シャフト機械システムの重要なコンポーネントであり、トルクとベアリングの曲げモーメントを送信しながら、すべての伝送要素をサポートするバックボーンとして機能します。シャフトの設計は、個々の特性に焦点を当てるだけでなく、シャフトシステムの全体的な構造との統合を考慮する必要があります。動きや送電中に発生した負荷の種類に応じて、シャフトはスピンドル、駆動シャフト、および回転シャフトに分類できます。また、軸の形状に基づいてストレートシャフト、偏心シャフト、クランクシャフト、柔軟なシャフトに分類することもできます。
紡錘
1.固定されたスピンドル
このタイプのスピンドルは、静止したままでいる間、曲げモーメントのみを負担します。そのシンプルな構造と良好な剛性により、自転車車軸などのアプリケーションに最適です。
2.スピンドルを回転させます
固定されたスピンドルとは異なり、回転するスピンドルは、動いている間、曲げのモーメントも耐えます。それらは一般に列車のホイール車軸に見られます。
ドライブシャフト
ドライブシャフトは、トルクを送信するように設計されており、通常、回転速度が高いため長くなります。遠心力によって引き起こされる重度の振動を防ぐために、駆動シャフトの質量はその円周に沿って均等に分布しています。モダンなドライブシャフトは、しばしば中空のデザインを利用します。これは、固体シャフトと比較してより高い臨界速度を提供し、より安全で材料効率の良いものにします。たとえば、自動車ドライブシャフトは通常、均一に厚い鋼板で作られていますが、大量の車両はしばしばシームレススチールパイプを使用します。
回転シャフト
回転シャフトは、曲げの瞬間とねじれの両方の瞬間に耐え、機械装置で最も一般的なコンポーネントの1つとなっているという点でユニークです。
ストレートシャフト
まっすぐなシャフトには線形軸があり、光学的および階段状のシャフトに分類できます。 Staight Shatは通常ソイルドですが、剛性とねじれの安定性を維持しながら、重量を減らすために中空に設計することができます。
1.光学シャフト
シンプルな形状で製造しやすいこれらのシャフトは、主にトランスミッションに使用されます。
2.ステップシャフト
階段状の縦断的断面を備えたシャフトは、段階的なシャフトと呼ばれます。この設計により、コンポーネントの設置が容易になり、位置決めが容易になり、より効率的な負荷分布が発生します。その形状は均一な強度のビームの形状に似ていますが、ストレス集中の複数の点があります。これらの特性により、ステップシャフトはさまざまな伝送アプリケーションで広く利用されています。
3.Camshaft
カムシャフトは、ピストンエンジンの重要なコンポーネントです。 4ストロークエンジンでは、カムシャフトは通常、クランクシャフトの半分の速度で動作しますが、それでも高い回転速度を維持し、かなりのトルクに耐える必要があります。その結果、カムシャフトの設計により、その強度とサポート能力に厳しい要件があります。
カムシャフトは通常、特殊な鋳鉄で作られていますが、耐久性を高めるために偽造材料から作られているものもあります。カムシャフトの設計は、エンジンアーキテクチャ全体に重要な役割を果たします。
4.splineシャフト
スプラインシャフトは、表面に縦方向のキーウェイを特徴とする独特の外観にちなんで命名されています。これらのキーウェイは、同期した回転を維持するためにシャフトに取り付けられた回転成分を可能にします。この回転能力に加えて、スプラインシャフトは軸方向の動きを可能にし、いくつかの設計では、ブレーキシステムとステアリングシステムのアプリケーションに信頼できるロックメカニズムを組み込んでいます。
別のバリアントは、内側と外側のチューブで構成される望遠鏡シャフトです。外側のチューブには内部の歯があり、内側のチューブには外部歯があり、シームレスに合わせることができます。この設計は、回転トルクを送信するだけでなく、長さを拡張および収縮させる機能を提供し、トランスミッションギアシフトメカニズムでの使用に最適です。
5.ギアシャフト
ギアのデデンダムサークルからキーウェイの底までの距離が最小限になると、ギアとシャフトはギアシャフトとして知られる単一のユニットに統合されます。この機械的コンポーネントは、回転部品をサポートし、動き、トルク、または曲げモーメントを送信するためにそれらと併用します。
6.ワームシャフト
ワームシャフトは通常、ワームとシャフトの両方を統合する単一のユニットとして構築されます。
7.ホローシャフト
中空の中心で設計されたシャフトは、中空のシャフトとして知られています。トルクを送信すると、中空シャフトの外層が最高のせん断応力を経験し、より効率的な材料を使用できます。中空シャフトとソリッドシャフトの曲げモーメントが等しい条件下では、中空のシャフトは性能を損なうことなく重量を大幅に減らします。
クランクシャフト
クランクシャフトは、通常、炭素構造鋼または延性鉄で作られたエンジンの重要な成分です。メインジャーナルとコネクティングロッドジャーナルの2つの重要なセクションがあります。メインジャーナルはエンジンブロックにマウントされ、コネクティングロッドジャーナルはコネクティングロッドの大きな端に接続します。コネクティングロッドの小さな端は、シリンダーのピストンにリンクされており、古典的なクランクスライダーメカニズムを形成します。
偏心シャフト
偏心シャフトは、その中心と整列していない軸を持つシャフトとして定義されます。主に成分の回転を促進する通常のシャフトとは異なり、偏心シャフトは評価と革命の両方を伝達することができます。シャフト間の中心距離を調整するために、偏心シャフトは一般に、Vベルト駆動システムなどの平面連鎖メカニズムで利用されます。
柔軟なシャフト
柔軟なシャフトは、主にトルクと動きを送信するように設計されています。ねじれの剛性と比較して曲げ剛性が大幅に低いため、柔軟なシャフトはさまざまな障害を簡単にナビゲートでき、プライムパワーと作業機の間の長距離伝達を可能にします。
これらのシャフトは、追加の中間伝送デバイスを必要とせずに相対的な動きを持つ2つの軸間の動き移動を促進し、長距離アプリケーションに最適です。彼らのシンプルなデザインと低コストは、さまざまな機械システムでの人気に貢献しています。さらに、柔軟なシャフトはショックと振動を吸収し、全体的なパフォーマンスを向上させます。
一般的なアプリケーションには、ハンドヘルド電動工具、工作機械の特定の伝送システム、臭気、およびリモート制御デバイスが含まれます。
1.パワータイプの柔軟なシャフト
パワータイプの柔軟なシャフトは、ホースジョイント内にスライドスリーブを備えたソフトシャフトジョイント端に固定接続を備えています。これらのシャフトは、主にトルク透過用に設計されています。パワータイプの柔軟なシャフトの基本的な要件は、十分なねじれ剛性です。通常、これらのシャフトには、単方向伝達を確保するための反逆的なメカニズムが含まれています。外層はより大きな直径の鋼線で構成されており、一部の設計にはコアロッドが含まれておらず、耐摩耗性と柔軟性の両方を向上させます。
2.コントロールタイプの柔軟なシャフト
制御タイプの柔軟なシャフトは、主にモーション伝送用に設計されています。それらが送信するトルクは、主に、ワイヤの柔軟なシャフトとホースの間に生成される摩擦トルクを克服するために使用されます。曲げ剛性が低いことに加えて、これらのシャフトは十分なねじれ剛性も持っている必要があります。パワータイプの柔軟なシャフトと比較して、コントロード型の柔軟なシャフトは、コアロッドの存在、より多くの巻き層、およびより小さなワイヤの直径を含む構造的特徴によって特徴付けられます。
柔軟なシャフトの構造
通常、柔軟なシャフトは、ワイヤーフレキシブルシャフト、柔軟なシャフトジョイント、ホース、ホースジョイントのいくつかの成分で構成されています。
1.配線の柔軟なシャフト
柔軟なシャフトとも呼ばれるワイヤの柔軟なシャフトは、鋼線の複数の層で構成され、円形の断面を形成します。各層は、いくつかの鎖のワイヤー傷で同時に構成されており、マルチストランドスプリングに似た構造を与えます。ワイヤの最も内側の層は、コアロッドの周りに巻かれており、隣接する層が反対方向に巻かれています。この設計は、一般的に農業機械で使用されています。
2.柔軟なシャフトジョイント
柔軟なシャフトジョイントは、出力シャフトを作業コンポーネントに接続するように設計されています。固定とスライドの2つの接続タイプがあります。固定型は通常、短い柔軟なシャフトや、曲げ半径が比較的一定のままであるアプリケーションで使用されます。対照的に、操作中に曲げ半径が大幅に変化するとスライド型が採用され、ホース内のより大きな動きがホースが曲がるにつれて長さの変化に対応できるようにします。
3.ホースとホースのジョイント
保護シースとも呼ばれるホースは、外部コンポーネントとの接触からワイヤーの柔軟なシャフトを保護し、オペレーターの安全性を確保するのに役立ちます。さらに、潤滑剤を保管し、汚れが入るのを防ぐことができます。操作中、ホースはサポートを提供し、柔軟なシャフトを処理しやすくします。特に、ホースは透過中に柔軟なシャフトとともに回転せず、滑らかで効率的な動作を可能にします。
シャフトのさまざまなタイプと機能を理解することは、エンジニアとデザイナーが機械システムで最適なパフォーマンスと信頼性を確保するために重要です。特定のアプリケーションに適したシャフトタイプを選択することにより、機械の効率と寿命を高めることができます。機械的コンポーネントとそのアプリケーションに関するより多くの洞察については、最新のアップデートにご期待ください！
投稿時間：10月15日 - 2024年
