Tengelyek csoportosítása és típusai

Tengelyek csoportosítása

• A tengelyeket a rájuk ható terhelések típusai alapján csoportosítják
• A hajlított tengelyek nem visznek át forgatónyomatékot. Rövid tengelyeknél kis hajlítónyomaték keletkezik, így a nyírószilárdságot vagy a felületi nyomást kell vizsgálni
• Csavarásra (és hajlításra) igénybevett tengelyek forgatónyomatékot visznek át, és rajtuk csavaró igénybevétel mellett hajlítás is jelentkezik

Tengelyek típusai

• Rögzítettek: Az ábrán látható rögzített tengelyekhez rögzített gépelemek vannak csatlakoztatva
• Forgó tengelyek: A rögzített tengelyekhez hasonlóan, de forognak. A rögzített gépelemek velük együtt forognak
• Rövid tengelyek: Ezek a tengelyek csapszegeknek is nevezhetők, mivel gyakran csapágyakkal csatlakoztatható gépelemek csatlakoznak rajtuk
• Álló tengelyek: Az ilyen tengelyek általában nem keresztmetszetűek, hanem kör keresztmetszetű, és a terhelések felvételére a legmegfelelőbb formának alakítják őket
• Hordtengelyek: Egy fajtája az álló tengelyeknek, melyek más részeket/gépelemeket tartanak meg és támogatnak
• Támasztótengelyek: Egy másik fajtája az álló tengelyeknek, amik más részeket/gépelemeket tartanak meg és támogatnak
• Csőtengelyek: Üreges kialakításúak, könnyűek, így gyakran alkalmazzák szerszámgépeknél
• Bordás tengelyek: Bordák vannak rajtuk, amik nagy csavarónyomaték átvitelére alkalmasak, és az alkatrészek tengelyirányú elmozdítását is lehetővé teszik
• Különleges tengelyek:
  • Forgattyús tengelyek: Egyenes vonalú mozgást forgójá alakítanak
  • Görbített tengelyek: Egyenes vonalú mozgást forgóvá alakítanak
  • Közlőmű tengelyei: Fogaskerekekkel, szíjtárcsákkal kapcsolódnak más részekkel
  • Hajlékony tengelyek: Rugalmas acélból készülnek, kisebb nyomaték átvitelére alkalmasak
  • Csuklós tengelyek: Szögeltérések kiegyenlítésére szolgálnak, és többféleleg különböző kialakítottak (keresztcsuklós, gömbcsuklós)

Tengelyek anyagai

• A tengelyek anyaga a terheléstől függ, de általában 500-600 N/mm² szilárdságú acélból készül
• Ötvözött, cementálható és nemesíthető acélokat nagy terhelés esetén használnak
• Forgattyús tengelyeknél a gömbgrafitos öntöttvas is lehet használható anyag

A tengelyek igénybevétele

• Statikus terhelés: Állandó terhelés, a feszültség az idő függvényében nem változik
• Változó terhelés: Az igénybevételek az idő függvényében változik
  • Szimmetrikus lengő terhelés: A feszültségek az idő függvényében váltakozik pozitív és negatív értékek között. A normál feszültség a legnagyobb húzó és a legnagyobb nyomó feszültség között ingadozik
  • Lüktető terhelés: Az ébredő feszültség csak pozitív vagy csak negatív értékek között változik Pl.: emelők, felvonók kötelei, csavarrugók, laprugók

Tengelyek kifáradása

• A dinamikusan ismétlődő igénybevételek hatására gépelemek töréséhez vezethet
• Kifáradási határfeszültség: A próbatest végtelen ismétlődéskor is elviselhető legnagyobb feszültség
• Erre a határfeszültségre a Wöhler-görbe jellemző
• Fontos a méretezésnél figyelembe venni az ébredő feszültségek folyáshatárt nem léphessék túl, és a szerkezet nagy mértékű maradó alakváltozást nem szenvedhet

Tengely kialakítás csökkentése

• A lépcsős tengelyeknél keresztmetszet-változás csökkenthető nagy sugarú átmenetekkel
• Körbefutó hornyok esetén is nagy sugarú átmeneteket kell kialakítani
• A reteszhornyok veszélyesek, ezért zsugorkötéssel rögzíteni kell a tengelyre
• A furatok méretét a lehető legkisebbre kell készíteni
• A tengely anyagában forgatással készített menetek helyett hengerelt menetek előnyösebbek

Kritikus fordulatszám

• A rugalmasságuk következtében a lengőrendszerben a centrifugális erők és a külső erők hatására fellépő erők nyomatékingadozások gerjeszthetnek
• Gerjesztőhatás lengésszáma megegyezik a forgó tengely sajátfrekvenciájával, rezonanciajelenség lép fel
• A fordulatszám nem szabad a kritikus fordulatszám környezetébe esnie

Táblázatos összefoglalás (részleges)

• A táblázat tengelyek igénybevételének és kialakításának specifikus eseteket mutat be