第2章 软 轴
2.1 软轴的结构组成和规格
软轴主要用于两个传动机件的轴线不在同一直线上,或工作时彼此要求有相对运动的空间传动。也适合于受连续振动的场合以缓和冲击。软轴的适用场合如表6-2-1所示,它广泛应用于可移式机械化工具、主轴可调位的机床、混凝土振动器、砂轮机、医疗器械、里程表以及遥控仪等产品的传动系统。
软轴安装简便、结构紧凑、工作适应性较强。适用于高转速、小转矩场合。当转速低、转矩大时,从动端的转速往往不均匀,且扭转刚度也不易保证。
软轴传递功率可达几十千瓦,转速可达20000r/min,最高甚至可达50000r/min。
2.1.1 软轴
一根完整的软轴应该由软轴、软管、软轴接头以及软管接头等几部分组成,如图6-2-1所示。
软轴一般都为钢丝软轴,其结构如图6-2-2所示。它是由几层弹簧钢丝紧绕在一起而成,而每一层又用若干根钢丝卷绕而成。相邻钢丝层的缠绕方向相反。外层钢丝比内层的要选得粗些。当传递转矩时,相邻两层钢丝中的一层趋于绕紧,另一层趋于旋松,使各层钢丝相互压紧。轴的旋转方向应使表层钢丝趋于绕紧为合理。
钢丝软轴有左旋和右旋两种,区别在于不同层数的结构和其缠绕的方向。左旋软轴(指最外层钢丝为向左旋缠绕)在顺时针旋转时可以比在逆时针旋转时传输的转矩高;右旋软轴在逆时针旋转时可以比在顺时针旋转时传输的转矩高。钢丝软轴旋向与运动旋转方向的关系如图6-2-3所示。采用不同的设计,也可以实现在两个旋转方向达到基本相同的负载能力。
图6-2-1 软轴的组成
图6-2-2 钢丝软轴的结构
图6-2-3 钢丝软轴旋向与运动旋转方向的关系
表6-2-1 软轴的适用场合
功率型钢丝软轴外层钢丝直径较大,有的不带芯棒,因而耐磨性和挠性都较好。控制型钢丝软轴都有芯棒,钢丝层数和每层钢丝的根数较多,扭转刚度较大。
此外,还出现了一些新兴的软轴结构型式,如齿条形软轴。齿条形软轴的结构如图6-2-4所示,该软轴的轴心结构与一般软轴结构类似,在最外圈绕有螺旋线,可以与齿轮相啮合。在螺旋线中间加入柔软的毛质材料,可以减小传动时的振动和噪声。该类软轴的传动原理如图6-2-5所示。在该传动中,若以软轴为主动件,软轴可以绕自身轴线转动,从而带动齿轮转动;软轴也可沿轴线方向运动,从而带动齿轮转动。若齿轮为主动件,则可带动软轴沿轴向运动。
图6-2-4 齿条形软轴
图6-2-5 齿条形软轴的传动原理
常用钢丝软轴的规格及尺寸见表6-2-2。
表6-2-2 钢丝软轴规格及尺寸
注:由于目前尚未有软轴统一标准,各厂家生产的规格尺寸不尽相同,设计选用时应以各厂的产品样本为准,表中所列仅是部分产品规格。
2.1.2 软管
软管的作用是保护钢丝软轴,以免与外界零件接触,并保存润滑剂和防止尘垢侵入。工作时软管还起支承作用,使软轴便于操作。常用软管的结构型式与规格尺寸见表6-2-3。
表6-2-3 常用软管的结构型式与规格尺寸
注:由于目前尚未有软管统一标准,各厂家生产的规格尺寸不尽相同,设计选用时应以各厂的产品样本为准,表中所列仅是部分产品规格。
2.1.3 软轴接头
软轴接头用于连接动力输出轴及工作部件。其连接方式分固定式和滑动式两种。固定式多用于软轴较短或工作中弯曲半径变化不大的场合。当工作中弯曲半径变化较大时,滑动式允许软轴在软管内有较大的轴向窜动,以补偿软管弯曲时的长度变化。但弯曲半径不能过小,以防止接头滑出。常用软轴接头结构型式见表6-2-4。常用软轴接头与轴端连接方式见表6-2-5。为便于软轴拆卸检查和润滑,应使软轴接头一端的外径小于软管和软管接头的内径。
表6-2-4 常用软轴接头结构型式
表6-2-5 常用软轴接头与轴端连接方式
2.1.4 软管接头
软管接头是连接传动装置及工作部件的机体,有时也是软轴接头的轴承座。其连接方式分固定式和滑动式两种。软管与软管接头常用的连接方式见表6-2-6。
表6-2-6 常用软管接头型式及连接方式