La risposta breve: alesare un albero rimuovemolto più peso che forza. Togliendo un foro pari alla metà del diametro esterno si perde un quarto del peso ma solo circa il 6% della rigidità torsionale. Questo commercio è il motivo per cui esistono gli alberi cavi e capirlo è il modo in cui si decide.
Scegliere tra aalbero motore solidoe unalbero motore cavoè solitamente inquadrato come forte contro leggero. Questa inquadratura è sbagliata e porta le persone a costruire eccessivamente. Il vero scambio è tra i costi di produzione da un lato e il peso, l’inerzia e la funzione dall’altro. La forza entra a malapena, se si guardano i numeri.
La rigidità torsionale deriva dal materiale esterno. L'acciaio vicino al centro di un albero non contribuisce quasi per niente a resistere alla torsione, perché si trova ad un raggio molto piccolo. Ma pesa ancora quello che pesa. Rimuovilo e perderai massa mantenendo quasi tutta la forza.
L'effetto non è lineare e questo sorprende le persone. La rigidità diminuisce con la quarta potenza del diametro del foro, mentre il peso diminuisce con la seconda potenza. Quindi una noia modesta è quasi gratuita.
| Foro, come quota del diametro esterno | Peso rimosso | Perdita di rigidità torsionale |
|---|---|---|
| 40 per cento | 16 per cento | Circa il 2,6%. |
| 50 per cento | 25 per cento | Circa il 6,3%. |
| 60 per cento | 36 per cento | Circa il 13%. |
| 70 per cento | 49 per cento | Circa il 24%. |
| Solo geometria, per una sezione rotonda uniforme. Gli alberi reali hanno anche gradini, scanalature e elementi di sollecitazione che spostano l'immagine. | ||
Leggi di nuovo la riga del 50%. Un quarto della massa è scomparso e l'albero è ancora rigido alla torsione al 94%. Per un motore che accelera e decelera costantemente, è un ottimo affare, perché la massa rimossa era massa rotante.
La flessione è una storia diversa dalla torsione, così come la deformazione. Una parete sottile può anche localizzarsi, ammaccarsi o collassare in caso di inserimento a pressione. Oltre il 60% circa, i rendimenti diminuiscono rapidamente e i rischi aumentano. Questo è il motivo per cui gli alberi cavi di produzione si collocano in una fascia sensibile anziché al massimo teorico.
Una barra più lunga è migliore
I motori degli elettrodomestici, i ventilatori, le pompe, i trasportatori e gli azionamenti industriali in generale sono quasi tutti solidi, e giustamente.
Qui si trovano motori di trazione per veicoli elettrici, giunti di robot, mandrini ad alta velocità e apparecchiature per semiconduttori. ILGuida dell'albero del rotore EVcopre quel caso in modo approfondito.
Il vuoto non è una cosa. La geometria del foro segue lo scopo del foro.
| Tipo di foro | Cosa fa | Utilizzo tipico |
|---|---|---|
| Foro passante | Aperto da un capo all'altro | Flusso del liquido di raffreddamento, passaggio dei cavi, secondo albero concentrico |
| Foro cieco | Annoiato solo da un lato | Riduzione del peso mantenendo un'estremità solida per una funzione di guida |
| Foro conico | Sedile interno a forma di cono | Individuazione e bloccaggio di una parte accoppiata all'interno dell'albero |
Il divario di prezzo tra solido e cavo non è solo un'operazione di perforazione aggiuntiva. Quattro cose diventano più difficili e ognuna comporta costi aggiuntivi.
Il foro deve essere concentrico con l'esterno.Una noia che vaga lascia un muro irregolare. Una parete irregolare significa una massa irregolare, e una massa irregolare significa che l'albero non si bilancerà. Su un albero lungo, mantenere la concentricità è la parte difficile del lavoro.
I fori profondi sono lenti.L'evacuazione del truciolo e la deflessione dell'utensile peggiorano entrambe con la profondità. Un foro profondo e preciso non è un’operazione rapida.
Le pareti sottili si muovono.Una parte cava si deforma maggiormente durante il trattamento termico e si blocca in modo diverso durante la rettifica. Deve essere tenuto delicatamente e macinato con cura.
Il bilanciamento conta di più.Poiché gli alberi cavi vengono solitamente utilizzati in applicazioni ad alta velocità, vengono bilanciati a un livello più rigoroso e questa è un'operazione aggiuntiva con la propria ispezione.
Chiedere come viene mantenuta e verificata la concentricità del foro, non solo quale sia la tolleranza del foro. Qualsiasi negozio può praticare un foro su misura. Mantenere il foro fedele al diametro esterno lungo un albero da 600 mm è ciò che distingue un produttore di alberi da un'officina meccanica. L'intero percorso del processo è coperto nel fileprocedura dettagliata di lavorazione.
Gli alberi pieni coprono l'intera gamma di caratteristiche di azionamento:liscio, chiavetta, scanalatoEfatto un passo, con diametri di lavoro fino a g6 o h6 e concentricità della superficie del gradino entro 0,02 mm.
Gli alberi cavi vengono lavorati rispettando questi limiti:
| Parametro | Allineare |
|---|---|
| Diametro esterno dell'albero | φ8 a 130 mm |
| Diametro del foro | Da 3 a 50 mm, personalizzabile |
| Lunghezza | da 100 a 2000 mm |
| Profondità del foro cieco | da 5 a 150 mm |
| Concentricità, TIR | ≤0,01 mm, tipicamente 0,005 mm |
| Durezza | Da 28 a 58 HRC, tipicamente da 42 a 48 |
| Resistenza alla trazione | Non meno di 600 MPa |
| Materiali | Lega 4140 e 4340, acciaio inossidabile 303, 304 e 416 |
Trattare il vuoto come un declassamento della forza.Non lo è, e la tabella sopra mostra il perché. Rifiutare un albero cavo per motivi di robustezza di solito significa pagare per la massa rotante che il motore deve poi accelerare tutto il giorno.
Alesare un albero che non aveva motivo di annoiarsi.L'errore opposto. Su un apparecchio a velocità costante o su un motore di pompa, la bassa inerzia non comporta alcun vantaggio. L'alesaggio aggiunge costi e non restituisce nulla, perché l'albero non cambia mai velocità abbastanza velocemente da preoccuparsene.
Specificare l'alesaggio prima del dazio.Una dimensione del foro copiata da un altro modello è un'ipotesi. Lo spessore della parete dovrebbe essere stabilito dalla coppia effettivamente sopportata dall'albero e da ciò che deve adattarsi all'interno, non da ciò che è stato utilizzato in un disegno precedente.
Se nessuno di questi risolve il problema, il valore predefinito è solido. Hollow dovrebbe vincere per una ragione, non per una preferenza.
Un albero cavo è più debole di un albero pieno?
Solo leggermente, a parità di diametro esterno. Un foro a metà del diametro esterno rimuove circa il 25% del peso ma solo circa il 6% della rigidità torsionale, poiché il materiale vicino al centro contribuisce molto poco alla resistenza alla torsione. La resistenza è raramente la ragione per rifiutare un albero cavo.
Perché un albero cavo è più costoso?
Il foro deve rimanere concentrico con l'esterno per tutta la lunghezza, la foratura profonda è lenta, le pareti sottili si deformano maggiormente durante il trattamento termico e la rettifica e gli alberi cavi di solito necessitano di un bilanciamento più stretto. Questi quattro fattori, non la trivellazione in sé, determinano il prezzo.
Qual è la differenza tra un albero a foro passante e uno a foro cieco?
Su entrambe le estremità è presente un foro passante che consente il passaggio del refrigerante, del cavo o di un altro albero. Un foro cieco è forato solo da un'estremità, il che riduce il peso lasciando l'altra estremità solida per una sede per chiavetta, una scanalatura o una filettatura.
Quanto può essere grande il foro?
In pratica, per la maggior parte degli alberi motore, fino a circa il 60% del diametro esterno. Oltre a ciò, la perdita di rigidità accelera e la parete sottile diventa vulnerabile durante gli accoppiamenti a pressione e durante il trattamento termico. Guanshuo lavora alesaggi da 3 a 50 mm in alberi da φ8 a 130 mm.
Manda il dazio e ciò che deve passare attraverso il pozzo, se non altro. Guanshuo costruisce internamente sia alberi pieni che cavi e ti consiglierà quale è effettivamente giustificato dalla tua applicazione.
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