碳纤维传动轴在机床上的应用优势

  机床传动轴主要功能为传递动力,大多数使用钢材制成,如中碳结构钢、中碳合金钢和锰钢等,在中小机床中使用状况良好。但对于重型机床,特别当转速较高以及扭矩较大时,对传动轴的承扭能力、抗弯强度、轴径向最大偏移等要求较高。

  目前使用的合金钢传动轴重量大,轴承间跨距大,振动大,造成传动精度对机床的加工精度影响显著,而且维修率高,维修难度大。在这种情况下,国内外学者试图寻找比强度更高、减震性能更优的新材料来解决目前的困境。碳纤维,作为复合材料的典型代表,因其卓越的性能进入了大家的视野。相比于钢轴,碳纤维传动轴主要具有以下5大优势:

  1、碳纤维比强度高,比模量高,比刚度高,在同样结构强度下,碳纤维传动轴的重量可减轻至仅为钢轴的50%~60%。

  2、表面耐磨,耐腐蚀,抗冲击,维修率低,寿命更长。

  3、温度稳定,几乎没有热膨胀,对于重型机床,传动轴长,轴承跨距大时,避免了温升产生的变形和不对中的现象。

  4、可设计性。因为碳纤维复合材料的各向异性,设计人员可根据传动轴所受的载荷,来选择铺层参数,从而使其在结构尺寸一定的情况下,达到最优的静力学、动力学性能。

  5、阻尼大。在较高的运转速度下,碳纤维的阻尼可以达到钢的10倍,使其振动幅值降低到钢轴的1/10到1/30,大大提高了机床的传动精度。

  正因为上述优越性,国内外学者努力研制各种碳纤维复合材料传动轴,使其满足所需的强度、加工精度和使用寿命。从目前的发展来看,碳纤维树脂复合材料与金属材料的混合使用,已经逐渐成为了当今重型机床传动轴的新宠,并受到世界各国企业的极大重视。

 

  阅读延伸:《碳纤维在纺织辊轴中的应用优势分析