軸是機(jī)械設(shè)備中重要的部件,在支撐其它傳動(dòng)件的同時(shí)起到傳遞動(dòng)力的作用。一般為實(shí)心,為了滿足某些工藝要求和減輕重量則可用作空心。但是空心軸減重到了一定程度就會(huì)遇到瓶頸,在結(jié)構(gòu)尺寸一定的條件下,不能使用傳統(tǒng)的金屬材料制造。如果將金屬換成碳纖維復(fù)合材料,就能很好解決這一問(wèn)題。
(圖示:碳纖維軸)
普通的傳動(dòng)軸一般轉(zhuǎn)速較低,額定轉(zhuǎn)速不會(huì)接近其臨界轉(zhuǎn)速。也存在一部分高性能的傳動(dòng)軸,例如直升機(jī)的尾傳動(dòng)軸,轉(zhuǎn)速很高,在6000r/min以上,且長(zhǎng)徑較大,在運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生共振。共振的危害很多,例如產(chǎn)生噪聲、影響機(jī)械的加工精度、使機(jī)械零部件生產(chǎn)松動(dòng)或疲勞破壞。
碳纖維是一種新興材料,既有碳材料的一般特性,例如耐高溫、強(qiáng)度高、重量輕、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、熱膨脹系數(shù)小等,又有纖維柔軟的特征,可設(shè)計(jì)性強(qiáng),常常和樹(shù)脂、陶瓷、金屬等制成復(fù)合材料使用。比起傳統(tǒng)的金屬軸,碳纖維軸在在大幅度減輕重量的同時(shí),能減少噪聲、降低傳動(dòng)系統(tǒng)的能量損失、提高抗震性。如果損壞,也可以使用補(bǔ)強(qiáng)的方式進(jìn)行修理,維護(hù)更方便,使用壽命更長(zhǎng)。