La réponse courte : l'alésage d'un arbre enlèvebien plus de poids que de force. Retirez un alésage de la moitié du diamètre extérieur et vous perdez un quart du poids mais seulement environ six pour cent de la rigidité en torsion. Ce commerce est la raison pour laquelle les arbres creux existent, et c'est en comprenant cela que vous décidez.
Choisir entre unarbre moteur solideet unarbre moteur creuxest généralement présenté comme fort contre léger. Ce cadre est erroné et conduit les gens à sur-construire. Le véritable échange se situe entre le coût de fabrication d’un côté et le poids, l’inertie et la fonction de l’autre. La force y entre à peine, une fois qu’on regarde les chiffres.
La rigidité en torsion provient du matériau extérieur. L'acier situé près du centre d'un arbre ne contribue presque en rien à la résistance à la torsion, car il se trouve dans un rayon minuscule. Mais il pèse toujours ce qu'il pèse. Retirez-le et vous perdez de la masse tout en gardant presque toute la force.
L’effet n’est pas linéaire et cela surprend. La rigidité diminue avec la quatrième puissance du diamètre d'alésage, tandis que le poids diminue avec la deuxième puissance. Un alésage modeste est donc presque gratuit.
| Alésage, en proportion du diamètre extérieur | Poids supprimé | Rigidité en torsion perdue |
|---|---|---|
| 40 pour cent | 16 pour cent | Environ 2,6 pour cent |
| 50 pour cent | 25 pour cent | Environ 6,3 pour cent |
| 60 pour cent | 36 pour cent | Environ 13 pour cent |
| 70 pour cent | 49 pour cent | Environ 24 pour cent |
| Géométrie uniquement, pour une section ronde uniforme. Les véritables arbres comportent également des marches, des cannelures et des élévateurs de contrainte qui modifient l'image. | ||
Relisez la ligne des 50 pour cent. Un quart de la masse a disparu et l'arbre est toujours rigide à 94 % en torsion. Pour un moteur qui accélère et décélère constamment, c'est une très bonne affaire, car la masse que vous avez supprimée était une masse en rotation.
La flexion est une autre histoire que la torsion, tout comme le flambage. Une paroi mince peut également devenir locale, se bosseler ou s'effondrer lors d'un ajustement serré. Au-delà de 60 pour cent environ, les rendements chutent rapidement et les risques augmentent. C'est pourquoi les arbres creux de production se situent dans une bande raisonnable plutôt qu'au maximum théorique.
Une barre plus longue est meilleure
Les moteurs d’appareils électroménagers, les ventilateurs, les pompes, les convoyeurs et les entraînements industriels généraux sont presque tous solides, et à juste titre.
Les moteurs de traction EV, les joints de robots, les broches à grande vitesse et les équipements semi-conducteurs se trouvent ici. LeGuide d'arbre de rotor EVcouvre ce cas en profondeur.
Creux n’est pas une chose. La géométrie de l'alésage suit la fonction de l'alésage.
| Type d'alésage | Ce que ça fait | Utilisation typique |
|---|---|---|
| Traversant | Ouvert de bout en bout | Flux de liquide de refroidissement, acheminement des câbles, un deuxième arbre concentrique |
| Trou borgne | Je m'ennuie d'un seul bout | Réduction du poids tout en gardant une extrémité solide pour une fonction d'entraînement |
| Alésage conique | Siège interne en forme de cône | Localisation et serrage d'une pièce d'accouplement à l'intérieur de l'arbre |
L’écart de prix entre le plein et le creux n’est pas dû à une simple opération de perçage supplémentaire. Quatre choses deviennent plus difficiles et chacune ajoute des coûts.
L'alésage doit être concentrique à l'extérieur.Un alésage qui erre laisse un mur inégal. Une paroi inégale signifie une masse inégale, et une masse inégale signifie que l'arbre ne s'équilibrera pas. Sur un arbre long, maintenir cette concentricité est la partie la plus difficile du travail.
Les forages profonds sont lents.L'évacuation des copeaux et la déviation de l'outil s'aggravent avec la profondeur. Un alésage profond et précis n’est pas une opération rapide.
Les parois minces bougent.Une pièce creuse se déforme davantage lors du traitement thermique et se serre différemment lors du meulage. Il doit être tenu doucement et soigneusement meulé.
L’équilibre compte davantage.Étant donné que les arbres creux fonctionnent généralement dans des applications à grande vitesse, ils sont équilibrés à un niveau plus serré, ce qui constitue une opération supplémentaire nécessitant sa propre inspection.
Demandez comment la concentricité de l'alésage est maintenue et vérifiée, et pas seulement quelle est la tolérance de l'alésage. N'importe quel atelier peut percer un trou sur mesure. Maintenir ce trou fidèle au diamètre extérieur le long d'un arbre de 600 mm est ce qui différencie un fabricant d'arbres d'un atelier d'usinage. L'itinéraire complet du processus est couvert dans leprocédure pas à pas d'usinage.
Les arbres pleins couvrent toute la gamme des caractéristiques d'entraînement :lisse, rainure de clavette, canneléetfait un pas, avec des diamètres de travail jusqu'à g6 ou h6 et un faux-rond de face de marche inférieur à 0,02 mm.
Les arbres creux sont usinés dans ces limites :
| Paramètre | Gamme |
|---|---|
| Diamètre extérieur de l'arbre | φ8 à 130 mm |
| Diamètre d'alésage | 3 à 50 mm, personnalisable |
| Longueur | 100 à 2000 mm |
| Profondeur du trou borgne | 5 à 150 mm |
| Concentricité, TIR | ≤0,01 mm, généralement 0,005 mm |
| Dureté | 28 à 58 HRC, généralement 42 à 48 |
| Résistance à la traction | Pas moins de 600 MPa |
| Matériels | Alliage 4140 et 4340, acier inoxydable 303, 304 et 416 |
Traiter le creux comme une dégradation de la force.Ce n’est pas le cas, et le tableau ci-dessus montre pourquoi. Rejeter un arbre creux pour des raisons de résistance signifie généralement payer pour la masse en rotation, le moteur doit alors accélérer toute la journée.
Percer un puits qui n'avait aucune raison de s'ennuyer.L'erreur inverse. Sur un appareil à vitesse constante ou un moteur de pompe, une faible inertie n’apporte rien. L'alésage ajoute des coûts et ne rapporte rien, car l'arbre ne change jamais de vitesse assez rapidement pour en prendre soin.
Spécifier l'alésage avant le devoir.Une taille d'alésage copiée à partir d'une autre conception est une supposition. L'épaisseur de la paroi doit être définie par le couple que l'arbre supporte réellement et par ce qui doit rentrer à l'intérieur, et non par ce qu'un dessin précédent a utilisé.
Si aucun de ceux-ci ne le règle, passez par défaut à solide. Hollow devrait gagner pour une raison, pas par préférence.
Un arbre creux est-il plus faible qu’un arbre plein ?
Seulement légèrement, pour le même diamètre extérieur. Un alésage à la moitié du diamètre extérieur supprime environ 25 pour cent du poids mais seulement environ 6 pour cent de la rigidité en torsion, car le matériau proche du centre contribue très peu à la résistance à la torsion. La force est rarement une raison pour rejeter un arbre creux.
Pourquoi un arbre creux est-il plus cher ?
L'alésage doit rester concentrique à l'extérieur sur toute la longueur, l'alésage profond est lent, les parois minces se déforment davantage lors du traitement thermique et du meulage, et les arbres creux nécessitent généralement un équilibrage plus serré. Ces quatre facteurs, et non le forage lui-même, déterminent le prix.
Quelle est la différence entre un arbre traversant et un arbre borgne ?
Un trou traversant est ouvert aux deux extrémités, de sorte que le liquide de refroidissement, le câble ou un autre arbre peut passer à travers. Un trou borgne est percé à une extrémité seulement, ce qui réduit le poids tout en laissant l'autre extrémité solide pour une rainure de clavette, une cannelure ou un filetage.
Quelle peut être la taille de l'alésage ?
En pratique, jusqu'à environ 60 % du diamètre extérieur pour la plupart des arbres de moteur. Au-delà, la perte de rigidité s'accélère et la paroi fine devient vulnérable lors des ajustements serrés et lors du traitement thermique. Guanshuo usine des alésages de 3 à 50 mm dans des arbres de φ8 à 130 mm.
Envoyez le devoir et ce qui doit passer par le puits, le cas échéant. Guanshuo construit en interne des arbres pleins et creux et vous indiquera celui que votre application justifie réellement.
Demander un devis Ou contactez l'équipe aupage de contact.
