Za razliku od Lego zupčanika i osovina prikazanih ispod, većina motora ima savršeno okrugle osovine. To otežava pričvršćivanje zupčanika, remenica i lančanika.
Glavne metode pričvršćivanja zupčanika na osovine su ljepila, pres-fitting, poprečno izbušene rupe, kompresija, zavrtnji za postavljanje, utor za ključeve, evolventne klinove i konusne čahure. Većina industrijskih aplikacija koristit će utore za ključeve i/ili zavrtnje za podešavanje. Dok se ljepila i presovanje obično rade na niskim momentima ili u hobi aplikacijama.
Hajde da istražimo svaku metodu vagajući za i protiv. Takođe ću koristiti termine; zupčanici, remenice, lančanici i zupčanici, naizmjenično jer se ovaj članak bavi načinom na koji je uređaj montiran, a ne šta radi.
Ljepila
Ljepila se uglavnom koriste u hobi aplikacijama s plastičnim zupčanicima. Ne samo zato što plastični zupčanici ne mogu podnijeti veliki okretni moment, već i zato što veličine osovine ostaju male u promjeru.
Kako se promjer osovine povećava, relativna čvrstoća spoja ljepila i čvrstoća osovine su jednake na otprilike 3/16″ (5 mm) kada se koristi konzervativna čvrstoća ljepila od 1000 psi (7 N/mm) i osovina od čelika C1018 ( 54 ksi, 370 MPa).
Zaključak: upotreba ljepila je dobar izbor za male osovine
Kao što je spomenuto, većina proizvođača ljepila reklamirat će otpornost na smicanje u krugu od najmanje 1000 psi, a neki i do 3000+ psi. Test smicanja u krugu se radi tako što se dvije dugačke tanke šipke pričvrste zajedno s ljepilom preko mjerljive površine. Krajevi šipki se rastavljaju do kvara. Sila je podijeljena s površinom i rezultat je čvrstoća na smicanje u krugu.
Obično dizajniram oko malog broja oglašenih posmičnih čvrstoća jer postoje mnogi faktori koji mogu smanjiti stvarnu čvrstoću. Među njima su priprema površine, nanošenje površine, temperatura i vlažnost.
Prije nanošenja ljepila, morat ćete grubo izbrusiti površine remenice i osovine s malo brusnog papira (~200 – 300 grit) ili finom turpijom. To će ljepilu dati male ureze za koje se mogu uhvatiti. Zatim ćete htjeti očistiti i odmastiti sredstvom za čišćenje, a zatim potpuno osušiti. Obično volim da koristim sredstvo za čišćenje kočnica jer ga imam u blizini.
Da utvrdite hoće li vaša aplikacija izdržati primijenjeni moment. Koristite sljedeće formule.
Gdje je Površina površina između osovine i remenice, d je prečnik osovine, L je dužina preklapanja za osovinu i remenicu, F je unutrašnja posmična sila između osovine i remenice, Ssje otpornost na smicanje ljepila, a T je primijenjeni (ili maksimalni moment).
Koristeći prosječnu čvrstoću na smicanje ljepila od 1000 psi, prečnik od 0,19 in i dužinu preklapanja od 0,38 in, možemo utvrditi da je naš maksimalni obrtni moment 43,1 in lb.
Postoje tri glavne nedostatke upotrebe metode ljepljenja za spajanje remenice na osovinu
Moment je ograničen prečnikom i jačinom lepljenja kao što je već pomenuto
Postoji mogućnost da se osovina i remenica izvuku iz centra i/ili okomito. To se može svesti na minimum tolerancijom između njih, ali ne toliko čvrsto da biste obrisali sav ljepilo.
Ne postoji način za podešavanje ili zamjenu komponenti bez mogućnosti oštećenja 1 ili obje komponente. Prilagodba je važna i ova metoda to uopće ne dopušta.
Press-Fitting
Pres-fitting je isprobana i istinita metoda pričvršćivanja zupčanika na vratila. Koristi se u željezničkoj industriji kao metoda za uštedu novca kada se sklopovi kotača istroše ili pokvare.
Glavni zavareni element kotača ima precizno obrađen prečnik, a zatim se oko njega nanosi tanka traka od kaljenog čelika. Traka ili "guma" je zapravo manja od obrađene površine. Ovo omogućava da se s vremena na vrijeme zamijeni jeftina traka umjesto cijelog sklopa kotača.
Sljedeći video prikazuje kako se guma skida s točka pomoću topline. Traka će se širiti u prečniku kako temperatura raste. Točak (unutrašnji prečnik) će ostati približno iste veličine jer ima mnogo veću masu i brže će zračiti toplotu.
U ovom trenutku, traka se može odvojiti i postaviti nova na isti način.
Budući da na ovome nema mehaničke brave, 100% se zasniva na trenju i može skliznuti. Mjerenje i određivanje prianjanja je teško i obično je potrebno napraviti pretpostavke.
Gdje je Pr pritisak između površina, δ je količina presovanja, d je prečnik osovine, doje vanjski prečnik glavčine ili zupčanika, dije unutrašnji prečnik osovine (ako je šuplja), μ je koeficijent trenja između materijala, a E i ν su Youngov modul i Poissonov omjer materijala.
Pritisnuti zupčanike na osovinu
Zagrijavanje materijala će povećati promjer; dakle, smanjenje količine presovanja, δ. Ovo olakšava stavljanje ili skidanje opreme, ali krajnji rezultat je isti kada se ohladi.
Ako to radite kod kuće s plastičnim zupčanicima. Pokušajte da ih zagrejete u rerni na oko 175 stepeni do 200 stepeni (79 stepeni do 93 stepena), a zatim ih gurnite po osovini.
Ova metoda je podesiva, ali nije lako i možda ćete morati rastaviti više komponenti kako ih toplina ne bi uništila.
Unakrsno izbušene rupe
Bušenje rupe kroz glavčinu zupčanika i osovinu odličan je način da dobijete veliki obrtni moment. Takođe sprečava preopterećenje osovine jer će se klin skratiti (slomiti) ako je obrtni moment prevelik. Postoje tri glavne vrste igle koje se koriste u ovoj aplikaciji koje su navedene u nastavku od najslabijih do najjačih.
Poprečno izbušena rupa sa rolni (oprugom) klinom
Roll (opružne ili prorezne) igle – Ovo su ravne šipke koje su smotane u okrugli oblik. Oni imaju tendenciju da se otvore oprugom (dakle, opružne igle) omogućavajući dovoljno pritiskanje tako da klin ne isklizne. Preporučujem ove u odnosu na druge dvije opcije.
Smične igle – Ove igle su čvrste i imaju zarez na sredini gdje je igla dizajnirana da pokvari pri određenoj sili. Važno je nabaviti iglu gdje će zarez biti u istoj ravni kao i prečnik osovine.
Igle za tiple – Ovo su samo čvrste igle velike čvrstoće. Ako vam je rupa prevelika, vjerovatno ćete ih morati zalijepiti (također igle za smicanje). Ako vaša aplikacija promijeni smjer ili opterećenje, možete potaknuti da ljepilo prerano propadne i da igla ispadne.
Svaki od iglica će imati oglašenu otpornost na lomljenje i možete odabrati prečnik i tip na osnovu jednačina ispod. Fsje sila smicanja, T je primijenjeni moment i d je prečnik osovine.
Ova metoda vam daje puno kapaciteta za podnošenje većeg momenta, ali još uvijek ne daje nikakvo podešavanje nakon što se rupa izbuši. Ako zabrljate previše puta, osovina će izgledati kao švicarski sir.
Glavna prednost je da skoro svako može napraviti ovaj spoj. Sve što vam treba je bušilica, burgije i čekić.Preporučujem da prvo izbušite manji prečnik 1/16 – 3/32 i proverite poravnanje čačkalicom.Ako je dobar, izbušite ga do željenog prečnika. Ako ne, zarotirajte na drugi dio osovine i pokušajte ponovo.
Kako pričvrstiti zupčanike, lančanike i remenice na osovine
Napisao Corey Rasmussen u Gears,Mechanical Design Posljednje ažurirano 22. avgusta 2024.
Za razliku od Lego zupčanika i osovina prikazanih ispod, većina motora ima savršeno okrugle osovine. To otežava pričvršćivanje zupčanika, remenica i lančanika.
Glavne metode pričvršćivanja zupčanika na osovine su ljepila, pres-fitting, poprečno izbušene rupe, kompresija, zavrtnji za postavljanje, utor za ključeve, evolventne klinove i konusne čahure. Većina industrijskih aplikacija koristit će utore za ključeve i/ili zavrtnje za podešavanje. Dok se ljepila i presovanje obično rade na niskim momentima ili u hobi aplikacijama.
Hajde da istražimo svaku metodu vagajući za i protiv. Takođe ću koristiti termine; zupčanici, remenice, lančanici i zupčanici, naizmjenično jer se ovaj članak bavi načinom na koji je uređaj montiran, a ne šta radi.
Ljepila
Ljepila se uglavnom koriste u hobi aplikacijama s plastičnim zupčanicima. Ne samo zato što plastični zupčanici ne mogu podnijeti veliki okretni moment, već i zato što veličine osovine ostaju male u promjeru.
Slika ljubaznošću Creative Commons
Uzbuđeni ste da saznate više o Gears-u?
Prijavite se za BESPLATNU Master klasu sveobuhvatnog dizajna zupčanika Mentored Engineer-a (vrijednost 500 USD) koja uključuje njegov Planetarni kalkulator opreme (vrijednost 250 USD) i sedmični bilten Mentored Engineer-a
ime:
Najbolji e-mail:
Master Class sveobuhvatnog dizajna opreme je serija od 17 dijelova videozapisa i teksta u kojima ćete naučiti:
Kako odrediti veličinu zupčanika tako da se spajaju
Izračunajte naprezanje na zupcima zupčanika
Izračunajte omjere prijenosa u planetarnom sistemu
Nakon završetka ovog kursa moći ćete prvi put pravilno dizajnirati i specificirati mjenjače za svoje aplikacije.
Kurs i kalkulator imaju ukupnu vrijednost od preko 750 USD! BESPLATNO
Poštujemo vašu privatnost e-pošte
Kako se promjer osovine povećava, relativna čvrstoća spoja ljepila i čvrstoća osovine su jednake na otprilike 3/16″ (5 mm) kada se koristi konzervativna čvrstoća ljepila od 1000 psi (7 N/mm) i osovina od čelika C1018 ( 54 ksi, 370 MPa).
Zaključak: upotreba ljepila je dobar izbor za male osovine
Kao što je spomenuto, većina proizvođača ljepila reklamirat će otpornost na smicanje u krugu od najmanje 1000 psi, a neki i do 3000+ psi. Test smicanja u krugu se radi tako što se dvije dugačke tanke šipke pričvrste zajedno s ljepilom preko mjerljive površine. Krajevi šipki se rastavljaju do kvara. Sila je podijeljena s površinom i rezultat je čvrstoća na smicanje u krugu.
Obično dizajniram oko malog broja oglašenih posmičnih čvrstoća jer postoje mnogi faktori koji mogu smanjiti stvarnu čvrstoću. Među njima su priprema površine, nanošenje površine, temperatura i vlažnost.
Prije nanošenja ljepila, morat ćete grubo izbrusiti površine remenice i osovine s malo brusnog papira (~200 – 300 grit) ili finom turpijom. To će ljepilu dati male ureze za koje se mogu uhvatiti. Zatim ćete htjeti očistiti i odmastiti sredstvom za čišćenje, a zatim potpuno osušiti. Obično volim da koristim sredstvo za čišćenje kočnica jer ga imam u blizini.
Da utvrdite hoće li vaša aplikacija izdržati primijenjeni moment. Koristite sljedeće formule.
Gdje je Površina površina između osovine i remenice, d je prečnik osovine, L je dužina preklapanja za osovinu i remenicu, F je unutrašnja posmična sila između osovine i remenice, Ssje otpornost na smicanje ljepila, a T je primijenjeni (ili maksimalni moment).
Koristeći prosječnu čvrstoću na smicanje ljepila od 1000 psi, prečnik od 0,19 in i dužinu preklapanja od 0,38 in, možemo utvrditi da je naš maksimalni obrtni moment 43,1 in lb.
Postoje tri glavne nedostatke upotrebe metode ljepljenja za spajanje remenice na osovinu
Moment je ograničen prečnikom i jačinom lepljenja kao što je već pomenuto
Postoji mogućnost da se osovina i remenica izvuku iz centra i/ili okomito. To se može svesti na minimum tolerancijom između njih, ali ne toliko čvrsto da biste obrisali sav ljepilo.
Ne postoji način za podešavanje ili zamjenu komponenti bez mogućnosti oštećenja 1 ili obje komponente. Prilagodba je važna i ova metoda to uopće ne dopušta.
Spajanje Shafts zajedno? Pogledajte naš vodič za spojnice vratila.
Press-Fitting
Pres-fitting je isprobana i istinita metoda pričvršćivanja zupčanika na vratila. Koristi se u željezničkoj industriji kao metoda za uštedu novca kada se sklopovi kotača istroše ili pokvare.
Glavni zavareni element kotača ima precizno obrađen prečnik, a zatim se oko njega nanosi tanka traka od kaljenog čelika. Traka ili "guma" je zapravo manja od obrađene površine. Ovo omogućava da se s vremena na vrijeme zamijeni jeftina traka umjesto cijelog sklopa kotača.
Sljedeći video prikazuje kako se guma skida s točka pomoću topline. Traka će se širiti u prečniku kako temperatura raste. Točak (unutrašnji prečnik) će ostati približno iste veličine jer ima mnogo veću masu i brže će zračiti toplotu.
U ovom trenutku, traka se može odvojiti i postaviti nova na isti način.
Budući da na ovome nema mehaničke brave, 100% se zasniva na trenju i može skliznuti. Mjerenje i određivanje prianjanja je teško i obično je potrebno napraviti pretpostavke.
Super SporoBesplatni online kalkulator za presovanje osovineili Go Pro
Gdje je Pr pritisak između površina, δ je količina presovanja, d je prečnik osovine, doje vanjski prečnik glavčine ili zupčanika, dije unutrašnji prečnik osovine (ako je šuplja), μ je koeficijent trenja između materijala, a E i ν su Youngov modul i Poissonov omjer materijala.
Pritisnuti zupčanike na osovinu
Zagrijavanje materijala će povećati promjer; dakle, smanjenje količine presovanja, δ. Ovo olakšava stavljanje ili skidanje opreme, ali krajnji rezultat je isti kada se ohladi.
Ako to radite kod kuće s plastičnim zupčanicima. Pokušajte da ih zagrejete u rerni na oko 175 stepeni do 200 stepeni (79 stepeni do 93 stepena), a zatim ih gurnite po osovini.
Ova metoda je podesiva, ali nije lako i možda ćete morati rastaviti više komponenti kako ih toplina ne bi uništila.
Unakrsno izbušene rupe
Bušenje rupe kroz glavčinu zupčanika i osovinu odličan je način da dobijete veliki obrtni moment. Takođe sprečava preopterećenje osovine jer će se klin skratiti (slomiti) ako je obrtni moment prevelik. Postoje tri glavne vrste igle koje se koriste u ovoj aplikaciji koje su navedene u nastavku od najslabijih do najjačih.
Poprečno izbušena rupa sa rolni (oprugom) klinom
Roll (opružne ili prorezne) igle – Ovo su ravne šipke koje su smotane u okrugli oblik. Oni imaju tendenciju da se otvore oprugom (dakle, opružne igle) omogućavajući dovoljno pritiskanje tako da klin ne isklizne. Preporučujem ove u odnosu na druge dvije opcije.
Smične igle – Ove igle su čvrste i imaju zarez na sredini gdje je igla dizajnirana da pokvari pri određenoj sili. Važno je nabaviti iglu gdje će zarez biti u istoj ravni kao i prečnik osovine.
Igle za tiple – Ovo su samo čvrste igle velike čvrstoće. Ako vam je rupa prevelika, vjerovatno ćete ih morati zalijepiti (također igle za smicanje). Ako vaša aplikacija promijeni smjer ili opterećenje, možete potaknuti da ljepilo prerano propadne i da igla ispadne.
Svaki od iglica će imati oglašenu otpornost na lomljenje i možete odabrati prečnik i tip na osnovu jednačina ispod. Fsje sila smicanja, T je primijenjeni moment i d je prečnik osovine.
Ova metoda vam daje puno kapaciteta za podnošenje većeg momenta, ali još uvijek ne daje nikakvo podešavanje nakon što se rupa izbuši. Ako zabrljate previše puta, osovina će izgledati kao švicarski sir.
Glavna prednost je da skoro svako može napraviti ovaj spoj. Sve što vam treba je bušilica, burgije i čekić.Preporučujem da prvo izbušite manji prečnik 1/16 – 3/32 i proverite poravnanje čačkalicom.Ako je dobar, izbušite ga do željenog prečnika. Ako ne, zarotirajte na drugi dio osovine i pokušajte ponovo.
KompresijaČvorišta
Iako nije uobičajena metoda pričvršćivanja zupčanika na vratila, dostupna je. Kada se zupčanik prevuče preko osovine, zavrtanj za podešavanje je zategnut i trenje će nositi obrtni moment. Koeficijent se može nenamjerno smanjiti zbog zauljenih osovina ili upotrebe anti-zaplitavanja. Najbolje je koristiti različite metale kada koristite ovu metodu.
Troškovi izrade reljefa u komponentama čine ovu vrstu metode previsokom u većini slučajeva.
Samo izbjegavajte ovu vrstu zglobova!
Set Screws
Metoda zavrtnja (samo) pričvršćivanja na osovinu vrlo je uobičajena kod razvodnih remenica, zupčanika i lančanika.
Teško je odrediti kakav obrtni moment možete dobiti iz ovakve spojnice. Rezultat može znatno varirati zbog koeficijenta trenja, primijenjenog momenta, podmazivanja navoja i tipa zavrtnja. Osnovna jednadžba je sljedeća:
Gdje je T izlazni moment, μ je koeficijent trenja, F je normalna sila iz jednog zavrtnja i d je promjer dafta.
Većina ljudi samo zategne vijak što je više moguće. Sve dok remenica ne sklizne od prevelikog obrtnog momenta, sve će biti u redu. Međutim, kada se to dogodi, brzo ćete nositi žljeb u osovini. Ovo čini vaš prečnik osovine manji; čime se smanjuje maksimalni obrtni moment koji možete postići.
Glavna prednost je što je ova metoda 100% podesiva za rotaciju na osovinu i duž njene dužine. Općenito, ova metoda je dostupna samo sa osovinama veličine 1/2″ (13 mm) ili manje.
Keyways
Za većinu industrijskih aplikacija standard su osovine sa ključevima.Daleko bilo koja oprema koja se nalazi na polici će biti dostupna u različitim otvorima veličine sa utorima za ključeve. Možete ih kupiti i sa nedovršenim otvorima i sami izrezati utor za ključeve ako želite.
Prilikom odabira veličine provrta, pazite da ne odaberete osovinu koja je prevelika za zupčanik. Nedavno sam imao sistem koji je koristio 10-zupčani lančanik na osovini od 1". Sistem je imao neke skokove pritiska pri pokretanju i zapravo je napukao lančanik na pola.
To je mogao učiniti tako lako jer je materijal između vanjske strane glavčine i otvora za ključ bio debeo samo 1/8". Uspjeli smo to udvostručiti na ¼ dodavanjem jednog zuba. Ovo je situacija u kojoj bi evolventni žljeb biti bolji izbor (više o tome kasnije).
Većina zupčanika se drži klizeći po osovini sa samo jednim ili dva zavrtnja. Generalno, jedan zavrtanj će biti na ključu, a drugi će biti pod uglom od 90 stepeni prema njemu i pritisnuti na osovinu. Za cilindrične zupčanike, ovo je adekvatno, ali za spiralne zupčanike, mora biti više pozitivnog zahvata na osovini kako bi se uračunalo bočno opterećenje. Moguća rješenja su potisni ležajevi, konusni valjkasti ležajevi ili uskočni prstenovi.
