Подшипники с цапфой - это очень специализированные подшипниковые механизмы. Иногда не только вал должен вращаться, но и узел, соединенный с валом, также должен вращаться. В других случаях вал должен свободно перемещаться круговыми движениями. Ваш плечевой сустав - это цапфа. Это шарнирный узел, позволяющий вашей руке свободно вращаться, но при этом быть надежно закрепленным. Инженеры смотрят на требования к движению и проектируют цапфовые подшипники для выполнения этой задачи.
Размещение координат
Чтобы визуализировать, где размещается цапфа, нарисуйте на листе бумаги большой знак «плюс» (+). Обозначьте горизонтальную линию «X» и вертикальную линию «Y». Там, где линии пересекаются, визуализируйте линию, идущую прямо от бумаги. Это ось «Z». В месте пересечения всех трех линий и размещается цапфа. Вал или несколько валов проходят через опорный подшипник. Подшипники с цапфой обычно представляют собой не одну деталь, а целую сборку, которая надежно удерживает валы, но при этом позволяет валам свободно вращаться или качаться.
Конструкции цапфовых подшипников
Сначала инженер смотрит на требования к перемещению вала. Эти валы, возможно, придется вращать, но также они могут качаться из стороны в сторону или вверх и вниз в пространстве координат X -Y-Z. Подшипники с цапфой могут поддерживать несколько валов, каждый из которых имеет свои уникальные движения. Спроектировать узел цапфы подшипника непросто. Инженеры полагаются на программы автоматизированного проектирования (САПР), которые помогают им с чертежами.
Использует
Обычно узел цапфового подшипника используется для гребного винта с переменным шагом. Пропеллер должен вращаться, но угол лопастей должен быть изменен во время вращения винта. Основание каждого лезвия имеет стержень. Вал лезвия сцепляется с цапфой. Посредством сложной серии рычагов и шестерен вал лезвия вращается в цапфе, в то время как другая часть подшипника поддерживает основной вращающийся вал. Инжиниринговая компания Andritz AG из Граца, Австрия, разработала такой подшипник для морских гребных винтов.
Проблемы со стрессом
Поскольку валы качаются, раскачиваются и вращаются в одной централизованной точке, на цапфовой подшипник приходится большая нагрузка. В цапфе гребного винта вся сила тяги пропеллера приходится на главный вал. Пока пропеллер вращается и тянет, центробежная сила пытается оторвать лопасти от ступицы. В сельскохозяйственном оборудовании вращающийся вал вращает лезвие румпеля, но весь держатель лезвия должен качаться вверх и вниз для учета различных ландшафтов. При проектировании цапфового подшипника инженеры учитывают уровни напряжений, чтобы они не развалились во время использования.