एक्सल डिज़ाइन में प्रगति: कारों के पतले एक्सल में झुकने की विकृति को संबोधित करना

कार पतला धुरी क्या है?

     पतली कार एक्सल एक प्रकार है जिसका उपयोग कारों में किया जाता है और इसे हल्का बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।ईंधन दक्षता और चपलता पर ध्यान देने के साथ वाहनों में पतले एक्सल का उपयोग किया जाता है।वे वाहन की हैंडलिंग में सुधार करते हुए उसके समग्र वजन को कम करते हैं।ये धुरियाँ आमतौर पर एल्यूमीनियम या उच्च शक्ति वाले स्टील जैसी हल्की, मजबूत सामग्री से बनाई जाती हैं।ये एक्सल ड्राइविंग बलों को संभालने में सक्षम होने के लिए बनाए गए हैं, जैसे कि इंजन द्वारा उत्पन्न टॉर्क, और फिर भी एक कॉम्पैक्ट, सुव्यवस्थित डिज़ाइन बनाए रखते हैं।इंजन से पहियों तक शक्ति के संचरण के लिए पतले धुरियाँ आवश्यक हैं।

कार के पतले शाफ्ट को संसाधित करते समय मोड़ना और विकृत करना आसान क्यों है?

इतने पतले शाफ्ट को मोड़ना या विकृत करना मुश्किल होगा।कार शाफ्ट (जिन्हें ड्राइव शाफ्ट या एक्सल के रूप में भी जाना जाता है) बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री आमतौर पर मजबूत और टिकाऊ होती है, जैसे कार्बन फाइबर कंपोजिट या स्टील।उपयोग की जाने वाली सामग्रियों को उनकी उच्च शक्ति के लिए चुना जाता है, जो कार के ट्रांसमिशन और इंजन द्वारा उत्पन्न टॉर्क और बलों का विरोध करने के लिए आवश्यक है।

विनिर्माण के दौरान, शाफ्ट अपनी कठोरता और ताकत बनाए रखने के लिए फोर्जिंग और गर्मी उपचार जैसी विभिन्न प्रक्रियाओं से गुजरते हैं।ये सामग्रियां, विनिर्माण तकनीकों के साथ, शाफ्ट को सामान्य परिस्थितियों में झुकने से रोकती हैं।हालाँकि, टकराव और दुर्घटना जैसी अत्यधिक ताकतें शाफ्ट सहित कार के किसी भी हिस्से को मोड़ या विकृत कर सकती हैं।आपके वाहन के सुरक्षित और कुशल संचालन को सुनिश्चित करने के लिए किसी भी क्षतिग्रस्त हिस्से की मरम्मत करना या उसे बदलना महत्वपूर्ण है।

यंत्र रीति:

कई शाफ्ट भागों में L/d > 25 का पहलू अनुपात होता है। क्षैतिज पतला अक्ष आसानी से मुड़ जाता है या गुरुत्वाकर्षण, काटने वाले बल और शीर्ष क्लैंपिंग बलों के प्रभाव में अपनी स्थिरता भी खो सकता है।शाफ्ट को घुमाते समय पतले शाफ्ट पर तनाव की समस्या कम होनी चाहिए।

संसाधन विधि:

रिवर्स-फीड टर्निंग का उपयोग कई प्रभावी उपायों के साथ किया जाता है, जैसे टूल ज्योमेट्री पैरामीटर्स का चयन, कटिंग मात्रा, टेंशनिंग डिवाइस और बुशिंग टूल रेस्ट।

घूमने वाले पतले शाफ्ट के झुकने की विकृति का कारण बनने वाले कारकों का विश्लेषण

खराद में पतले शाफ्ट को मोड़ने के लिए दो पारंपरिक क्लैंपिंग तकनीकों का उपयोग किया जाता है।एक विधि एक शीर्ष स्थापना के साथ एक क्लैंप का उपयोग करती है, और दूसरी दो शीर्ष स्थापना है।हम मुख्य रूप से एकल क्लैंप और शीर्ष की क्लैंपिंग तकनीक पर ध्यान केंद्रित करेंगे।जैसा कि चित्र एक में दिखाया गया है।

चित्र 1 एक क्लैंप और एक शीर्ष क्लैंपिंग विधि और बल विश्लेषण

पतले शाफ्ट को मोड़ने से होने वाली झुकने की विकृति के मुख्य कारण हैं:

(1) काटने का बल विरूपण का कारण बनता है

काटने वाले बल को तीन घटकों में विभाजित किया जा सकता है: अक्षीय बल PX (अक्षीय बल), रेडियल बल PY (रेडियल बल) और स्पर्शरेखा बल PZ।पतले शाफ्ट को मोड़ते समय, अलग-अलग काटने वाले बल झुकने की विकृति पर अलग-अलग प्रभाव डाल सकते हैं।

1) रेडियल कटिंग बलों का प्रभाव PY

रेडियल बल शाफ्ट अक्ष के माध्यम से लंबवत रूप से कटता है।रेडियल कटिंग बल इसकी खराब कठोरता के कारण क्षैतिज तल में पतले शाफ्ट को मोड़ देता है।चित्र पतले शाफ्ट के झुकने पर काटने वाले बल के प्रभाव को दर्शाता है।1.

2) अक्षीय काटने वाले बल (पीएक्स) का प्रभाव

अक्षीय बल पतले शाफ्ट पर अक्ष के समानांतर होता है और वर्कपीस में एक झुकने वाला क्षण बनाता है।सामान्य मोड़ के लिए अक्षीय बल महत्वपूर्ण नहीं है और इसे नजरअंदाज किया जा सकता है।इसकी खराब कठोरता के कारण, शाफ्ट अपनी खराब स्थिरता के कारण अस्थिर है।जब अक्षीय बल एक निश्चित मात्रा से अधिक होता है तो पतला शाफ्ट झुक जाता है।जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है।

चित्र 2: अक्षीय बल पर काटने वाले बल का प्रभाव

(2) गर्मी काटना

प्रसंस्करण द्वारा उत्पन्न काटने वाली गर्मी के कारण वर्कपीस का थर्मल विरूपण होगा।चक, रियरस्टॉक के शीर्ष और वर्कपीस के बीच की दूरी निश्चित है क्योंकि चक स्थिर है।यह शाफ्ट के अक्षीय विस्तार को सीमित करता है, जिसके परिणामस्वरूप अक्षीय एक्सट्रूज़न के कारण शाफ्ट झुक जाता है।

यह स्पष्ट है कि पतली शाफ्ट की मशीनिंग की सटीकता में सुधार करना मूल रूप से प्रक्रिया प्रणाली में तनाव और थर्मल विरूपण को नियंत्रित करने की समस्या है।

पतले शाफ्ट की मशीनिंग सटीकता में सुधार के उपाय

पतले शाफ्ट की मशीनिंग की सटीकता में सुधार करने के लिए, उत्पादन स्थितियों के अनुसार अलग-अलग उपाय करना आवश्यक है।

(1) सही क्लैम्पिंग विधि का चयन करें

डबल-सेंटर क्लैंपिंग, पारंपरिक रूप से पतले शाफ्ट को मोड़ने के लिए उपयोग की जाने वाली दो क्लैंपिंग विधियों में से एक, का उपयोग समाक्षीयता सुनिश्चित करते हुए वर्कपीस को सटीक रूप से स्थिति देने के लिए किया जा सकता है।पतली आस्तीन को जकड़ने की इस विधि में खराब कठोरता, बड़ी झुकने वाली विकृति और कंपन के प्रति संवेदनशील है।इसलिए यह केवल छोटे लंबाई से व्यास अनुपात, छोटे मशीनिंग भत्ते और समाक्षीयता की उच्च आवश्यकताओं वाले इंस्टॉलेशन के लिए उपयुक्त है।लंबापरिशुद्धता मशीनिंग घटक.

ज्यादातर मामलों में, पतले शाफ्ट की मशीनिंग एक क्लैंपिंग सिस्टम का उपयोग करके की जाती है जिसमें एक शीर्ष और एक क्लैंप होता है।हालाँकि, इस क्लैम्पिंग तकनीक में, यदि आपके पास एक टिप है जो बहुत तंग है तो यह न केवल शाफ्ट को मोड़ देगा बल्कि शाफ्ट को घुमाने पर इसे लंबा होने से भी रोकेगा।इससे शाफ्ट अक्षीय रूप से सिकुड़ सकता है और आकार से बाहर मुड़ सकता है।क्लैंपिंग सतह को टिप के छेद के साथ संरेखित नहीं किया जा सकता है, जिसके कारण क्लैंपिंग के बाद शाफ्ट झुक सकता है।

एक शीर्ष के साथ एक क्लैंप की क्लैंपिंग तकनीक का उपयोग करते समय, शीर्ष पर लोचदार रहने वाले केंद्रों का उपयोग करना चाहिए।पतली आस्तीन को गर्म करने के बाद, इसके झुकने की विकृति को कम करने के लिए इसे स्वतंत्र रूप से लंबा किया जा सकता है।साथ ही जबड़ों और पतली आस्तीन के बीच अक्षीय संपर्क को कम करने और ओवर-पोजीशनिंग को खत्म करने के लिए जबड़े से पतली आस्तीन के बीच एक खुला स्टील ट्रैवलर डाला जाता है।चित्र 3 स्थापना दर्शाता है.

चित्र 3: एक क्लैंप और एक शीर्ष क्लैंप का उपयोग करके सुधार विधि

शाफ्ट की लंबाई कम करके विरूपण के बल को कम करें।

1) हीलरेस्ट और सेंटर फ्रेम का उपयोग करें

पतले शाफ्ट को मोड़ने के लिए एक क्लैंप और एक शीर्ष का उपयोग किया जाता है।पतले शाफ्ट के कारण होने वाली विकृति पर रेडियल बल के प्रभाव को कम करने के लिए पारंपरिक टूलरेस्ट और सेंटर फ्रेम का उपयोग किया जाता है।यह एक समर्थन जोड़ने के बराबर है.इससे कठोरता बढ़ती है और शाफ्ट पर रेडियल बल के प्रभाव को कम किया जा सकता है।

2) पतली आस्तीन को अक्षीय क्लैंपिंग तकनीक द्वारा घुमाया जाता है

टूल रेस्ट या सेंटर फ्रेम का उपयोग करके कठोरता को बढ़ाना और वर्कपीस पर रेडियल बल के प्रभाव को खत्म करना संभव है।यह अभी भी वर्कपीस को मोड़ने वाले अक्षीय बल की समस्या को हल नहीं कर सकता है।यह अपेक्षाकृत लंबे व्यास वाले पतले शाफ्ट के लिए विशेष रूप से सच है।इसलिए पतला शाफ्ट अक्षीय क्लैंपिंग तकनीक का उपयोग करके घुमाए जाने में सक्षम है।अक्षीय क्लैंपिंग का मतलब है कि, एक पतली शाफ्ट को मोड़ने के लिए, शाफ्ट के एक सिरे को चक से और उसके दूसरे सिरे को विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए क्लैंपिंग हेड से क्लैंप किया जाता है।क्लैम्पिंग हेड शाफ्ट पर एक अक्षीय बल लगाता है।चित्र 4 क्लैम्पिंग हेड को दर्शाता है।

चित्र 4 अक्षीय क्लैंपिंग और तनाव की स्थिति

टर्निंग प्रक्रिया के दौरान पतली आस्तीन निरंतर अक्षीय तनाव के अधीन होती है।यह अक्षीय काटने वाले बल द्वारा शाफ्ट को मोड़ने की समस्या को समाप्त करता है।अक्षीय बल रेडियल काटने वाले बलों के कारण होने वाली झुकने की विकृति को कम करता है।यह काटने वाली गर्मी के कारण अक्षीय लम्बाई की भरपाई भी करता है।शुद्धता।

3) शाफ्ट को घुमाने के लिए रिवर्स कटिंग करें

जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है, रिवर्स कटिंग विधि तब होती है जब पतले शाफ्ट को मोड़ने की प्रक्रिया के दौरान उपकरण को स्पिंडल के माध्यम से टेलस्टॉक तक पहुंचाया जाता है।

चित्र 5 रिवर्स कटिंग विधि द्वारा मशीनिंग बलों और मशीनिंग का विश्लेषण

प्रसंस्करण के दौरान उत्पन्न होने वाला अक्षीय बल शाफ्ट को तनाव देगा, जिससे झुकने की विकृति को रोका जा सकेगा।इलास्टिक टेलस्टॉक वर्कपीस के कारण होने वाले थर्मल बढ़ाव और संपीड़न विरूपण की भरपाई भी कर सकता है क्योंकि यह उपकरण से टेलस्टॉक पर जाता है।यह विकृति को रोकता है.

जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है, मध्य स्लाइड प्लेट को पीछे के टूल होल्डर को जोड़कर और आगे और पीछे के दोनों टूल को एक साथ घुमाकर संशोधित किया जाता है।

चित्र 6 बल विश्लेषण और डबल-चाकू मशीनिंग

सामने वाला उपकरण सीधा स्थापित किया गया है, जबकि पिछला उपकरण उल्टा स्थापित किया गया है।मोड़ के दौरान दोनों उपकरणों द्वारा उत्पन्न काटने वाले बल एक दूसरे को रद्द कर देते हैं।वर्कपीस विकृत या कंपनित नहीं है, और प्रसंस्करण परिशुद्धता बहुत अधिक है।यह बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए आदर्श है.

4) पतली शाफ्ट को मोड़ने के लिए चुंबकीय काटने की तकनीक

चुंबकीय कटिंग के पीछे का सिद्धांत रिवर्स कटिंग के समान है।चुंबकीय बल का उपयोग शाफ्ट को फैलाने, प्रसंस्करण के दौरान विरूपण को कम करने के लिए किया जाता है।

(3) काटने की मात्रा सीमित करें

काटने की प्रक्रिया से उत्पन्न गर्मी की मात्रा कटौती की मात्रा की उपयुक्तता निर्धारित करेगी।पतले शाफ्ट को घुमाने से होने वाली विकृति भी अलग होगी।

1) कट की गहराई (टी)

इस धारणा के अनुसार कि कठोरता प्रक्रिया प्रणाली द्वारा निर्धारित की जाती है, जैसे-जैसे कट की गहराई बढ़ती है, वैसे-वैसे काटने का बल और मोड़ते समय उत्पन्न होने वाली गर्मी बढ़ती है।इससे पतले शाफ्ट का तनाव और थर्मल विरूपण बढ़ जाता है।पतले शाफ्ट को मोड़ते समय, काटने की गहराई को कम करना महत्वपूर्ण है।

2) भोजन की मात्रा (च).

फ़ीड दर बढ़ने से काटने की शक्ति और मोटाई बढ़ जाती है।काटने का बल बढ़ता है, लेकिन आनुपातिक रूप से नहीं।परिणामस्वरूप, पतले शाफ्ट के लिए बल विरूपण गुणांक कम हो जाता है।काटने की दक्षता बढ़ाने के संदर्भ में, काटने की गहराई बढ़ाने की तुलना में फ़ीड दर को बढ़ाना बेहतर है।

3) काटने की गति (v).

बल को कम करने के लिए काटने की गति को बढ़ाना फायदेमंद है।जैसे-जैसे काटने की गति बढ़ती है, काटने वाले उपकरण का तापमान बढ़ता है, उपकरण, वर्कपीस और शाफ्ट के बीच घर्षण कम हो जाएगा।यदि काटने की गति बहुत अधिक है, तो केन्द्रापसारक बलों के कारण शाफ्ट आसानी से झुक सकता है।इससे प्रक्रिया की स्थिरता ख़राब हो जाएगी.लंबाई और व्यास में अपेक्षाकृत बड़े वर्कपीस की काटने की गति कम की जानी चाहिए।

(4) उपकरण के लिए एक उचित कोण का चयन करें

एक पतली शाफ्ट को मोड़ने के कारण होने वाली झुकने वाली विकृति को कम करने के लिए, मोड़ के दौरान काटने का बल जितना संभव हो उतना कम होना चाहिए।उपकरण के ज्यामितीय कोणों के बीच रेक, लीडिंग और किनारे के झुकाव कोणों का काटने के बल पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है।

1) सामने का कोण (जी)

रेक (जी) कोण का आकार सीधे काटने के बल, तापमान और शक्ति को प्रभावित करता है।रेक कोणों को बढ़ाकर काटने के बल को काफी कम किया जा सकता है।इससे प्लास्टिक विरूपण कम हो जाता है और कटने वाली धातु की मात्रा भी कम हो सकती है।काटने के बल को कम करने के लिए, रेक कोणों को बढ़ाया जा सकता है।रेक कोण आम तौर पर 13डिग्री और 17डिग्री के बीच होते हैं।

2) अग्रणी कोण (केआर)

मुख्य विक्षेपण (केआर), जो सबसे बड़ा कोण है, काटने वाले बल के सभी तीन घटकों की आनुपातिकता और आकार को प्रभावित करता है।प्रवेश कोण बढ़ने पर रेडियल बल कम हो जाता है, जबकि स्पर्शरेखा बल 60 डिग्री और 90 डिग्री के बीच बढ़ जाता है।कटिंग बल के तीन घटकों के बीच आनुपातिक संबंध 60deg75deg की सीमा में बेहतर है।पतले शाफ्ट को मोड़ते समय आमतौर पर 60 डिग्री से अधिक के अग्रणी कोण का उपयोग किया जाता है।

3) ब्लेड का झुकाव

ब्लेड का झुकाव (एलएस), चिप्स के प्रवाह और टूल टिप की ताकत के साथ-साथ तीनों के बीच आनुपातिक संबंध को प्रभावित करता है।बदल गए घटकमोड़ने की प्रक्रिया के दौरान काटने का।जैसे-जैसे झुकाव बढ़ता है, काटने का रेडियल बल कम हो जाता है।हालाँकि, अक्षीय और स्पर्शरेखीय बल बढ़ जाते हैं।काटने के बल के तीन घटकों के बीच आनुपातिक संबंध तब उचित होता है जब ब्लेड का झुकाव -10डिग्री+10डिग्री की सीमा के भीतर होता है।पतली शाफ्ट को मोड़ते समय चिप्स को शाफ्ट की सतह की ओर प्रवाहित करने के लिए, 0डिग्री और +10डिग्री के बीच सकारात्मक किनारे कोण का उपयोग करना आम है।

इसकी खराब कठोरता के कारण पतले शाफ्ट के गुणवत्ता मानकों को पूरा करना मुश्किल है।उन्नत प्रसंस्करण विधियों और क्लैम्पिंग तकनीकों को अपनाने के साथ-साथ सही टूल कोण और मापदंडों को चुनकर पतले शाफ्ट की प्रसंस्करण गुणवत्ता सुनिश्चित की जा सकती है।

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