Vārpstasir kritiskas sastāvdaļas mehāniskās sistēmās, kas kalpo kā mugurkauls, kas atbalsta visus transmisijas elementus, vienlaikus pārraidot griezes momentu un gultņu lieces momentus. Vārpstas konstrukcijā jākoncentrējas ne tikai uz tās individuālajām īpašībām, bet arī jāņem vērā tās integrācija ar šahtu sistēmas kopējo struktūru. Atkarībā no slodzes veida, kas rodas kustības un spēka pārvades laikā, vārpstas var iedalīt vārpstās, piedziņas vārpstās un rotējošās vārpstās. Tos var arī klasificēt, pamatojoties uz to ass formu, taisnās vārpstās, ekscentriskās vārpstās, kloķvārpstās un elastīgās vārpstās.
Vārpstas
1. Fiksēta vārpsta
Šāda veida vārpstas iztur tikai lieces momentus, paliekot nekustīgi. Tā vienkāršā struktūra un labā stingrība padara to ideāli piemērotu lietošanai, piemēram, velosipēdu asīm.
2. Rotējoša vārpsta
Atšķirībā no fiksētajām vārpstām, rotējošām vārpstām kustības laikā ir arī lieces momenti. Tie parasti atrodas vilciena riteņu asīs.
Piedziņas vārpsta
Piedziņas vārpstas ir paredzētas griezes momenta pārvadīšanai un parasti ir garākas lielo rotācijas ātrumu dēļ. Lai novērstu spēcīgas vibrācijas, ko izraisa centrbēdzes spēki, piedziņas vārpstas masa tiek vienmērīgi sadalīta pa apkārtmēru. Mūsdienu piedziņas vārpstas bieži izmanto dobas konstrukcijas, kas nodrošina lielāku kritisko ātrumu salīdzinājumā ar cietajām vārpstām, padarot tās drošākas un materiālu efektīvākas. Piemēram, automobiļu piedziņas vārpstas parasti ir izgatavotas no vienmērīgi biezām tērauda plāksnēm, savukārt lieljaudas transportlīdzekļos bieži tiek izmantotas bezšuvju tērauda caurules.
Rotējoša vārpsta
Rotējošās vārpstas ir unikālas ar to, ka tās iztur gan lieces, gan vērpes momentus, padarot tās par vienu no visizplatītākajām mehānisko iekārtu sastāvdaļām.
Taisna vārpsta
Taisnajām vārpstām ir lineāra ass, un tās var iedalīt optiskajās un pakāpju vārpstās. Staight skapji parasti ir netīri, bet var būt veidoti tā, lai tie būtu dobi, lai samazinātu svaru, vienlaikus saglabājot stingrību un griezes stabilitāti.
1.Optiskā vārpsta
Šīs vārpstas ir vienkāršas formas un viegli izgatavojamas, un tās galvenokārt tiek izmantotas transmisijai.
2. Pakāpju vārpsta
Vārpstu ar pakāpienu garenisko šķērsgriezumu sauc par pakāpju vārpstu. Šī konstrukcija atvieglo komponentu uzstādīšanu un novietošanu, tādējādi nodrošinot efektīvāku slodzes sadali. Lai gan tā forma atgādina vienādas stiprības sijas formu, tai ir vairāki sprieguma koncentrācijas punkti. Šo īpašību dēļ pakāpeniskas vārpstas tiek plaši izmantotas dažādos transmisijas lietojumos.
3.Sadales vārpsta
Sadales vārpsta ir svarīga virzuļdzinēju sastāvdaļa. Četrtaktu dzinējos sadales vārpsta parasti darbojas ar pusi no kloķvārpstas ātruma, tomēr tā joprojām saglabā lielu rotācijas ātrumu un tai ir jāiztur ievērojams griezes moments. Tā rezultātā sadales vārpstas konstrukcija izvirza stingras prasības tās izturībai un atbalsta iespējām.
Sadales vārpstas parasti ir izgatavotas no specializēta čuguna, lai gan dažas ir izgatavotas no kaltiem materiāliem, lai uzlabotu izturību. Sadales vārpstas konstrukcijai ir būtiska loma kopējā dzinēja arhitektūrā.
4.Spline Shaft
Spline vārpstas ir nosauktas to īpatnējā izskata dēļ, un uz to virsmas ir garenvirziena atslēga. Šīs atslēgas atveres ļauj rotēt komponentus, kas uzstādīti uz vārpstas, lai uzturētu sinhronizētu rotāciju. Papildus šai rotācijas iespējai šķautņu vārpstas nodrošina arī aksiālu kustību, un dažās konstrukcijās ir iekļauti uzticami bloķēšanas mehānismi izmantošanai bremzēšanas un stūrēšanas sistēmās.
Vēl viens variants ir teleskopiskā vārpsta, kas sastāv no iekšējām un ārējām caurulēm. Ārējai caurulei ir iekšējie zobi, savukārt iekšējai caurulei ir ārējie zobi, kas ļauj tiem nemanāmi savienoties. Šis dizains ne tikai pārraida rotācijas griezes momentu, bet arī nodrošina iespēju pagarināt un sarauties garumā, padarot to ideāli piemērotu izmantošanai transmisijas pārnesumu pārslēgšanas mehānismos.
5. Zobrata vārpsta
Ja attālums no zobrata dedenduma apļa līdz atslēgas rievas apakšai ir minimāls, zobrats un vārpsta ir integrēti vienā vienībā, ko sauc par zobrata vārpstu. Šī mehāniskā sastāvdaļa atbalsta rotējošās daļas un darbojas kopā ar tām, lai pārraidītu kustību, griezes momentu vai lieces momentus.
6. Tārpu vārpsta
Tārpu vārpsta parasti tiek veidota kā viena vienība, kas apvieno gan tārpu, gan vārpstu.
7.Dobā vārpsta
Vārpstu, kas veidota ar dobu centru, sauc par dobu vārpstu. Pārraidot griezes momentu, dobās vārpstas ārējais slānis piedzīvo vislielāko bīdes spriegumu, kas ļauj efektīvāk izmantot materiālus. Apstākļos, kad dobu un cieto vārpstu lieces moments ir vienāds, dobās vārpstas ievērojami samazina svaru, nemazinot veiktspēju.
Kloķvārpsta
Kloķvārpsta ir svarīga dzinēja sastāvdaļa, kas parasti ir izgatavota no oglekļa strukturālā tērauda vai kaļamā čuguna. Tam ir divas galvenās sadaļas: galvenais žurnāls un klaņi. Galvenais kakliņs ir uzstādīts uz dzinēja bloka, bet klaņa kakls savienojas ar klaņa lielo galu. Mazais savienojošā stieņa gals ir savienots ar virzuli cilindrā, veidojot klasisku kloķa-slīdņa mehānismu.
Ekscentriskā vārpsta
Ekscentriskā vārpsta ir definēta kā vārpsta ar asi, kas nav saskaņota ar tās centru. Atšķirībā no parastajām vārpstām, kas galvenokārt atvieglo komponentu griešanos, ekscentriskās vārpstas spēj pārraidīt gan rotāciju, gan apgriezienu. Lai regulētu centra attālumu starp vārpstām, plakanās sakabes mehānismos, piemēram, ķīļsiksnas piedziņas sistēmās, parasti izmanto ekscentriskās vārpstas.
Elastīga vārpsta
Elastīgās vārpstas galvenokārt ir paredzētas griezes momenta un kustības pārvadīšanai. Pateicoties ievērojami zemākai lieces stingrībai salīdzinājumā ar vērpes stingrību, elastīgās vārpstas var viegli pārvietoties ap dažādiem šķēršļiem, nodrošinot liela attāluma pārraidi starp galveno jaudu un darba mašīnu.
Šīs vārpstas atvieglo kustības pārnešanu starp divām asīm, kurām ir relatīva kustība, bez papildu starppārvades ierīcēm, padarot tās ideāli piemērotas lietojumiem lielos attālumos. To vienkāršais dizains un zemās izmaksas veicina to popularitāti dažādās mehāniskās sistēmās. Turklāt elastīgās vārpstas palīdz absorbēt triecienus un vibrācijas, uzlabojot vispārējo veiktspēju.
Parasti tiek izmantoti rokas elektroinstrumenti, noteiktas darbgaldu transmisijas sistēmas, odometri un tālvadības ierīces.
1. Jaudas tipa elastīgā vārpsta
Jaudas tipa elastīgajām vārpstām ir fiksēts savienojums mīkstajā vārpstas savienojuma galā, kas aprīkots ar bīdāmu uzmavu šļūtenes savienojumā. Šīs vārpstas galvenokārt ir paredzētas griezes momenta pārvadīšanai. Pamatprasība jaudas tipa elastīgajām vārpstām ir pietiekama vērpes stingrība. Parasti šajās vārpstās ir pretapgriešanas mehānismi, lai nodrošinātu vienvirziena transmisiju. Ārējais slānis ir izgatavots no lielāka diametra tērauda stieples, un dažās konstrukcijās nav iekļauts serdes stienis, kas uzlabo gan nodilumizturību, gan elastību.
2. Vadības tipa elastīgā vārpsta
Vadības tipa elastīgās vārpstas galvenokārt ir paredzētas kustību pārraidei. To pārraidīto griezes momentu galvenokārt izmanto, lai pārvarētu berzes griezes momentu, kas rodas starp stieples elastīgo vārpstu un šļūteni. Papildus zemai lieces stingrībai šīm vārpstām jābūt arī pietiekamai vērpes stingrībai. Salīdzinot ar jaudas tipa lokanajām vārpstām, vadības tipa lokanajām vārpstām ir raksturīgas to strukturālās īpašības, kas ietver serdes stieņa klātbūtni, lielāku tinumu slāņu skaitu un mazāku stieples diametru.
Elastīgās vārpstas struktūra
Elastīgās vārpstas parasti sastāv no vairākām sastāvdaļām: stieples elastīgās vārpstas, elastīgās vārpstas savienojuma, šļūtenes un šļūtenes savienojuma.
1. Stieples elastīgā vārpsta
Stiepļu elastīgā vārpsta, kas pazīstama arī kā elastīga vārpsta, ir izgatavota no vairākiem tērauda stieples slāņiem, kas savīti kopā, veidojot apļveida šķērsgriezumu. Katrs slānis sastāv no vairākām stieples šķipsnām, kas ir uztītas vienlaicīgi, piešķirot tam struktūru, kas līdzīga daudzšķiedru atsperei. Visdziļākais stieples slānis ir aptīts ap serdes stieni, un blakus esošie slāņi ir aptīti pretējos virzienos. Šo dizainu parasti izmanto lauksaimniecības mašīnās.
2. Elastīgs vārpstas savienojums
Elastīgais vārpstas savienojums ir paredzēts, lai savienotu jaudas izvades vārpstu ar darba sastāvdaļām. Ir divi savienojuma veidi: fiksēts un bīdāms. Fiksēto tipu parasti izmanto īsākām elastīgām vārpstām vai lietojumos, kur lieces rādiuss paliek relatīvi nemainīgs. Turpretim slīdošais veids tiek izmantots, ja lieces rādiuss darbības laikā ievērojami mainās, nodrošinot lielāku kustību šļūtenes iekšienē, lai pielāgotos garuma izmaiņām, šļūtenei liecoties.
3. Šļūtene un šļūtenes savienojums
Šļūtene, ko dēvē arī par aizsargapvalku, kalpo, lai aizsargātu stieples elastīgo vārpstu no saskares ar ārējiem komponentiem, nodrošinot operatora drošību. Turklāt tas var uzglabāt smērvielas un novērst netīrumu iekļūšanu. Darbības laikā šļūtene nodrošina atbalstu, padarot elastīgo vārpstu vieglāk vadāmu. Jāatzīmē, ka transmisijas laikā šļūtene negriežas kopā ar elastīgo vārpstu, kas nodrošina vienmērīgu un efektīvu darbību.
Lai nodrošinātu optimālu mehānisko sistēmu veiktspēju un uzticamību, inženieriem un dizaineriem ir ļoti svarīgi izprast dažādus vārpstu veidus un funkcijas. Izvēloties piemērotu vārpstas veidu konkrētiem lietojumiem, var uzlabot iekārtu efektivitāti un ilgmūžību. Lai iegūtu plašāku ieskatu mehāniskajos komponentos un to lietojumos, sekojiet līdzi mūsu jaunākajiem atjauninājumiem!
Izlikšanas laiks: 15. oktobris 2024
