A resposta curta: perfurar um eixo removemuito mais peso do que força. Retire um furo com metade do diâmetro externo e você perderá um quarto do peso, mas apenas cerca de seis por cento da rigidez torcional. Esse comércio é a razão pela qual existem poços ocos, e entendê-lo é como você decide.
Escolhendo entre umeixo sólido do motore umeixo oco do motorgeralmente é enquadrado como forte versus leve. Esse enquadramento está errado e leva as pessoas a construir demais. A verdadeira troca é entre o custo de produção, de um lado, e o peso, a inércia e a função, do outro. A força mal entra, quando você olha os números.
A rigidez torcional vem do material externo. O aço próximo ao centro de um eixo não contribui em quase nada para resistir à torção, porque fica em um raio minúsculo. Mas ainda pesa o que pesa. Remova-o e você perderá massa, mantendo quase toda a força.
O efeito não é linear e isso surpreende as pessoas. A rigidez cai com a quarta potência do diâmetro do furo, enquanto o peso cai com a segunda potência. Portanto, um furo modesto é quase de graça.
| Furo, como proporção do diâmetro externo | Peso removido | Rigidez torsional perdida |
|---|---|---|
| 40 por cento | 16 por cento | Cerca de 2,6 por cento |
| 50 por cento | 25 por cento | Cerca de 6,3 por cento |
| 60 por cento | 36 por cento | Cerca de 13 por cento |
| 70 por cento | 49 por cento | Cerca de 24 por cento |
| Somente geometria, para uma seção redonda uniforme. Os eixos reais também possuem degraus, ranhuras e geradores de tensão que mudam a imagem. | ||
Leia a linha dos 50 por cento novamente. Um quarto da massa desapareceu e o eixo ainda está 94% rígido em torção. Para um motor que acelera e desacelera constantemente, isso é um ótimo negócio, porque a massa que você removeu era uma massa rotativa.
A flexão é uma história diferente da torção, assim como a flambagem. Uma parede fina também pode ficar localizada, amassada ou desabar quando ajustada à pressão. Depois de cerca de 60%, os retornos diminuem rapidamente e os riscos aumentam. É por isso que os eixos ocos de produção ficam em uma faixa sensível, e não no máximo teórico.
Barra mais longa é melhor
Motores de eletrodomésticos, ventiladores, bombas, transportadores e acionamentos industriais em geral são quase todos sólidos, e com razão.
Motores de tração EV, juntas robóticas, fusos de alta velocidade e equipamentos semicondutores estão aqui. OGuia do eixo do rotor EVcobre esse caso em profundidade.
Oco não é uma coisa. A geometria do furo segue a finalidade do furo.
| Tipo de furo | O que isso faz | Uso típico |
|---|---|---|
| Orifício passante | Aberto de ponta a ponta | Fluxo de refrigerante, roteamento de cabos, um segundo eixo concêntrico |
| Buraco cego | Entediado apenas de um lado | Redução de peso enquanto mantém uma extremidade sólida para um recurso de acionamento |
| Furo cônico | Assento interno em formato de cone | Localizar e fixar uma peça correspondente dentro do eixo |
A diferença de preço entre sólido e oco não é apenas uma operação extra de perfuração. Quatro coisas ficam mais difíceis e cada uma delas acrescenta custos.
O furo deve ser concêntrico com o exterior.Um furo que vagueia deixa uma parede irregular. Parede irregular significa massa irregular, e massa irregular significa que o eixo não se equilibrará. Em uma haste longa, manter essa concentricidade é a parte mais difícil do trabalho.
Furos profundos são lentos.O escoamento de cavacos e a deflexão da ferramenta pioram com a profundidade. Um furo profundo e preciso não é uma operação rápida.
Paredes finas se movem.Uma parte oca distorce mais durante o tratamento térmico e fixa de forma diferente durante a retificação. Deve ser segurado com cuidado e aterrado com cuidado.
O equilíbrio é mais importante.Como os eixos ocos geralmente funcionam em aplicações de alta velocidade, eles são balanceados para um grau mais restrito, e isso é uma operação extra com sua própria inspeção.
Pergunte como a concentricidade do furo é mantida e verificada, e não apenas qual é a tolerância do furo. Qualquer loja pode fazer um furo no tamanho certo. Manter esse furo fiel ao diâmetro externo ao longo de um eixo de 600 mm é o que separa um fabricante de eixos de uma oficina mecânica. A rota completa do processo é abordada nopasso a passo de usinagem.
Os eixos sólidos abrangem toda a gama de recursos de acionamento:suave, chaveta, estriadoepisou, com diâmetros de trabalho até g6 ou h6 e desvio da face escalonada dentro de 0,02 mm.
Os eixos ocos são usinados dentro destes limites:
| Parâmetro | Faixa |
|---|---|
| Diâmetro externo do eixo | φ8 a 130 mm |
| Diâmetro do furo | 3 a 50 mm, personalizável |
| Comprimento | 100 a 2.000 mm |
| Profundidade do furo cego | 5 a 150 mm |
| Concentricidade, TIR | ≤0,01 mm, normalmente 0,005 mm |
| Dureza | 28 a 58 HRC, normalmente 42 a 48 |
| Resistência à tracção | Não inferior a 600 MPa |
| Materiais | Liga 4140 e 4340, aço inoxidável 303, 304 e 416 |
Tratar oco como um rebaixamento de resistência.Não é, e a tabela acima mostra porquê. Rejeitar um eixo oco por motivos de resistência geralmente significa pagar pela massa rotativa que o motor terá que acelerar o dia todo.
Perfurando um poço que não tinha motivo para ficar entediado.O erro oposto. Em um aparelho ou motor de bomba de velocidade constante, a baixa inércia não compra nada. O furo acrescenta custo e não retorna nada, porque o eixo nunca muda de velocidade com rapidez suficiente para se importar.
Especificando o furo antes do serviço.Um tamanho de furo copiado de outro projeto é uma suposição. A espessura da parede deve ser definida pelo torque que o eixo realmente suporta e pelo que deve caber dentro, não pelo que um desenho anterior usou.
Se nada disso resolver o problema, o padrão é sólido. Hollow deveria vencer por uma razão, não por preferência.
Um eixo oco é mais fraco do que um eixo sólido?
Apenas ligeiramente, para o mesmo diâmetro externo. Um furo com metade do diâmetro externo remove cerca de 25% do peso, mas apenas cerca de 6% da rigidez torcional, porque o material próximo ao centro contribui muito pouco para resistir à torção. A resistência raramente é a razão para rejeitar um eixo oco.
Por que um eixo oco é mais caro?
O furo deve permanecer concêntrico com o exterior ao longo de todo o comprimento, o furo profundo é lento, as paredes finas distorcem mais no tratamento térmico e na retificação, e os eixos ocos geralmente precisam de um balanceamento mais rígido. Esses quatro fatores, e não a perfuração em si, determinam o preço.
Qual é a diferença entre um eixo passante e um eixo cego?
Um orifício passante é aberto em ambas as extremidades, para que o líquido refrigerante, o cabo ou outro eixo possam passar diretamente. Um furo cego é perfurado apenas em uma extremidade, o que reduz o peso e deixa a outra extremidade sólida para um rasgo de chaveta, ranhura ou rosca.
Quão grande pode ser o furo?
Na prática, até cerca de 60% do diâmetro externo para a maioria dos eixos do motor. Além disso, a perda de rigidez acelera e a parede fina torna-se vulnerável nos ajustes de pressão e durante o tratamento térmico. Guanshuo usina furos de 3 a 50 mm em eixos de φ8 a 130 mm.
Envie o plantão e o que tem que passar pelo poço, se for o caso. Guanshuo constrói internamente poços sólidos e ocos e aconselhará qual deles sua aplicação realmente justifica.
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