Άξονας μετάδοσης κίνησης

Ο άξονας μετάδοσης κίνησης, ο άξονας κίνησης, ο άξονας κίνησης, ο άξονας έλικας ή ο άξονας Καρντάν είναι ένα μέρος μιας μηχανής που μεταφέρει την ισχύ από τον κινητήρα ή το μοτέρ σε ένα μέρος όπου μπορεί να γίνει χρήσιμη εργασία.

Οι περισσότερες μηχανές ή κινητήρες δημιουργούν ισχύ ως ροπή κάνοντας κάτι να περιστρέφεται. Αυτό μπορεί να γίνεται από έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης (όπως σε ένα αυτοκίνητο), από νερό που κινεί έναν υδροτροχό ή από αέριο ή νερό που περνάει από έναν στρόβιλο. Αυτή η περιστρεφόμενη ισχύς ονομάζεται ροπή. Το φορτίο που περιστρέφεται δημιουργεί στρέψη και διατμητική τάση. Οι άξονες μετάδοσης κίνησης πρέπει να είναι αρκετά ισχυροί για να αντέχουν αυτή την καταπόνηση. Ένας ελαφρύς κινητήριος άξονας θα μεταφέρει πιο αποτελεσματικά την ισχύ στο φορτίο, οπότε πρέπει να υπάρχει ισορροπία μεταξύ αντοχής και βάρους.

Άξονας μετάδοσης κίνησης καρντάν με καθολικές αρθρώσεις

Εκτεθειμένος άξονας μετάδοσης κίνησης σε μια κλασική μοτοσικλέτα BMW

Αυτοκίνητα

Τα περισσότερα αυτοκίνητα σήμερα χρησιμοποιούν άξονες μετάδοσης κίνησης για να μεταφέρουν την ισχύ από τον κινητήρα στους τροχούς. Τα περισσότερα αυτοκίνητα που κατασκευάζονται σήμερα έχουν κίνηση στους μπροστινούς τροχούς (οι μπροστινοί τροχοί έχουν τη δύναμη να κινούν το αυτοκίνητο). Σε αυτή την περίπτωση, οι κινητήριοι άξονες βρίσκονται μεταξύ του άξονα μετάδοσης κίνησης και κάθε μπροστινού τροχού.

Στα αυτοκίνητα με κίνηση στους πίσω τροχούς, υπάρχουν κινητήριοι άξονες μεταξύ του διαφορικού και κάθε πίσω τροχού. Υπάρχει επίσης ένας κινητήριος άξονας που διατρέχει το μήκος του αυτοκινήτου, από το μπροστινό κιβώτιο ταχυτήτων μέχρι το διαφορικό στο πίσω μέρος - στα βρετανικά αγγλικά αυτός δεν ονομάζεται κινητήριος άξονας, αλλά άξονας έλικα ή άξονας έλικα, και οι κινητήριοι άξονες μπορεί να ονομάζονται μισοί άξονες (δεδομένου ότι είναι δύο που αποτελούν έναν άξονα).

Υπάρχουν διάφοροι τύποι κινητήριων αξόνων που χρησιμοποιούνται στα αυτοκίνητα:

Άξονας μετάδοσης κίνησης 1 τεμαχίου
Άξονας μετάδοσης κίνησης 2 τεμαχίων
Ολίσθηση στον άξονα μετάδοσης κίνησης του σωλήνα

Ο άξονας Slip in Tube Drive είναι ο νέος τύπος που συμβάλλει στην απορρόφηση της ενέργειας σε περίπτωση σύγκρουσης, προστατεύοντας τους επιβαίνοντες στο αυτοκίνητο ή το φορτηγό. Είναι επίσης γνωστός ως πτυσσόμενος άξονας μετάδοσης κίνησης.

Διπλός άξονας έλικα φορτηγού

Άξονες μετάδοσης κίνησης μοτοσικλετών

Οι άξονες μετάδοσης κίνησης χρησιμοποιούνται στις μοτοσικλέτες σχεδόν όσο υπάρχουν μοτοσικλέτες. Πολλές μοτοσυκλέτες χρησιμοποιούν αντί αυτού μια απλούστερη κίνηση με αλυσίδα ή ιμάντα, αλλά οι κινητήριοι άξονες χρειάζονται λιγότερη φροντίδα και έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής. Ένα πρόβλημα με τη χρήση των κινητήριων αξόνων σε μια μοτοσικλέτα είναι ότι απαιτείται οδοντωτός τροχός για τη στροφή της ισχύος κατά 90° από τον άξονα στον πίσω τροχό, με αποτέλεσμα να χάνεται κάποια ισχύς κατά τη διαδικασία.

A 1913 FN (Fabrique Nationale), Βέλγιο, με τέσσερις κυλίνδρους και άξονα κίνησης

Τρακτέρ

Τα γεωργικά τρακτέρ χρησιμοποιούν έναν τύπο άξονα μετάδοσης κίνησης που ονομάζεται άξονας Power Take-off ή άξονας PTO. Πρόκειται για έναν άξονα που βγαίνει από το πίσω μέρος του τρακτέρ. Μπορεί να συνδεθεί με οποιονδήποτε γεωργικό εξοπλισμό που χρειάζεται ισχύ από τον κινητήρα του τρακτέρ, όπως π.χ. με δεματοποιητή σανού ή κοπτικό καλαμποκιού. Αυτό επιτρέπει τη χρήση του τρακτέρ για πολλές διαφορετικές χρήσεις και ο γεωργικός εξοπλισμός δεν χρειάζεται δικό του κινητήρα, εξοικονομώντας χρήματα.

Παλιό τρακτέρ John Deere με PTO κάτω από προστατευτικό κάλυμμα

Άξονες μετάδοσης κίνησης σε ποδήλατα

Ο κινητήριος άξονας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε ένα ποδήλατο αντί για την κίνηση με αλυσίδα. Χρησιμοποιήθηκε τον τελευταίο αιώνα, αν και δεν έγινε ποτέ πολύ δημοφιλής. Όταν χρησιμοποιείται σε ένα ποδήλατο, ο κινητήριος άξονας έχει διάφορα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα:

Πλεονεκτήματα

Το σύστημα κίνησης είναι λιγότερο πιθανό να μπλοκάρει ή να σπάσει, ένα κοινό πρόβλημα με τα ποδήλατα που κινούνται με αλυσίδα.
Δεν υπάρχει γράσο στον αναβάτη και δεν υπάρχει "δάγκωμα αλυσίδας" για να πιάσει τα ρούχα.
Χρειάζεται λιγότερη προσοχή απ' ό,τι σε ένα σύστημα αλυσίδας, όταν ο άξονας κίνησης περικλείεται σε σωλήνα, η συνήθης σύμβαση.
Πιο σταθερή απόδοση. Η Dynamic Bicycles ισχυρίζεται ότι ένα ποδήλατο με άξονα μετάδοσης κίνησης αποδίδει σταθερά 94%, ενώ ένα ποδήλατο με αλυσίδα μπορεί να αποδώσει από 75-97% ανάλογα με την κατάσταση.
Περισσότερος χώρος πάνω από το έδαφος (απόσταση από το έδαφος) για να ξεπερνάτε ανωμαλίες ή αντικείμενα στο δρόμο σας.
Για τις εταιρείες ενοικίασης ποδηλάτων, ένα ποδήλατο με κινητήριο άξονα είναι λιγότερο πιθανό να κλαπεί, αφού προφανώς φαίνεται διαφορετικό. Αυτός ο τύπος ποδηλάτου χρησιμοποιείται σε αρκετές μεγάλες πόλεις της Ευρώπης, όπου έχουν υλοποιηθεί μεγάλα προγράμματα ενοικίασης ή κοινής χρήσης ποδηλάτων.

Μειονεκτήματα

Ένα σύστημα με άξονα κίνησης ζυγίζει περισσότερο από ένα σύστημα με αλυσίδα, συνήθως 1-2 κιλά βαρύτερο.
Στην καλύτερη κατάστασή της, μια αλυσίδα προσφέρει μεγαλύτερη αποδοτικότητα
Η κάλυψη της αλυσίδας και των γραναζιών με ένα μεταλλικό ή πλαστικό κάλυμμα λύνει ορισμένα προβλήματα με τις αλυσίδες
Η χρήση ελαφρών γραναζιών με μεγάλο αριθμό σχέσεων είναι αδύνατη, αν και μπορούν να χρησιμοποιηθούν γρανάζια με κομβικά γρανάζια.
Το να βγάλεις τον τροχό μπορεί να είναι δύσκολο να το κάνεις

Ένα ποδήλατο με άξονα.

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Q: Τι είναι ο άξονας μετάδοσης κίνησης;

A: Ο κινητήριος άξονας είναι ένα μέρος μιας μηχανής που μεταφέρει την ισχύ από έναν κινητήρα ή ένα μοτέρ σε σημείο όπου μπορεί να γίνει χρήσιμη εργασία.

Ερ: Πώς δημιουργείται η ισχύς στους κινητήρες ή τις μηχανές;

A: Η ισχύς στις μηχανές και τους κινητήρες δημιουργείται ως ροπή, κάνοντας κάτι να περιστρέφεται.

Ερ: Ποια είναι μερικά παραδείγματα πηγών περιστρεφόμενης ισχύος;

Α: Παραδείγματα πηγών περιστρεφόμενης ισχύος είναι ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης (σε ένα αυτοκίνητο), το νερό που κινεί έναν υδροτροχό και το αέριο ή το νερό που περνάει από έναν στρόβιλο.

Ερ: Τι είναι η στρέψη και η διατμητική τάση;

Α: Η στρέψη και η διατμητική τάση είναι τύποι τάσεων που δημιουργούνται καθώς το φορτίο που περιστρέφεται από τον κινητήριο άξονα δημιουργεί αντίσταση στην περιστροφή.

Ερ: Γιατί οι κινητήριοι άξονες πρέπει να είναι ισχυροί;

Α: Οι κινητήριοι άξονες πρέπει να είναι αρκετά ισχυροί ώστε να αντέχουν αυτή τη ροπή, τη στρέψη και τη διατμητική τάση που δημιουργούνται από το φορτίο.

Ερ: Ποια είναι η ισορροπία που πρέπει να επιτευχθεί κατά τον σχεδιασμό των κινητήριων αξόνων;

Α: Πρέπει να υπάρχει ισορροπία μεταξύ αντοχής και βάρους κατά το σχεδιασμό των κινητήριων αξόνων, ώστε ο κινητήριος άξονας να είναι ισχυρός αλλά όχι πολύ βαρύς.

Ερ: Πώς επηρεάζει ένας ελαφρύς κινητήριος άξονας την απόδοση της μεταφοράς ισχύος;

Α: Ένας ελαφρύς κινητήριος άξονας θα μεταφέρει πιο αποτελεσματικά την ισχύ στο φορτίο, επειδή έχει μικρότερη μάζα για να επιταχύνει και να επιβραδύνει, με αποτέλεσμα να σπαταλάται λιγότερη ενέργεια.