अक्ष क्या है?
शाफ्ट मूल रूप से किसी भी मशीन का घूमने वाला हिस्सा होता है, जिसमें एक गोलाकार क्रॉस-सेक्शन होता है, जिसका उपयोग बिजली को एक हिस्से से दूसरे हिस्से तक या बिजली पैदा करने वाली मशीन से बिजली अवशोषित करने वाली मशीन तक संचारित करने के लिए किया जाता है। बिजली संचारित करने के लिए शाफ्ट का एक सिरा बिजली स्रोत से और दूसरा सिरा मशीन से जुड़ा होता है। शाफ्ट इच्छानुसार ठोस या खोखले हो सकते हैं, खोखले शाफ्ट वजन कम करने और लाभ प्रदान करने में मदद करते हैं।
अक्ष का सामान्य विवरण
शाफ्ट मशीनों में प्रयुक्त होने वाले अत्यंत महत्वपूर्ण तत्वों में से एक है। इनका उपयोग घूमने वाले भागों जैसे पुली और गियर को सहारा देने के लिए किया जाता है। वे कठोर मशीन आवरण में स्थित बीयरिंगों द्वारा समर्थित हैं। शाफ्ट पर स्थित गियर और पुली गति संचारित करने में मदद करते हैं।
कई अन्य घूमने वाले तत्व शाफ्ट पर लगे होते हैं। जिन सदस्यों का वे समर्थन करते हैं उनके प्रतिक्रिया बलों और शक्ति के संचरण से उत्पन्न टॉर्क के कारण शाफ्टों को झुकने वाले क्षणों और मरोड़ का सामना करना पड़ता है।
शाफ्ट में हमेशा एक गोलाकार क्रॉस-सेक्शन होता है और खोखला या ठोस हो सकता है। शाफ्ट को क्रैंकशाफ्ट, रैखिक शाफ्ट, आर्टिकुलेटेड शाफ्ट या लचीले शाफ्ट के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, लेकिन रैखिक शाफ्ट का उपयोग आमतौर पर बिजली संचारित करने के लिए किया जाता है।
शाफ्ट को आम तौर पर खड़ी बेलनाकार छड़ के रूप में डिज़ाइन किया जाता है ताकि उनकी पूरी लंबाई में अलग-अलग व्यास हों, हालांकि स्थिर व्यास वाले शाफ्ट का उत्पादन करना आसान होता है।
एक चरणबद्ध शाफ्ट में तनाव का परिमाण उसकी लंबाई के साथ बदलता रहता है। एक समान व्यास वाले शाफ्ट डिस्सेम्बली, असेंबली, रखरखाव के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं, और ये शाफ्ट उन पर लगे भागों, विशेष रूप से बीयरिंगों को बन्धन करते समय जटिलताएँ पैदा करते हैं।
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दस्ता प्रकार
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ट्रांसमीशन शाफ्ट
ये शाफ्ट स्टेप्ड शाफ्ट हैं जिनका उपयोग एक स्रोत से दूसरी मशीन तक बिजली संचारित करने के लिए किया जाता है जो बिजली को अवशोषित करता है। गति संचारित करने के लिए शाफ्ट गियर, हब या पुली के चरणबद्ध भाग पर स्थापित।
उदाहरण: ओवरहेड शाफ्ट, स्पूल, काउंटरशाफ्ट और सभी फ़ैक्टरी शाफ्ट।
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यांत्रिक अक्ष
ये कुल्हाड़ियाँ असेंबली के अंदर स्थित होती हैं और मशीन का अभिन्न अंग होती हैं।
उदाहरण: कार के इंजन में क्रैंकशाफ्ट एक मशीन शाफ्ट है।
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धुरा शाफ्ट
ये शाफ्ट पहियों जैसे घूमने वाले तत्वों का समर्थन करते हैं, जिन्हें बीयरिंग के साथ आवास में लगाया जा सकता है, लेकिन शाफ्ट गैर-घूर्णन तत्व होते हैं। इनका प्रयोग मुख्यतः वाहनों में किया जाता है।
उदाहरण: कारों में एक्सल.
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धुरा
ये मशीन के घूमने वाले हिस्से हैं जिनमें उपकरण या कार्यक्षेत्र होते हैं। वे मशीनों में उपयोग किए जाने वाले छोटे शाफ्ट हैं।
उदाहरण: खराद में तकला।
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दस्ता सामग्री
आमतौर पर माइल्ड स्टील शाफ्ट के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री है। यदि उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है, तो निकल-क्रोमियम, निकल और क्रोमियम-वैनेडियम स्टील जैसे मिश्र धातु इस्पात का उपयोग किया जाता है। इनका निर्माण गर्म रोलिंग और ठंडी ड्राइंग और पीसने से होता है। पारंपरिक शाफ्ट के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली सामग्री 50C12, 50C4, 45C8, 40C8 ग्रेड कार्बन स्टील हैं।
शाफ्ट के लिए प्रयुक्त सामग्री में निम्नलिखित गुण होने चाहिए:
सामग्री में उच्च शक्ति होनी चाहिए;
सामग्री में उच्च पहनने का प्रतिरोध होना चाहिए;
सामग्री में ताप उपचार गुण होने चाहिए;
सामग्रियों में अच्छे यांत्रिक गुण होने चाहिए;
सामग्री में निम्न पायदान संवेदनशीलता होनी चाहिए।
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शाफ्ट का मानक आकार
यांत्रिक अक्ष
0.5 मिमी के चरणों में 25 मिमी तक।
ट्रांसमीशन शाफ्ट
शाफ्ट का मानक आकार - चरण की लंबाई;
25मिमी से 60मिमी-5मिमी चरण की लंबाई;
60मिमी से 100मिमी-10मिमी चरण की लंबाई;
110मिमी से 140मिमी-15मिमी चरण लंबाई;
140मिमी से 500मिमी - 20मिमी चरण।
मशीन की कुल्हाड़ियाँ 5 मिमी के चरणों में 25 मिमी तक के मानक आकार में उपलब्ध हैं। शाफ्ट के लिए, मानक लंबाई 5 मीटर, 6 मीटर और 7 मीटर है, लेकिन आम तौर पर 1 मीटर से 2 मीटर तक होती है।
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शाफ्ट में तनाव
शाफ्ट में प्रेरित तनाव है:
टॉर्क ट्रांसमिशन के कारण कतरनी तनाव (टोरसोनल लोडिंग के कारण टॉर्क);
पुली और गियर जैसे यांत्रिक तत्वों और शाफ्ट के स्वयं-भार पर कार्य करने वाले बलों के कारण झुकने वाले तनाव, जो प्रकृति में संपीड़ित या तन्य होते हैं;
झुकने और मरोड़ने वाले भार के कारण होने वाला संयुक्त तनाव।
डिज़ाइन तनाव का अधिकतम स्वीकार्य कतरनी तनाव है:
1. शाफ्ट 56000kN/m2 है, और की-वे के लिए जगह है।
2. शाफ्ट बिना कीवे अलाउंस के 42000kN/m2 है।
अधिकतम स्वीकार्य झुकने वाला तनाव है:
1. शाफ्ट 112000kN/m2 है, और की-वे के लिए जगह है।
2. शाफ्ट बिना कीवे अलाउंस के 84000kN/m2 है।
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दस्ता निर्माण
शाफ्ट का निर्माण हॉट रोलिंग प्रक्रिया का उपयोग करके किया जाता है। गर्म रोलिंग की तुलना में कोल्ड रोलिंग करने पर शाफ्ट की ताकत अधिक होती है, लेकिन कोल्ड रोलिंग के कारण उच्च अवशिष्ट तनाव उत्पन्न होता है, जिससे प्रसंस्करण के दौरान शाफ्ट ख़राब हो जाता है। फोर्जिंग प्रक्रिया का उपयोग बड़े व्यास वाले शाफ्ट बनाने के लिए किया जाता है।
रोलिंग पूरी होने के बाद, शाफ्ट के सिरे को संसाधित किया जाता है, शाफ्ट के एक सिरे को निरीक्षण मशीन पर लगाया जाता है, और शाफ्ट के दूसरे सिरे को खराद के बुर्ज द्वारा समर्थित किया जाता है। शाफ्ट को पूरा करने के लिए, टूल को टूल होल्डर द्वारा अपनी जगह पर रखा जाता है, और जब बिजली चालू की जाती है, तो चक शाफ्ट को घुमाना शुरू कर देता है।
डायल संकेतक का उपयोग मशीनिंग से पहले शाफ्ट की सांद्रता की जांच करने और उद्देश्य के आधार पर टर्निंग, फेसिंग, ग्रूविंग और टेपर टर्निंग जैसे विभिन्न ऑपरेशन करने के लिए किया जाता है। उच्च-मात्रा, सीएनसी और अन्य अनुप्रयोग अंतिम मशीनिंग प्रक्रियाओं के लिए सबसे उपयुक्त हैं। इसे सीएनसी डबल-एंडेड मशीन के साथ भी मशीनीकृत किया जा सकता है, जिसमें टूल रोटेशन और फिक्स्चर के बीच अक्ष को क्लैंप किया जाता है।
संकेंद्रितता और गोलाई प्राप्त करने के लिए, घूमने वाले उपकरणों को केंद्र रेखाओं पर एक-दूसरे का सामना करना चाहिए। ड्राइव शाफ्ट और मोटरें अक्सर इस प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित की जाती हैं।
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शाफ्ट चालन
हम जानते हैं कि शाफ्ट का उपयोग विद्युत पारेषण के लिए किया जाता है, इसलिए विद्युत पारेषण की गणना के लिए उपयोग किया जाने वाला सूत्र है: P=2πnT/60। उनमें से, P संचरित शक्ति (W) है; n प्रति मिनट क्रांतियाँ (आरपीएम) है; T, N·m में टॉर्क है।
विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए अक्षों की गति:
1. मशीनरी: 100~200;
2. वुडवर्किंग मशीनरी: 250~700;
3. कपड़ा उद्योग: 300~800;
4. हल्की मशीनरी कार्यशाला: 150~300;
5. सहायक शाफ्ट: 200~600.
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दस्ता डिजाइन
शाफ्ट को अलग-अलग लोड विचारों के आधार पर दो अलग-अलग प्रक्रियाओं के माध्यम से डिजाइन किया जा सकता है:
1. शक्ति-आधारित शाफ्ट डिज़ाइन ड्राइव शाफ्ट आमतौर पर झुकने वाले क्षणों, टॉर्क, अक्षीय खिंचाव और उनके संयोजन के प्रति संवेदनशील होते हैं। आमतौर पर, बियरिंग्स को मरोड़ वाले और झुकने वाले तनावों के संयोजन से लोड किया जाता है।
तन्य तनाव सहना:
तन्य तनाव=पी/ए
उनमें से, A=(π/4)xD2, D मिमी में शाफ्ट का व्यास है।
बियरिंग झुकने का क्षण:
झुकने का तनाव=(एमबीएक्सवाई)/आई
उनमें से, Mb=झुकने वाला क्षण; Y=D/2, जहां D व्यास है; I=जड़त्व आघूर्ण=(πxD4)/64
असर टोक़:
मरोड़ वाला तनाव=MtxR/J
उनमें से, माउंट=ट्विस्टिंग मोमेंट; आर=डी/2, जहां डी व्यास है; J=ध्रुवीय जड़त्व आघूर्ण=(πxD4)/32
2. कठोरता पर आधारित शाफ्ट डिजाइन
एक ड्राइवशाफ्ट को मरोड़ वाली कठोरता के आधार पर कठोर कहा जाता है यदि शाफ्ट बहुत अधिक नहीं मुड़ता है।
{माउंट/जे}={(जीएक्सθ)/एल}
उनमें से, माउंट=टॉर्क मिमी एन में; J=ध्रुवीय जड़त्व आघूर्ण=(πxD4)/32; डी=शाफ्ट का व्यास (मिमी); θ=मरोड़ कोण; जी=कठोरता मापांक एन/एमएम2।
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शाफ्ट के फायदे और नुकसान
शाफ़्ट के लाभ
उनके फंसने की संभावना कम है;
उन्हें श्रृंखला प्रणालियों की तुलना में कम रखरखाव की आवश्यकता होती है;
उनके पास उच्च मरोड़ वाली ताकत है;
उनके पास उच्च ध्रुवीय जड़त्व आघूर्ण मान हैं;
वे बहुत मजबूत हैं और उनके असफल होने की संभावना नहीं है;
खोखले शाफ्ट का आंतरिक आकार खोखला होता है, इसलिए उन्हें कम सामग्री की आवश्यकता होती है;
समान टॉर्क ट्रांसमिशन मान के लिए, एक खोखला शाफ्ट एक ठोस शाफ्ट की तुलना में वजन में हल्का होता है;
उनमें परिभ्रमण की त्रिज्या बहुत अधिक होती है।
दस्ता नुकसान
ढीले युग्मन के कारण उनमें बिजली की हानि होती है;
घूमते समय वे कंपन करते हैं;
वे निरंतर शोर उत्पन्न करते हैं;
उच्च विनिर्माण और रखरखाव लागत;
निर्माण करना कठिन;
किसी अक्ष की गति बदलना आसान नहीं है;
यांत्रिक समस्याओं के कारण लंबा डाउनटाइम;
ओवरहेड शाफ्ट पर तेल की बूंदें;
इलास्टोमेरिक कपलिंग (जैसे लीफ स्प्रिंग कपलिंग) के उपयोग से शाफ्ट के बीच गति में कमी आ सकती है;
यदि कोई शाफ्ट विफल हो जाता है, तो उसे ठीक करने में बहुत समय लगेगा।
