Lineáris tengelyek: tengelyvégek és rögzítési lehetőségek lineáris tengelyekhez

A lineáris tengelyek vagy vezetőtengelyek mechanikus rendszerekben való rögzítő mechanizmusai gondos tervezést igényelnek. A különböző tengelyvégek különböző rögzítési lehetőségeket tesznek lehetővé. Ez a cikk áttekintést nyújt a rendelkezésre álló tengelyvégekről, és megválaszolja azt a kérdést, hogy mely tengelytartók vagy tengelytartó-opciók állnak rendelkezésre, és hol lehet őket alkalmazni. Ennek részeként részletesen megvizsgáljuk a tengelyek rögzített és lebegő csapágytípusait is.

Mi az a lineáris támasz?

A lineáris tengelyek vagy a vezetőtengelyek rögzítőmechanizmusai precíziós pozicionáló mechanizmusként működnek a mechanikus rendszerekben. A lineáris tengelyek gyakori rögzítési lehetőségei közé tartoznak a végalátétek, a rögzítők vagy a beállítógyűrűk. Számos rögzítési lehetőség használható álló forgatónyomatékú tengelyekhez is, ahol megakadályozzák az axiális mozgást, miközben elnyelik és a gépházban szétoszlatják a tengelyre gyakorolt forgatónyomatékot.

Rögzített és lebegő csapágyak tengelyekhez

Általában két csapágy szükséges a forgótengelyek és tengelyek megtámasztásához. A tágulás lehetővé tétele érdekében a legtöbb esetben a tengelyekhez rögzített lebegőcsapágy használata javasolt. A lebegőcsapágy radiális támasztékként és axiális vezetőként működik a tengelyhez, miközben lehetővé teszi az axiális irányú mozgást. A lebegőcsapággyal szemben egy rögzített csapágy rögzíti a tengelyt axiális irányban. A rögzített csapágy lesz a referenciapont a lebegő csapágy és a rögzített csapágy kombinációjában.

Miért megfelelő a tengelyhez a rögzített csapágyas lebegőcsapágyak kombinációja? Ha például a tengelyt két görgőscsapággyal szerelik fel, ennek a kialakításnak van egy bizonyos holtjátéka. Ez a holtjáték a működés során felhalmozódó hő hatására változik; a tengely kitágul. A lebegőcsapágy ekkor kompenzálja ezeket a távolságkülönbségeket, mivel lehetővé teszi az axiális mozgást. Ez a beszerelt gördülőcsapágyak és a rendszer egészének hosszabb élettartamához vezet.

Különböző csatlakozási lehetőségek lineáris tengelyekhez

A reteszelő illesztés olyan csatlakozás, amely akkor jön létre, amikor az összekapcsolandó komponensek alakjuk alapján összeillenek. Az alak megakadályozza a mozgást. A tengelyekhez például tengelyhornyok használatosak. A rögzítőgyűrűvel kombinálva pontosan pozicionálják a tengelyt tengelyirányban. Az ilyen típusú reteszelés például alkalmas a lineáris mozgások határozott megelőzésére és a kihúzás megelőzésére. A precíziós beállítások azonban nehézkesek. Ezzel szemben a súrlódásos reteszelés olyan érintkező erőt hoz létre, általában csavarokkal vagy bilincsekkel, amely összeköti az adott alkatrészeket egymással. A tengelyek esetében ez például szorítócsavarokkal vagy szorítóhüvelyekkel történik, amelyek nagyon stabil csatlakozást biztosítanak a meghúzás után. Előzetes precíziós beállítás is lehetséges. Ennek megfelelő használat esetén a súrlódásos reteszelés megakadályozhatja a csavarodást is az axiális helyzet rögzítésén kívül.

A súrlódásos reteszek általában a kerületi bilincsek vagy a hernyócsavaros bilincsek. A kerületi bilincs vagy bilincscsatlakozás összenyomja a tengely kerületét, ami a tengelyt a csavarodás és az axiális mozgás ellen rögzíti. Nagyobb nyomaték esetén is megfelelő. A kerületi bilincsek különféle módokon alkalmazhatók. Ez magában foglalja például a kúpos befogóelemeket vagy a félhéjas befogóelemeket. Ezek némelyikén, például a félhéjas szorítócsatlakozáson az aszimmetrikus szerkezet egyenetlen felületi kompressziót és kiegyensúlyozatlan állapotot okozhat.

Ha a tengelyt beállítócsavar rögzíti, a tengelyt a beállítócsavar tartja a helyén. A beállítócsavar meghúzása károsítja a tengely felületét, ami később megnehezítheti a szétszerelést a kis rés miatt. Ez például megelőzhető a tengely összeszerelés előtti pontfúrásával. A beállítócsavarokkal ellátott szorítót csak alacsony nyomatékú, alacsony tengelyirányú terhelésű és alacsony fordulatszámú alkalmazásokban szabad használni. Könnyen és gyorsan össze- és szétszerelhető a nehezen elérhető szerelési helyeken. A komponensek károsítása nélküli biztonságos csatlakozáshoz be kell tartani a beállítócsavar szükséges meghúzási nyomatékát.

Tengelyvégek lineáris tengelyek megtámasztásához

A tengelyvég nem csupán a tengely vége. A tengelyvégek kialakítása jelentősen befolyásolja a tengely beszerelési lehetőségeit, a összeszerelés és az igazítás során mutatott pontosságot, valamint a tengely és a csapágyak, illetve a tengelycsatlakozó vagy a gépház közötti csatlakozás stabilitását. A tengelyvég további alkatrészek illesztőfelületeként is szolgálhat, és a mechanikus energiát gyakran a tengelyvég szállítja vagy disszipálja. A tengelyvégek különböző változataira különböző szabványok vonatkoznak. A hengeres tengelyvégek például a DIN 748 – Hengeres tengelyvégek, méretek, névleges nyomatékok szerint szabványosítottak.

 

Az alábbi táblázat részben áttekintést nyújt a tengelyvégek különböző konfigurációiról és azok rögzítési lehetőségeiről:

A tengelyformák és lehetséges felhasználásuk áttekintése
A tengely geometriai alakja (példa) Részletes kép Lehetséges felhasználások Példák és tulajdonságok a csatlakozásra A kétoldalas rögzítés előnyben részesítendő Csapágytömítés
Lépcsős 1 lépésközzel - a lépcsős tengely rendkívül pontos rögzítést tesz lehetővé az illeszkedésnek köszönhetően
- ütközőként lépcsőzetes az axiális irányú korlátozáshoz
- mindkét axiális irányban rögzíthető a komponenshez csavarozott tengelytartóval vagy ragasztással
- ritkábban használják lineáris tengelyekhez, különben lebegő csapágyként használható
- rögzített csapágy: nyomóillesztés – nyomóillesztés
- lebegő csapágy: lebegő csapágytömítés – laza illesztés
- rögzítésként lehetséges kötés
Lépcsős 2 lépésközzel - a lépcsős tengely rendkívül pontos rögzítést tesz lehetővé az illeszkedésnek köszönhetően
- ütközőként lépcsőzetes az axiális irányú korlátozáshoz
- mindkét axiális irányban rögzíthető a komponenshez csavarozott tengelytartóval vagy ragasztással
- ritkábban használják lineáris tengelyekhez, különben lebegő csapágyként használható
- rögzített csapágy: nyomóillesztés – nyomóillesztés
- lebegő csapágy: lebegő csapágytömítés
- laza illesztés
- rögzítésként lehetséges kötés
Lépcsős menetes csappal az illesztési átmérőben - nagyon pontos felszerelés lehetséges menetes csappal és a csapágypontnál lévő illesztőfurattal
- nagy terhelés esetén is stabil, vízszintesen és hosszú távon is
Rögzített csapágy
Lépcsős menetes furattal, elülső - nagyon pontos rögzítés lehetséges a lépcsős tengelynek köszönhetően, amely szerelvényekkel és menetes furatokkal rendelkezik
- nagy terhelés esetén is stabil, vízszintesen és hosszú távon is
- a tengely átmérője szabadon állítható a furatoknak megfelelően
Rögzített csapágy
Lépcsős gyűrűhoronnyal (álló tengely) - nem használható lineáris tengelyekhez rögzített csapágyként, mivel a biztosítógyűrűk axiális teherbíró képesség szempontjából korlátozottak – nincs csavarodás elleni védelem Lebegő csapágy
Befogófelület, egyoldalas/D-alakú - csavarodás elleni védelem
- hőmérséklet-ingadozás esetén hosszkompenzáció lehetséges
Lebegő csapágy
Belső menet, elülső, dupla - a süllyesztőfurat/szerelőfurat rendkívül pontos felszerelést tesz lehetővé a tengelyre való felszereléssel
- ütköző és reteszelés mindkét axiális irányban lehetséges a komponenssel rendelkező 2 csavaros csatlakozáson keresztül
- csavarodás elleni védelem
- torzióálló véglemez felszerelésére is alkalmas
Rögzített csapágy
Belső hatszög, elülső - a kulcsterület alternatívájaként kritikus telepítési körülmények között
- elülső belső hatszög a könnyebb tengelyrögzítéshez
- többek között a másik tengelyvégen menettel rendelkező tengelyek hajtójaként szolgál
-
Kúpos - elsősorban szerelési segédanyagként (behelyezési segédanyag)
- egyszerűsíti a tömítőgyűrűk vagy lineáris csapágyak felszerelését anélkül, hogy károsítaná azokat
- nem alkalmas a gyakori, lineáris perselyekkel történő beszereléshez. (sérülhet a lineáris persely)
-
Illesztett furat lépcsős menetes furattal, elülső - egy illesztőcsavar vezetőként/középpontként a tengely illesztőfuratával és menetes furatokkal kombinálva rendkívül pontos rögzítést tesz lehetővé.
- nagy terhelés esetén is stabil, vízszintesen és hosszú távon is
Rögzített csapágy
Gyűrűhorony tengelyrögzítő gyűrűhöz - nem alkalmas lineáris tengelyek rögzített csapágyaként, mint az axiális teherbíró képességű biztosítógyűrű
- nincs csavarodás elleni védelem
- használható rögzített csapágyként is a támasztószerkezethez csavarozott tengelytartóval kombinálva.
Lebegő csapágy
Menetes furat, elülső és villáskulcs lapos részei - pontos felszerelés lehetséges az illeszkedés miatt
- axiális irányú reteszelés elülső csavaros csatlakozással
- kulcsfontosságú területek a szűk helyekre történő egyszerű felszereléshez
- kúpos átmenőfurattal a tengelyen; középre állítható a kúpban, és lenyomható
- ha kétségei vannak, ragasztással rögzítse
Rögzített csapágy
Keresztirányú rugóhorony (kulcsnyílás) - pontos felszerelés lehetséges az illeszkedés miatt
- axiális irányú reteszelés kulcsnyíláson keresztül
- csavarodás ellen védett a kulcs miatt
Rögzített csapágy
Csavarkulcs lapos része/szorítófelület – két oldalon lapos, záróhoronnyal és keresztirányú belső menettel az oldalirányú feszítéshez - tengelyek feszítéséhez vagy párhuzamos illesztéséhez Lebegő csapágy
Menetes furat keresztirányban a tengelytartó profilokhoz - lineáris tengely a tengelytartó profilhoz csavarozva Rögzített csapágy
Egyenes tömör tengely - egyszerű forma
- rögzítés tengelytartókkal együtt
Rögzített csapágy
Tömör tengely külső menettel a tengely átmérőjében - egyszerű telepítés
- pontatlanság lehetséges a menettűrések miatt
- ha kétségei vannak, ragasztással rögzítse
Lebegő csapágy/rögzített csapágy
Tömör tengely belső menetes/menetes furattal, elülső - könnyen felszerelhető csavarokkal az átmenő furatoknak köszönhetően
- a felszerelési pozíció kis pontossága
- vízszintes rögzítés kis terhelésű alkalmazásoknál
Rögzített csapágy
Horony az állítócsavarhoz - hernyócsavaros befogás/szorítócsavaros befogás
- a tengelyfelület sérülésének kockázata nélkül
Rögzített csapágy
Lépcsős 2 lépésközzel és menetes csappal - nagyon pontos rögzítés lehetséges a lépcsős tengelynek köszönhetően, amely szerelvényekkel és menetes furatokkal rendelkezik
- a léptetés lehetővé teszi az axiális irány korlátozását
- a tengelyátmérő szabadon változtatható, ha több tengelyt használ azonos furatátmérőjű alaplemezen
- ha kétségei vannak, ragasztással rögzítse
Rögzített csapágy
Elülső menetes furat és keresztfurat - biztonságos az axiális feszítés ellen
- keresztfurat a nehezen elérhető területekhez segédeszközként
- ha kétségei vannak, ragasztással rögzítse
Lebegő csapágy

Megjegyzés: az illusztráció leegyszerűsített. A bal és jobb oldalon különböző végek lehetségesek.

Tengelytámaszok lineáris tengelyek rögzítéséhez

A tengelytámaszok, más néven párnablokkok, egy teljes rendszerben kötik össze a merev tengelyeket, a tengelyeket és más komponenseket. Vízszintes vagy függőleges csapágyakként is működnek a tengelyek és lineáris tengelyek esetében. A nyomó- és húzóerők a tengelyről a tengelytámaszokon keresztül a gépházba vagy az alkalmazás teherviselő szerkezetébe kerülnek. Azonos rögzítési lehetőségek vonatkoznak az üreges tengelyekre. A tartósínes változat a támogatott lineáris tengelyekhez megfelelő szegmenskivágással rendelkező nyitott csapágyak esetében is használható. Ez a támasztósín megakadályozza a tengely megereszkedését azáltal, hogy a tengelyt teljes hosszában megtámasztja.

Alkalmazási példa egy tengelytartóhoz
Alkalmazási példa egy tengelytartóhoz

Az alkalmazás követelményeitől függően különböző tengelytámaszok használhatók. A MISUMI különböző formájú tengelytámaszokat kínál:

  • T-alak: Ez a tengelytámasz függőleges helyzetű. Egy függőleges furattal rendelkező alapból áll a tengely számára, és lehetővé teszi a stabil rögzítést.
  • L-alak: Jobbra hajló forma, amely lehetővé teszi a tengely oldalirányú rögzítését.
  • Blokkalakú: Kockaszerű, robusztus szerkezet, amely nagy stabilitást és terhelhetőséget biztosít.
  • Kerek: Hengeres forma az egyenletes tengelytámasz érdekében.
  • Kerek peremű: Kerek tartókarima a stabil rögzítéshez és a pontos beállításhoz. Megkönnyíti a különböző felületekhez való kapcsolódást.

Az alábbiakban részletesen bemutatunk néhány tengelytámaszt:

Tengelykarimák

A karimás konzolok nagy stabilitást biztosítanak, mivel a karima a tengelyhez van rögzítve. A tengelyperemeket gyakran függőleges löketű alkalmazásokban szerelik fel. A MISUMI-nak lehetősége van a csomag résszorítóval és szorítócsavarral történő konfigurálására. Alacsony profilú, kerek tengelykarima használható, ha a beszerelési hely korlátozott.

A MISUMI hátsó felszerelési opciót kínál a tengelykarimák speciális formájaként. Ebből a célból a tengelykarima hátsó részén egy süllyeszték található a tengely rögzítésére szolgáló hengerfejcsavarhoz. Ehhez a telepítési módszerhez lineáris tengelyre van szükség, amelynek belső menete van az elülső felületén. Ez a fajta rögzítés szükségtelenné teszi a további leszorítást.

Tengelykarima hornyos szorítóval és szorítócsavarral
Tengelykarima hornyos szorítóval és szorítócsavarral
Tengelytartó - Kerek karima hátsó rögzítéshez
Tengelytartó - Kerek karima hátsó rögzítéshez

Beállítógallérok és rögzítőgyűrűk használata tengelytámaszként

A beállítógallérok, más néven szorítógyűrűk alkalmasak a tengelyek rögzítésére, és ütközőként és pozicionáló eszközként is működhetnek. Előre meghatározott helyzetben rögzítik a tengelyt. A beállítógallér bárhol felszerelhető a tengelyre, így nincs szükség tengelyvállra. A rugalmas rögzítés lehetővé teszi a beállítógallérok használatát tengelytámaszként a tengely végén. A MISUMI számos dizájnt kínál:

  • Beállítógallér hernyócsavarral
  • Rögzítőgyűrű hasítékkal
  • Beállítógallér hasítékkal és rögzítőkarral
  • Beállítógallér ékhoronnyal

A kétrészes beállítógallérok középen fel vannak osztva. Két csavar segítségével a héjakat egymáshoz kell szorítani, hogy a tengelyre ható befogóerő létrejöjjön. A kétrészes kialakításnak köszönhetően szűk helyeken is könnyen beszerelhető. Karbantartás közben a beállítógallér könnyen eltávolítható anélkül, hogy a tengelyt el kellene távolítani.

Nagy befogóerő léphet fel, ha a befogógallérokat hasítékkal rögzíti. A pozíció szabadon választható, mivel a rögzítéshez nincs szükség lapos felületre a tengelyen. A hornyolt és a kétrészes beállítógallér egyaránt eloszlatja a befogóerőt a teljes érintkezőfelületen, ami nagy befogóhatást eredményez anélkül, hogy károsítaná a tengely felületét.

Kétrészes állítógyűrű rajza
Kétrészes állítógyűrű rajza

Tengelytámasz a korlátozott felszerelési helyekhez

A tengelytámaszokat nem csak nagy gépekben használják. A tengelyek és tengelytámaszok precíziós gépgyártásban is használhatók, például optikai eszközöknél. A korlátozott helyigényű esetekben a MISUMI különösen kis méretű és alacsony profilú tengelyblokkokat kínál. Ezeken a tengelyblokkokon a szerelőfuratok oldalt találhatók, így szűk helyeken is beszerelhetők. A tengely átmérőjétől függően a kapott tengelymagasság ezért kb. 5 mm.