En Introduktion Till Axlar: Grunderna För Ingenjörer

Som student eller professionell ingenjör kan du bli förvånad över att ta reda på hur viktig den enkla axeln är för hur maskiner och fordon fungerar.

Även om det ser ut som en enkel del, är axeln en viktig del av hur mekanisk kraft skickas till eller från ett hjul.

Axlar används i en mängd olika saker, från bilar och lastbilar till tåg och industrimaskiner.

I det här blogginlägget kommer jag att prata om grunderna för axlar och vad de betyder inom teknik, så att du kan lära dig mer om denna viktiga del.

Så oavsett om du är en erfaren ingenjör eller precis har börjat, fortsätt läsa för att lära dig varför axlar är viktiga och hur de fungerar.

Förstå axlar

Formell definition:

Ett stödelement som bär ett hjul och antingen roterar med hjulet för att överföra mekanisk kraft till eller från det eller låter hjulet rotera fritt på det.

En axel är en bit som håller ett hjul på plats och antingen svänger med hjulet för att skicka eller ta emot mekanisk kraft eller låter hjulet rotera fritt på det.

Axlar är en viktig del av alla maskiner eller fordon med hjul.

Vanliga typer av axlar inkluderar främre, bakre och axeltapp.

Det finns dock många andra typer som används till olika saker, såsom tandemaxlar, döda axlar och styraxlar.

Typer av axlar:

Framaxlar

Vikten av bilens front bärs av framaxeln, som också hjälper till att styra bilen och absorberar stötar orsakade av förändringar i vägytan.

Det används ofta i lastbilar, bussar och vissa fyrhjulsdrivna fordon.

Bakaxlar

Bakaxeln är ansvarig för att skicka kraft till hjulen som rör sig.

Den har två halvor, som kallas halvaxlar. Differentialen förbinder de två halvorna.

De flesta bakaxlar är "live", vilket innebär att de svänger med fordonets hjul.

Men inte alla bakaxlar är spänningsförande axlar.

Vissa bilar har oberoende bakre fjädring, som använder halvaxlar och andra delar för att skicka kraft till hjulen.

Axlar

Spindelaxeln är en kort axel som inte går tvärs över fordonets bredd.

Den används på cyklar, motorcyklar och vissa små släpvagnar som har fjädringssystem som fungerar på egen hand.

Andra typer av axlar

Det finns många andra typer av axlar som används för olika saker, som tandemaxlar, döda axlar och axlar som styr.

Tunga lastbilar och släpvagnar använder tandemaxlar för att sprida vikten över ett större område.

Döda axlar är axlar som inte rör sig och används för att stödja lasten mer eller se till att vikten fördelas jämnt.

Styraxlar används för att ge ett släp eller annat fordon som inte kan vända sina egna hjul möjligheten att göra det.

Komponenter i en axel

Kullager är det som gör att hjulen kan snurra runt en axel som är fäst på en bil.

De hjälper till att minska friktionen och förhindra att axeln och hjulet slits ut för snabbt.

Beroende på vad de används till kan axlar tillverkas av bland annat stål eller aluminiumlegeringar.

På grund av sin höga hållfasthet och låga vikt används kolfiberaxlar även i vissa högpresterande applikationer.

Mekanisk fördel med ett hjul och en axel

Den mekaniska fördelen med ett hjul och en axel är förhållandet mellan avståndet från centrum av hjulet till centrum av axeln (hjulradien) och avståndet från kraften som appliceras på hjulet till mitten av axeln (axelradien) ).

Det har inget med vridmoment eller rotationsmoment att göra.

Ett hjul och en axels mekaniska fördel är hur mycket maskinen ändrar kraften som går in i den.

Detta är lika med förhållandet mellan kraften som går ut och kraften som går in.

Att välja rätt axel

Vilken typ av axel ett fordon behöver beror på saker som dess tekniska behov och hur mycket kraft det gör.

Vilken typ av axel som används beror på ett antal saker, som fordonets vikt, hur det kommer att användas, terrängen och hur mycket vridmoment eller kraft som behövs.

Axlar kan tillverkas av stål, aluminium eller till och med kolfiber, beroende på vad de används till och vilka egenskaper som behövs.

Sammanfattningsvis behöver du känna till de olika typerna av axlar och deras delar för att välja rätt typ av axel för ett visst jobb.

Vilken typ av axel som ska användas beror på en rad saker, som tekniska behov och hur mycket kraft som görs.

Axlar är en viktig del av alla fordon eller maskiner med hjul.

Att välja rätt axlar och hålla dem i gott skick kan hjälpa till att säkerställa att dessa system fungerar säkert och effektivt.

Tips: Slå på bildtextknappen om du behöver den. Välj "automatisk översättning" i inställningsknappen om du inte är bekant med det engelska språket (eller den indiska accenten). Du kan behöva klicka på språket för videon först innan ditt favoritspråk blir tillgängligt för översättning.

Axelmekanik

En axel är en axel som flyttar mekanisk kraft från en del av en maskin till en annan.

CV-axeln, som står för "constant velocity axel", är en axel som hjälper kraften att komma till hjulen även när de svänger i samma hastighet.

Det används mest på bilar med framhjulsdrift, men det finns även på bilar med fyrhjulsdrift och vissa bilar med bakhjulsdrift.

CV-axlar är gjorda med CV-leder, vilket gör att transmissionen kan driva framhjulen smidigt och tillförlitligt.

Detta möjliggörs av lager som gör att lederna kan röra sig på olika sätt.

CV-axel vs vanlig axel

CV-axlar skiljer sig från vanliga axlar i hur de fungerar och hur de är tillverkade.

Även om nästan varje axel gör samma sak, fungerar de på väldigt olika sätt.

En vanlig axel förbinder två axlar som svänger men stannar på samma plats.

Däremot förbinder en CV-led två olika roterande axlar som måste kunna röra sig och böjas för att hålla dessa två axlar sammankopplade.

CV-axel Tecken på slitage

Det finns några sätt att se om en CV-axel är dålig och behöver bytas ut.

För det mesta kommer en dålig CV-axel att göra ett klickande ljud när du svänger, vilket betyder att det är problem med den yttre CV-leden.

Ett annat tecken på dålig CV-axel är att köra med vibrationer som blir värre ju fortare.

Om axeln på din CV-axel är böjd kan du börja känna en vibration under körning.

Fett på insidan eller kanten av däcken är ett tredje tecken på en dålig CV-axel.

Det betyder att en eller båda stövlarna har misslyckats och måste bytas ut.

En dålig vibration efter att ha träffat något som ett potthål eller trottoarkant är ett fjärde tecken på en dålig CV-axel.

Detta kan innebära att axeln är böjd.

Om någon av dessa saker händer är det dags att ta en professionell titt på din bil för att se om den behöver åtgärdas.

Maximera axeleffektiviteten

Med hjälp av ekvationen v = rω kan du räkna ut den maximala hastigheten för en punkt på utsidan av ett hjul i förhållande till dess avstånd från axeln.

Här är v punktens linjära hastighet, r är det radiella avståndet från axeln och ω är hjulets vinkelhastighet.

Denna ekvation visar att det radiella avståndet och vinkelhastigheten är direkt relaterade till den linjära hastigheten.

Den punkt på hjulet som är längst bort från rotationscentrum har högst hastighet.

Detta kan vara vilken punkt som helst på hjulet, beroende på hur det är format och åt vilket håll det rör sig.

När ett hjul rullar utan att slira rör sig punkten där det nuddar marken med samma hastighet som fordonet.

Hjulets vinkelhastighet är lika med förhållandet mellan fordonets hastighet och hjulets radie.

Vinkelrörelsen hos ett hjul när det stannar är inte direkt relaterad till dess linjära rörelse.

Den linjära rörelsen beror på hastigheten och hur lång tid det tar att stanna, liksom andra saker som friktion och fordonets vikt.

Användningsfall

Axlar är viktiga delar av ett brett utbud av maskiner och fordon, och varje applikation har sina egna designkrav för att se till att de fungerar rätt.

Använd i:	Beskrivning:
Bil	I bilbranschen är axlarna väldigt viktiga eftersom de stödjer bilens vikt och skickar kraft från motorn till hjulen. Spännande axlar och oberoende axlar är de två huvudtyperna av axlar som används i bilar. De flesta bakhjulsdrivna bilar har spänningsförande axlar, som består av en enda axel som skickar kraft till båda hjulen. Framhjulsdrivna bilar har å andra sidan oberoende axlar, som låter varje hjul röra sig oberoende. Detta gör körningen och hanteringen bättre.
Tung utrustning	Tung utrustning som bulldozers, kranar och grävmaskiner behöver också axlar. Axlar stöder den tunga vikten hos dessa maskiner och ger dem kraften de behöver för att röra sig. Spännande axlar används ofta för att skicka kraft till hjulen på tung utrustning. Andra funktioner, som differentialspärrar, kan hjälpa till att förbättra greppet i ojämn terräng.
Maskiner för jordbruk	Axlar stöder vikten av jordbruksmaskiner som traktorer och skördetröskor och skickar kraft till hjulen. Dessa maskiner behöver axlar som är tillräckligt starka och hållbara för att klara den tuffa terrängen och tunga belastningar som följer med jordbruket.
Ta sig runt med tåg	Axlar är viktiga delar av järnvägstransporter eftersom de stödjer hjulen och skickar kraft till tåget så att det kan röra sig. Rälsaxlar är vanligtvis gjorda av höghållfast stål och måste klara tågets höga hastigheter och tunga belastningar.
Maskiner för industrin	Axlar används i mycket industriell utrustning, som transportörer, kranar och gruvverktyg. För att dessa maskiner ska kunna röra sig behöver de kraftiga axlar som kan hålla utrustningens vikt och överföra kraft på ett tillförlitligt sätt.

Slutsats

När vi avslutar det här snacket om axlar är det viktigt att komma ihåg hur viktiga de är i ingenjörsvärlden.

Från det första hjulet till de bilar vi kör varje dag har axlarna varit en viktig del av hur transporter och maskiner har förändrats över tid.

Även om axlar är viktiga förbises de ofta och man tänker inte så mycket på hur de fungerar eller hur de är tillverkade.

Men som ingenjörsstudent eller ingenjör är det viktigt att veta hur viktig denna enkla men viktiga del är.

När du lär dig mer om teknik, kom ihåg att även den minsta delen kan göra stor skillnad i hur en maskin eller ett fordon fungerar.

Så nästa gång du kör bil eller använder maskiner, tänk på axlarna som gör det hela möjligt.