Šahtasir kritiski svarīgas mehānisko sistēmu sastāvdaļas, kas kalpo kā mugurkauls, kas atbalsta visus pārvades elementus, vienlaikus pārnesot griezes momentu un gultņu lieces momentus. Vārpstas konstrukcijai jākoncentrējas ne tikai uz tās individuālajām īpašībām, bet arī jāņem vērā tās integrācija ar vārpstas sistēmas kopējo struktūru. Atkarībā no slodzes veida, kas rodas kustības un jaudas pārvades laikā, vārpstas var iedalīt vārpstās, piedziņas vārpstās un rotējošās vārpstās. Tās var klasificēt arī, pamatojoties uz to ass formu, taisnās vārpstās, ekscentriskās vārpstās, kloķvārpstās un lokanās vārpstās.
Vārpstas
1. Fiksēta vārpsta
Šāda veida vārpsta, paliekot nekustīga, uzņem tikai lieces momentus. Tās vienkāršā struktūra un labā stingrība padara to ideāli piemērotu tādiem pielietojumiem kā velosipēdu asis.
2. Rotējoša vārpsta
Atšķirībā no fiksētām vārpstām, rotējošām vārpstām kustības laikā rodas arī lieces momenti. Tās parasti atrodas vilcienu riteņu asīs.
Piedziņas vārpsta
Piedziņas vārpstas ir paredzētas griezes momenta pārvadei un parasti ir garākas lielo rotācijas ātrumu dēļ. Lai novērstu spēcīgas vibrācijas, ko rada centrbēdzes spēki, piedziņas vārpstas masa ir vienmērīgi sadalīta pa tās perimetru. Mūsdienu piedziņas vārpstām bieži tiek izmantotas dobas konstrukcijas, kas nodrošina lielākus kritiskos ātrumus salīdzinājumā ar cietajām vārpstām, padarot tās drošākas un materiālefektīvākas. Piemēram, automobiļu piedziņas vārpstas parasti tiek izgatavotas no vienmērīgi biezām tērauda plāksnēm, savukārt smagās kravas automašīnas bieži izmanto 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
Taisnām vārpstām ir lineāra ass, un tās var iedalīt optiskās un pakāpienveida vārpstās. Taisnas vārpstas parasti ir gludas, bet tās var konstruēt arī dobas, lai samazinātu svaru, vienlaikus saglabājot stingrību un vērpes stabilitāti.
1.Optiskā vārpsta
Šīs vārpstas ir vienkāršas formas un viegli izgatavojamas, un tās galvenokārt tiek izmantotas transmisijai.
2. Pakāpeniska vārpsta
Vārpstu ar pakāpienveida garenisko šķērsgriezumu sauc par pakāpienveida vārpstu. Šī konstrukcija atvieglo komponentu uzstādīšanu un pozicionēšanu, tādējādi nodrošinot efektīvāku slodzes sadalījumu. Lai gan tās forma atgādina siju ar vienmērīgu izturību, tai ir vairāki sprieguma koncentrācijas punkti. Šo īpašību dēļ pakāpienveida vārpstas tiek plaši izmantotas dažādos transmisijas pielietojumos.
3. Sadales vārpsta
Sadales vārpsta ir kritiski svarīga virzuļdzinēju sastāvdaļa. Četrtaktu dzinējos sadales vārpsta parasti darbojas ar pusi no kloķvārpstas ātruma, tomēr tā joprojām uztur augstu rotācijas ātrumu un tai jāiztur ievērojams griezes moments. Tā rezultātā sadales vārpstas konstrukcija izvirza stingras prasības attiecībā uz tās izturību un atbalsta iespējām.
Sadales vārpstas parasti tiek 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 vārpsta
Spline vārpstas ir nosauktas to atšķirīgā izskata dēļ, kam ir gareniska atslēgas ierieva uz to virsmas. Šīs atslēgas ierievas ļauj uz vārpstas uzmontētajām rotējošajām detaļām uzturēt sinhronizētu rotāciju. Papildus šai rotācijas spējai, spline vārpstas nodrošina arī aksiālu kustību, un dažās konstrukcijās ir iekļauti uzticami bloķēšanas mehānismi bremžu un stūres sistēmu pielietojumiem.
Vēl viens variants ir teleskopiskā vārpsta, kas sastāv no iekšējās un ārējās caurules. Ārējai caurulei ir iekšējie zobi, bet iekšējai caurulei ir ārējie zobi, kas ļauj tām nemanāmi savienoties. Šī konstrukcija ne tikai pārraida rotācijas griezes momentu, bet arī nodrošina iespēju izstiepties un sarauties garumā, padarot to ideāli piemērotu izmantošanai transmisijas pārnesumu pārslēgšanas mehānismos.
5. Zobratu vārpsta
Ja attālums no zobrata dedenduma apļa līdz atslēgas rievas apakšai ir minimāls, zobrats un vārpsta ir integrēti vienā vienībā, kas pazīstama kā zobrata vārpsta. Šī mehāniskā sastāvdaļa atbalsta rotējošās detaļas un darbojas kopā ar tām, lai pārnestu kustību, griezes momentu vai lieces momentus.
6. Tārpa vārpsta
Tārpa vārpsta parasti tiek konstruēta kā viena vienība, kas integrē gan tārpu, gan vārpstu.
7. Doba vārpsta
Vārpstu, kas konstruēta ar dobu centru, sauc par dobu vārpstu. Pārnesot griezes momentu, dobās vārpstas ārējais slānis piedzīvo vislielāko bīdes spriegumu, kas ļauj efektīvāk izmantot materiālus. Apstākļos, kad dobu un cietu vārpstu lieces moments ir vienāds, dobās vārpstas ievērojami samazina svaru, neapdraudot veiktspēju.
Kloķvārpsta
Kloķvārpsta ir kritiski svarīga dzinēja sastāvdaļa, kas parasti ir izgatavota no oglekļa strukturālā tērauda vai kaļamā čuguna. Tai ir divas galvenās daļas: galvenais kakliņš un klaņa stieņa kakliņš. Galvenais kakliņš ir uzstādīts uz dzinēja bloka, savukārt klaņa stieņa kakliņš ir savienots ar klaņa lielāko galu. Klaņa mazākais gals ir savienots ar virzuli cilindrā, veidojot klasisku kloķvārpstas-slīdņa mehānismu.
Ekscentriska vārpsta
Ekscentriska vārpsta ir definēta kā vārpsta, kuras ass nav vienā līnijā ar tās centru. Atšķirībā no parastajām vārpstām, kas galvenokārt veicina detaļu rotāciju, ekscentriskās vārpstas spēj pārraidīt gan rotācijas, gan apgriezienus. Lai regulētu attālumu starp vārpstām, ekscentriskās vārpstas parasti tiek izmantotas plaknes savienojumu mehānismos, piemēram, ķīļsiksnu piedziņas sistēmās.
Elastīga vārpsta
Elastīgās vārpstas galvenokārt ir paredzētas griezes momenta un kustības pārvadei. Pateicoties ievērojami zemākai lieces stingrībai salīdzinājumā ar vērpes stingrību, elastīgās vārpstas var viegli pārvietoties ap dažādiem šķēršļiem, nodrošinot pārraidi lielos attālumos starp galveno jaudu un darba mašīnu.
Šīs vārpstas atvieglo kustības pārnesi starp divām asīm, kurām ir relatīva kustība, bez nepieciešamības pēc papildu starpposma transmisijas ierīcēm, padarot tās ideāli piemērotas tālsatiksmes lietojumiem. To vienkāršais dizains un zemās izmaksas veicina to popularitāti dažādās mehāniskās sistēmās. Turklāt elastīgās vārpstas palīdz absorbēt triecienus un vibrācijas, uzlabojot kopējo veiktspēju.
Bieži sastopamie pielietojumi ietver rokas elektroinstrumentus, noteiktas transmisijas sistēmas darbgaldos, odometrus un tālvadības ierīces.
1. Jaudas tipa elastīgā vārpsta
Jaudas tipa lokanajām vārpstām ir fiksēts savienojums mīkstās vārpstas savienojuma galā, kas aprīkots ar bīdāmu uzmavu šļūtenes savienojumā. Šīs vārpstas galvenokārt ir paredzētas griezes momenta pārvadei. Jaudas tipa lokanajām vārpstām pamatprasība ir pietiekama vērpes stingrība. Parasti šīm vārpstām ir pretgrieziena mehānismi, lai nodrošinātu vienvirziena pārvadi. 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 lokanās vārpstas galvenokārt ir paredzētas kustības pārvadei. To pārraidītais griezes moments galvenokārt tiek izmantots, lai pārvarētu berzes griezes momentu, kas rodas starp stieples lokano vārpstu un šļūteni. Papildus zemai lieces stingrībai šīm vārpstām jābūt arī pietiekamai vērpes stingrībai. Salīdzinot ar jaudas tipa lokanajām vārpstām, vadības tipa lokanajām vārpstām raksturīgas to konstrukcijas iezīmes, tostarp serdes stieņa klātbūtne, lielāks tinumu slāņu skaits un mazāks stieples diametrs.
Elastīgās vārpstas struktūra
Elastīgās vārpstas parasti sastāv no vairākām sastāvdaļām: stieples elastīgās vārpstas, elastīgās vārpstas savienojuma, šļūtenes un šļūtenes savienojuma.
1. Vadu elastīgā vārpsta
Elastīga stieples vārpsta, kas pazīstama arī kā lokana vārpsta, ir izgatavota no vairākiem kopā savītiem tērauda stieples slāņiem, veidojot apļveida šķērsgriezumu. Katrs slānis sastāv no vairākām vienlaicīgi savītām stieples dzīslām, piešķirot tai struktūru, kas līdzīga daudzdzīslu atsperei. Iekšējais stieples slānis ir uztīts ap serdes stieni, bet blakus esošie slāņi ir uztīti pretējos virzienos. Šo konstrukciju parasti izmanto lauksaimniecības tehnikā.
2.Elastīga vārpstas locītava
Elastīgā vārpstas savienojums ir paredzēts jaudas izejas vārpstas savienošanai ar darba komponentiem. Ir divi savienojuma veidi: fiksētais un bīdāmais. Fiksēto tipu parasti izmanto īsākām elastīgajām vārpstām vai lietojumos, kur lieces rādiuss paliek relatīvi nemainīgs. Turpretī bīdāmo tipu izmanto, ja lieces rādiuss darbības laikā ievērojami mainās, ļaujot lielākai kustībai šļūtenē pielāgoties garuma izmaiņām, šļūtenei liecoties.
3. Šļūtene un šļūtenes savienojums
Šļūtene, ko sauc arī par aizsargapvalku, kalpo, lai aizsargātu stieples elastīgo vārpstu no saskares ar ārējām detaļām, nodrošinot operatora drošību. Turklāt tā var uzglabāt smērvielas un novērst netīrumu iekļūšanu. Darbības laikā šļūtene nodrošina atbalstu, atvieglojot elastīgo vārpstas lietošanu. Jāatzīmē, ka pārraides laikā šļūtene negriežas kopā ar elastīgo vārpstu, kas nodrošina vienmērīgu un efektīvu darbību.
Izpratne par dažādajiem vārpstu veidiem un funkcijām ir ļoti svarīga inženieriem un projektētājiem, lai nodrošinātu optimālu veiktspēju un uzticamību mehāniskajās sistēmās. Izvēloties atbilstošu vārpstas veidu konkrētiem lietojumiem, var uzlabot mašīnu efektivitāti un ilgmūžību. Lai iegūtu plašāku ieskatu mehāniskajos komponentos un to pielietojumā, sekojiet līdzi mūsu jaunākajiem atjauninājumiem!
Publicēšanas laiks: 2024. gada 15. oktobris
