissenyadors per garantir un rendiment i una fiabilitat òptims en els sistemes mecànics. Seleccionant el tipus d'eix adequat per a aplicacions específiques, es pot millorar l'eficiència i la longevitat de la maquinària. Per obtenir més informació sobre els components mecànics i les seves aplicacions, estigueu atents a les nostres darreres actualitzacions!
Data de publicació: 15 d'octubre de 2024
