Zapfenlager sind sehr spezielle Lagermechanismen. Manchmal muss sich nicht nur eine Welle drehen, sondern auch die mit der Welle verbundene Baugruppe. In anderen Fällen muss sich die Welle in Kreisbewegungen frei bewegen können. Ihr Schultergelenk ist ein Zapfenlager. Es handelt sich um eine Kugel-und-Sockel-Baugruppe, die es Ihrem Arm ermöglicht, sich frei zu drehen, aber dennoch fest angebracht. Ingenieure betrachten die Anforderungen der Bewegungsanforderungen und konstruieren Zapfenlager, um die Aufgabe zu erfüllen.
Koordinatenplatzierung
Um zu visualisieren, wo ein Drehzapfenlager platziert ist, zeichnen Sie ein großes Pluszeichen (+) auf ein Blatt Papier. Beschriften Sie die horizontale Linie mit "X" und die vertikale Linie mit "Y". Stellen Sie sich dort, wo sich die Linien schneiden, eine Linie vor, die gerade aus dem Papier kommt. Dies ist die "Z"-Achse. Wo sich alle drei Linien treffen, ist das Zapfenlager platziert. Eine Welle oder eine Reihe von Wellen verlaufen durch das Zapfenlager. Trunnion-Lager sind in der Regel nicht nur ein Stück, sondern eine ganze Baugruppe, die die Wellen festhält, die Wellen jedoch frei drehen oder schwingen lassen.
Zapfenlagerausführungen
Zunächst betrachtet ein Ingenieur die Anforderungen an die Wellenbewegung. Diese Wellen müssen sich möglicherweise drehen, müssen aber auch von einer Seite zur anderen oder auf und ab durch den X-Y-Z-Koordinatenraum schwingen. Drehzapfenlager müssen möglicherweise mehrere Wellen tragen, von denen jede ihre eigenen einzigartigen Bewegungen hat. Das Entwerfen einer Zapfenlagerbaugruppe ist nicht einfach. Ingenieure verlassen sich auf Computer Aided Design (CAD)-Programme, um sie bei den Zeichnungen zu unterstützen.
Verwendet
Eine übliche Verwendung einer Zapfenlageranordnung ist ein Propeller mit variabler Steigung. Der Propeller muss sich drehen, aber der Winkel der Blätter muss während des Drehens des Propellers geändert werden. Die Basis jeder Klinge hat einen Schaft. Die Messerwelle verzahnt sich mit dem Zapfenlager. Durch eine komplexe Reihe von Hebeln und Zahnrädern dreht sich die Messerwelle im Zapfenlager, während ein anderer Teil des Lagers die Hauptdrehwelle trägt. Das Ingenieurbüro Andritz AG, Graz, Österreich, hat ein solches Lager für Schiffspropeller entwickelt.
Stressprobleme
Da die Wellen an einem zentralen Punkt schwingen, schwanken und drehen, wird das Zapfenlager stark belastet. Bei einem Propellerzapfenlager liegt die gesamte Zugkraft des Propellers auf der Hauptwelle. Während sich der Propeller dreht und zieht, versucht die Zentrifugalkraft, die Blätter von der Nabe abzureißen. Bei einem landwirtschaftlichen Gerät dreht die sich drehende Welle ein Deichselmesser, aber der gesamte Messerträger muss auf und ab schwingen, um verschiedenen Geländeverhältnissen Rechnung zu tragen. Ingenieure berücksichtigen bei der Konstruktion eines Zapfenlagers die Belastungsstufen, damit es während des Gebrauchs nicht auseinanderbricht.