Alberisono componenti critici nei sistemi meccanici, fungendo da spina dorsale che supporta tutti gli elementi di trasmissione trasmettendo la coppia e i momenti flettenti dei cuscinetti. La progettazione di un albero non deve concentrarsi solo sulle sue caratteristiche individuali ma anche considerare la sua integrazione con la struttura complessiva del sistema di alberi. A seconda del tipo di carico sperimentato durante il movimento e la trasmissione di potenza, gli alberi possono essere classificati in mandrini, alberi motore e alberi rotanti. Possono anche essere classificati in base alla forma dell'asse in alberi diritti, alberi eccentrici, alberi a gomiti e alberi flessibili.
Mandrini
1.Mandrino fisso
Questo tipo di mandrino sopporta momenti flettenti solo restando fermo. La sua struttura semplice e la buona rigidità lo rendono ideale per applicazioni come gli assali delle biciclette.
2.Mandrino rotante
A differenza dei mandrini fissi, i mandrini rotanti sopportano anche momenti flettenti durante il movimento. Si trovano comunemente negli assi delle ruote dei treni.
Albero motore
Gli alberi di trasmissione sono progettati per trasmettere la coppia e sono generalmente più lunghi a causa delle elevate velocità di rotazione. Per evitare forti vibrazioni causate dalle forze centrifughe, la massa dell'albero motore è distribuita uniformemente lungo la sua circonferenza. I moderni alberi di trasmissione utilizzano spesso design cavi, che forniscono velocità critiche più elevate rispetto agli alberi pieni, rendendoli più sicuri ed efficienti in termini di materiali. Ad esempio, gli alberi motore delle automobili sono solitamente realizzati con piastre di acciaio di spessore uniforme, mentre i veicoli pesanti utilizzano spesso tubi di acciaio senza saldatura.
Albero rotante
Gli alberi rotanti sono unici in quanto sopportano sia momenti flettenti che torsionali, rendendoli uno dei componenti più comuni nelle apparecchiature meccaniche.
Albero dritto
Gli alberi diritti hanno un asse lineare e possono essere classificati in alberi ottici e a gradini. Gli shat diritti sono generalmente sporchi, ma possono essere progettati per essere cavi per ridurre il peso mantenendo rigidità e stabilità torsionale.
1. Albero ottico
Semplici nella forma e facili da produrre, questi alberi vengono utilizzati principalmente per la trasmissione.
2.Albero a gradini
Un albero con sezione trasversale longitudinale a gradini viene definito albero a gradini. Questo design facilita l'installazione e il posizionamento dei componenti, portando a una distribuzione del carico più efficiente. Sebbene la sua forma assomigli a quella di una trave con forza uniforme, ha più punti di concentrazione dello stress. Grazie a queste caratteristiche, gli alberi a gradini sono ampiamente utilizzati in varie applicazioni di trasmissione.
3.Albero a camme
L'albero a camme è un componente critico nei motori a pistoni. Nei motori a quattro tempi, l'albero a camme funziona generalmente a metà della velocità dell'albero motore, ma mantiene comunque un'elevata velocità di rotazione e deve sopportare una coppia significativa. Di conseguenza, il design dell'albero a camme impone requisiti rigorosi in termini di resistenza e capacità di supporto.
Gli alberi a camme sono generalmente realizzati in ghisa specializzata, sebbene alcuni siano realizzati con materiali forgiati per una maggiore durata. Il design dell'albero a camme gioca un ruolo fondamentale nell'architettura complessiva del motore.
4.Albero scanalato
Gli alberi scanalati prendono il nome dal loro aspetto distintivo, caratterizzato da una sede per chiavetta longitudinale sulla loro superficie. Queste sedi per chiavetta consentono ai componenti rotanti montati sull'albero di mantenere la rotazione sincronizzata. Oltre a questa capacità di rotazione, gli alberi scanalati consentono anche il movimento assiale, con alcuni progetti che incorporano meccanismi di bloccaggio affidabili per applicazioni nei sistemi di frenatura e sterzo.
Un'altra variante è l'asta telescopica, composta da tubi interni ed esterni. Il tubo esterno ha denti interni, mentre il tubo interno ha denti esterni, consentendo loro di adattarsi perfettamente. Questo design non solo trasmette la coppia rotazionale ma fornisce anche la capacità di estendersi e contrarsi in lunghezza, rendendolo ideale per l'uso nei meccanismi di cambio delle marce.
5.Albero dell'ingranaggio
Quando la distanza dal cerchio dedendum di un ingranaggio al fondo della chiavetta è minima, l'ingranaggio e l'albero sono integrati in una singola unità, nota come albero dell'ingranaggio. Questo componente meccanico supporta le parti rotanti e lavora insieme ad esse per trasmettere movimento, coppia o momenti flettenti.
6.Albero a vite senza fine
Un albero a vite senza fine è tipicamente costruito come una singola unità che integra sia la vite senza fine che l'albero.
7. Albero cavo
Un albero progettato con un centro cavo è noto come albero cavo. Durante la trasmissione della coppia, lo strato esterno di un albero cavo subisce la massima sollecitazione di taglio, consentendo un utilizzo più efficiente dei materiali. In condizioni in cui il momento flettente degli alberi cavi e pieni è uguale, gli alberi cavi riducono significativamente il peso senza compromettere le prestazioni.
Albero a gomiti
Un albero motore è un componente critico in un motore, generalmente realizzato in acciaio strutturale al carbonio o ferro duttile. Presenta due sezioni chiave: il perno principale e il perno della biella. Il perno principale è montato sul blocco motore, mentre il perno della biella si collega all'estremità grande della biella. L'estremità piccola della biella è collegata al pistone del cilindro, formando un classico meccanismo manovella-cursore.
Albero eccentrico
Un albero eccentrico è definito come un albero con un asse non allineato con il proprio centro. A differenza degli alberi ordinari, che facilitano principalmente la rotazione dei componenti, gli alberi eccentrici sono in grado di trasmettere sia la velocità che la rivoluzione. Per regolare l'interasse tra gli alberi, gli alberi eccentrici vengono comunemente utilizzati nei meccanismi di collegamento planare, come i sistemi di trasmissione a cinghia trapezoidale.
Albero flessibile
Gli alberi flessibili sono progettati principalmente per trasmettere coppia e movimento. Grazie alla loro rigidità alla flessione significativamente inferiore rispetto alla rigidità torsionale, gli alberi flessibili possono facilmente aggirare vari ostacoli, consentendo la trasmissione a lunga distanza tra la potenza primaria e la macchina operatrice.
Questi alberi facilitano il trasferimento del movimento tra due assi che hanno movimento relativo senza la necessità di ulteriori dispositivi di trasmissione intermedi, rendendoli ideali per applicazioni a lunga distanza. Il loro design semplice e il basso costo contribuiscono alla loro popolarità in vari sistemi meccanici. Inoltre, gli alberi flessibili aiutano ad assorbire urti e vibrazioni, migliorando le prestazioni generali.
Le applicazioni comuni includono utensili elettrici portatili, alcuni sistemi di trasmissione in macchine utensili, contachilometri e dispositivi di controllo remoto.
1. Albero flessibile di tipo Power
Gli alberi flessibili di tipo Power sono dotati di un collegamento fisso all'estremità del giunto dell'albero morbido, dotato di un manicotto scorrevole all'interno del giunto del tubo. Questi alberi sono progettati principalmente per la trasmissione della coppia. Un requisito fondamentale per gli alberi flessibili di potenza è una sufficiente rigidità torsionale. Tipicamente, questi alberi includono meccanismi anti-inversione per garantire la trasmissione unidirezionale. Lo strato esterno è costruito con un filo di acciaio di diametro maggiore e alcuni modelli non includono un'asta centrale, migliorando sia la resistenza all'usura che la flessibilità.
2. Albero flessibile di tipo controllo
Gli alberi flessibili di tipo controllo sono progettati principalmente per la trasmissione del movimento. La coppia trasmessa viene utilizzata principalmente per superare la coppia di attrito generata tra l'albero flessibile del filo e il tubo. Oltre ad avere una bassa rigidità alla flessione, questi alberi devono possedere anche una sufficiente rigidità torsionale. Rispetto agli alberi flessibili di potenza, gli alberi flessibili di controllo si caratterizzano per le loro caratteristiche strutturali, che includono la presenza di un'asta centrale, un numero maggiore di strati di avvolgimento e diametri di filo inferiori.
Struttura dell'albero flessibile
Gli alberi flessibili sono generalmente costituiti da diversi componenti: albero flessibile in filo, giunto dell'albero flessibile, tubo flessibile e giunto del tubo flessibile.
1. Albero flessibile a filo
Un albero flessibile in filo, noto anche come albero flessibile, è costruito da più strati di filo di acciaio avvolti insieme, formando una sezione trasversale circolare. Ogni strato è costituito da diversi fili di filo avvolti contemporaneamente, conferendogli una struttura simile a una molla a più fili. Lo strato più interno di filo è avvolto attorno a un'asta centrale, con gli strati adiacenti avvolti in direzioni opposte. Questo design è comunemente usato nelle macchine agricole.
2. Giunto albero flessibile
Il giunto dell'albero flessibile è progettato per collegare l'albero di uscita della potenza ai componenti di lavoro. Esistono due tipologie di collegamento: fisso e scorrevole. Il tipo fisso viene generalmente utilizzato per alberi flessibili più corti o in applicazioni in cui il raggio di curvatura rimane relativamente costante. Al contrario, il tipo scorrevole viene utilizzato quando il raggio di curvatura varia in modo significativo durante il funzionamento, consentendo un maggiore movimento all'interno del tubo per adattarsi alle variazioni di lunghezza man mano che il tubo si piega.
3. Tubo e giunto per tubo flessibile
Il tubo, detto anche guaina protettiva, serve a salvaguardare l'albero flessibile del filo dal contatto con componenti esterni, garantendo la sicurezza dell'operatore. Inoltre, può immagazzinare lubrificanti e impedire l'ingresso di sporco. Durante il funzionamento, il tubo fornisce supporto, rendendo l'albero flessibile più facile da maneggiare. In particolare, il tubo non ruota con l'albero flessibile durante la trasmissione, consentendo un funzionamento regolare ed efficiente.
Comprendere i vari tipi e funzioni degli alberi è fondamentale per ingegneri e progettisti per garantire prestazioni e affidabilità ottimali nei sistemi meccanici. Selezionando il tipo di albero appropriato per applicazioni specifiche, è possibile migliorare l'efficienza e la longevità dei macchinari. Per ulteriori approfondimenti sui componenti meccanici e sulle loro applicazioni, rimanete sintonizzati per i nostri ultimi aggiornamenti!
Orario di pubblicazione: 15 ottobre 2024
