Ólíkt Lego gírunum og öxlunum sem sýndir eru hér að neðan eru flestir mótorar með fullkomlega hringlaga stokka. Þetta gerir það að verkum að erfitt er að festa gír, trissur og tannhjól.

Helstu aðferðir við að festa gír við stokka eru lím, pressupláss, þverboraðar holur, þjöppun, stilliskrúfur, lyklabrautir, spólur og taper lock bushings. Flest iðnaðarforrit munu nota lykla og/eða stilliskrúfur. Þó að lím og pressufestingar séu venjulega gerðar við lágt tog eða áhugamál.

Við skulum rannsaka hverja aðferð og vega kosti og galla. Ég mun líka nota hugtökin; gíra, hjóla, tannhjóla og kambás, til skiptis þar sem þessi grein fjallar um hvernig tækið er fest, ekki hvað það gerir.

Lím

Lím eru aðallega notuð í áhugamál með plastgírbúnaði. Ekki aðeins vegna þess að gír úr plasti þola ekki mikið tog, heldur einnig vegna þess að skaftastærðir eru áfram litlar í þvermál.

Þar sem þvermál skaftsins eykst, er hlutfallslegur styrkur límsamskeytisins og skaftstyrkurinn jöfn um það bil 3/16″ (5 mm) þegar notaður er íhaldssamur límstyrkur 1000 psi (7 N/mm) og skaft úr C1018 stáli ( 54 ksi, 370 MPa).

Ályktun: að nota lím er góður kostur fyrir lítil stokka

Eins og fram hefur komið munu flestir límframleiðendur auglýsa klippustyrk sem er að minnsta kosti 1000 psi og sumir allt að 3000+ psi. Hringskurðarpróf er gert með því að láta tvær langar, mjóar stangir festa saman með límið yfir mælanlegt svæði. Endarnir á stöngunum eru dregnir í sundur þar til bilun. Kraftinum er deilt með flatarmáli og niðurstaðan er hringskurðarstyrkur.

Ég hanna venjulega í kringum lágan fjölda auglýstans klippstyrks hér þar sem það eru margir þættir sem geta dregið úr raunverulegum styrk. Þar á meðal eru yfirborðsundirbúningur, yfirborðsnotkun, hitastig og raki.

Áður en límið er sett á þarf að grófa yfirborð trissunnar og skaftsins með smá sandpappír (~200 – 300 grit) eða fínni skrá. Þetta mun gefa límið smá rif til að grípa í. Þú vilt þá þrífa og fituhreinsa með hreinsiefni og þorna síðan alveg. Mér finnst gaman að nota bremsuhreinsara venjulega vegna þess að ég er með hann í kring.

Til að komast að því hvort umsókn þín standist beitt tog. Notaðu eftirfarandi formúlur.

Þar sem Flatarmál er yfirborðsflatarmálið milli skaftsins og trissunnar, d er þvermál skaftsins, L er skörunarlengd skaftsins og trissunnar, F er innri skurðkrafturinn milli skaftsins og trissunnar, S_ser skurðstyrkur límsins og T er beitt (eða hámarks tog).

Með því að nota að meðaltali 1000 psi, 0,19 tommur þvermál líms og skörunarlengd 0,38 tommur, getum við komist að því að hámarkstog okkar er 43,1 í lb.

Það eru þrír helstu gallar við að nota límaðferðina til að tengja trissu við skaft

Togið er takmarkað af þvermáli og límstyrk eins og áður hefur verið nefnt

Það er möguleiki á að hafa skaftið og trissuna úr miðju og/eða hornrétt. Þetta er hægt að lágmarka með umburðarlyndi milli þeirra tveggja, en ekki svo þétt að þú myndir þurrka allt límið af.

Það er engin leið til að stilla eða skipta um íhlutina án möguleika á að skemma 1 eða báða íhlutina. Að hafa aðlögun er mikilvægt og þessi aðferð leyfir það alls ekki.

Press-fitting

Pressafesting er reynd aðferð til að festa gír við stokka. Það hefur verið í notkun í járnbrautariðnaðinum sem aðferð til að spara peninga þegar hjólasamstæður slitna eða verða úr umferð.

Aðalhjólsuðubúnaðurinn hefur nákvæmlega vélað þvermál og síðan er þunnt band af hertu stáli sett utan um hana. Hljómsveitin eða "dekkið" er í raun minni en vélað yfirborðið. Þetta gerir kleift að skipta um ódýra bandið af og til í stað alls hjólasamstæðunnar.

Eftirfarandi myndband sýnir hvernig dekkið er fjarlægt af hjólinu með því að nota hita. Bandið mun stækka í þvermál þegar hitastigið hækkar. Hjólið (innra þvermál) mun haldast nokkurn veginn í sömu stærð vegna þess að það hefur miklu meiri massa og mun geisla hita í burtu hraðar.

Á þessum tímapunkti er hægt að losa hljómsveitina og setja nýja upp með sömu aðferð.

Vegna þess að það er engin vélræn lás á þessu byggist hún 100% á núningi og getur runnið til. Mæling og ákvörðun pressunar er erfið og venjulega þarf að gera forsendur.

Þar sem Pr er þrýstingurinn á milli flatanna, δ er magn pressunar, d er þvermál skaftsins, d_oer ytra þvermál nafsins eða gírsins, d_ier innra þvermál skaftsins (ef það er holt), μ er núningstuðullinn milli efnanna og E og ν eru Young's Modulus og Poisson's Ratio efnanna.

Þrýstu gír á skaft

Að hita upp efnið mun auka þvermálið; því að minnka magn pressupassa, δ. Þetta gerir það auðveldara að fara í og ​​úr gírnum, en lokaniðurstaðan sú sama þegar hann kólnar.

Ef þú gerir þetta heima með plastgírum. Prófaðu að hita þær upp í ofni við um 175 gráður til 200 gráður (79 gráður til 93 gráður) og renna þeim svo á skaftið.

Þessi aðferð er stillanleg, en ekki auðveldlega og þú gætir þurft að taka marga íhluti í sundur svo hiti eyðileggi þá ekki.

Krossboraðar holur

Að bora gat í gegnum bæði gírnafinn og skaftið er frábær leið til að fá mikið tog. Það kemur líka í veg fyrir að skaftið verði of mikið því pinninn rifnar (brotnar) ef togið er of mikið. Það eru þrjár helstu gerðir af prjónum til að nota í þessu forriti hér að neðan, frá veikustu til sterkustu.

Krossborað gat með rúllu (vor) pinna

Rúlla (gorm eða rifa) pinnar - Þetta eru flatir stangir sem hafa verið rúllaðir í kringlótt lögun. Þeir hafa tilhneigingu til að springa upp (þar af leiðandi fjöðrunarpinnar) sem leyfa nægilega pressupassingu svo að pinninn renni ekki út. Ég mæli með þessum umfram hina tvo valkostina.

Skurpinnar - Þessir pinnar eru traustir og hafa hak á miðpunkti þar sem pinninn er hannaður til að bila við ákveðinn kraft. Mikilvægt er að fá pinna þar sem hakið verður í sama plani og þvermál skaftsins.

Dowel Pins - Þetta eru bara sterkir sterkir pinnar. Ef gatið þitt er of stórt þarftu líklega að líma þetta á sinn stað (klippupinnar líka). Ef umsóknin þín snýr stefnu eða álagi geturðu hvatt til þess að límið bili of snemma og að pinninn detti út.

Hver pinna mun hafa auglýstan brotstyrk og þú getur valið þvermál og gerð út frá jöfnunum hér að neðan. F_ser skurðkrafturinn, T er beitt tog og d er þvermál skaftsins.

Þessi aðferð gefur þér mikla getu til að takast á við meira tog, en hún gefur samt enga aðlögun þegar gatið er borað. Ef þú klúðrar of oft mun skaftið líta út eins og svissneskur ostur.

Ávinningurinn er sá að næstum hver sem er getur búið til þessa samskeyti. Allt sem þú þarft er bora, bora og hamar.Ég mæli með því að bora minni þvermál 1/16 - 3/32 fyrst og athuga röðun þína með tannstöngli.Ef það er gott skaltu bora það út í þvermál sem þú vilt. Ef ekki, snúðu þér að öðrum hluta skaftsins og reyndu aftur.

Hvernig á að festa gír, tannhjól og hjól á skafta

Skrifað af Corey Rasmussen í Gears, Mechanical Design Síðast uppfært 22. ágúst 2024

Ólíkt Lego gírunum og öxlunum sem sýndir eru hér að neðan eru flestir mótorar með fullkomlega hringlaga stokka. Þetta gerir það að verkum að erfitt er að festa gír, trissur og tannhjól.

Helstu aðferðir við að festa gír við stokka eru lím, pressupláss, þverboraðar holur, þjöppun, stilliskrúfur, lyklabrautir, spólur og taper lock bushings. Flest iðnaðarforrit munu nota lykla og/eða stilliskrúfur. Þó að lím og pressufestingar séu venjulega gerðar við lágt tog eða áhugamál.

Við skulum rannsaka hverja aðferð og vega kosti og galla. Ég mun líka nota hugtökin; gíra, hjóla, tannhjóla og kambás, til skiptis þar sem þessi grein fjallar um hvernig tækið er fest, ekki hvað það gerir.

Lím

Lím eru aðallega notuð í áhugamál með plastgírbúnaði. Ekki aðeins vegna þess að gír úr plasti þola ekki mikið tog, heldur einnig vegna þess að skaftastærðir eru áfram litlar í þvermál.

Mynd með leyfi Creative Commons

Spenntur að læra meira um Gears?

Skráðu þig í ÓKEYPIS alhliða Gear Design Master Class ($ 500 Value) sem inniheldur reiknivélina hans ($250 Value) og vikulegt Mentored Engineer fréttabréf

Nafn:

Besti tölvupósturinn:

The Comprehensive Gear Design Master Class er 17 hluta röð af myndböndum og texta þar sem þú munt læra:

Hvernig á að stækka gír þannig að þau passa saman

Reiknið út álag á tannhjólatönnum

Reiknaðu gírhlutföll í plánetukerfi

Eftir að hafa lokið þessu námskeiði muntu geta hannað og sérstakt gírkassa rétt fyrir forritin þín í fyrsta skipti.

Námskeiðið og reiknivélin hafa samanlagt verðmæti yfir $750! FRÍTT

Við virðum friðhelgi tölvupósts þíns

Þar sem þvermál skaftsins eykst, er hlutfallslegur styrkur límsamskeytisins og skaftstyrkurinn jöfn um það bil 3/16″ (5 mm) þegar notaður er íhaldssamur límstyrkur 1000 psi (7 N/mm) og skaft úr C1018 stáli ( 54 ksi, 370 MPa).

Ályktun: að nota lím er góður kostur fyrir lítil stokka

Eins og fram hefur komið munu flestir límframleiðendur auglýsa klippustyrk sem er að minnsta kosti 1000 psi og sumir allt að 3000+ psi. Hringskurðarpróf er gert með því að láta tvær langar, mjóar stangir festa saman með límið yfir mælanlegt svæði. Endarnir á stöngunum eru dregnir í sundur þar til bilun. Kraftinum er deilt með flatarmáli og niðurstaðan er hringskurðarstyrkur.

Ég hanna venjulega í kringum lágan fjölda auglýstans klippstyrks hér þar sem það eru margir þættir sem geta dregið úr raunverulegum styrk. Þar á meðal eru yfirborðsundirbúningur, yfirborðsnotkun, hitastig og raki.

Áður en límið er sett á þarf að grófa yfirborð trissunnar og skaftsins með smá sandpappír (~200 – 300 grit) eða fínni skrá. Þetta mun gefa límið smá rif til að grípa í. Þú vilt þá þrífa og fituhreinsa með hreinsiefni og þorna síðan alveg. Mér finnst gaman að nota bremsuhreinsara venjulega vegna þess að ég er með hann í kring.

Til að komast að því hvort umsókn þín standist beitt tog. Notaðu eftirfarandi formúlur.

Þar sem Flatarmál er yfirborðsflatarmálið milli skaftsins og trissunnar, d er þvermál skaftsins, L er skörunarlengd skaftsins og trissunnar, F er innri skurðkrafturinn milli skaftsins og trissunnar, S_ser skurðstyrkur límsins og T er beitt (eða hámarks tog).

Með því að nota að meðaltali 1000 psi, 0,19 tommur þvermál líms og skörunarlengd 0,38 tommur, getum við komist að því að hámarkstog okkar er 43,1 í lb.

Það eru þrír helstu gallar við að nota límaðferðina til að tengja trissu við skaft

Togið er takmarkað af þvermáli og límstyrk eins og áður hefur verið nefnt

Það er möguleiki á að hafa skaftið og trissuna úr miðju og/eða hornrétt. Þetta er hægt að lágmarka með umburðarlyndi milli þeirra tveggja, en ekki svo þétt að þú myndir þurrka allt límið af.

Það er engin leið til að stilla eða skipta um íhlutina án möguleika á að skemma 1 eða báða íhlutina. Að hafa aðlögun er mikilvægt og þessi aðferð leyfir það alls ekki.

Tengja stokka saman? Skoðaðu leiðbeiningar okkar um skafttengi.

Press-fitting

Pressafesting er reynd aðferð til að festa gír við stokka. Það hefur verið í notkun í járnbrautariðnaðinum sem aðferð til að spara peninga þegar hjólasamstæður slitna eða verða úr umferð.

Aðalhjólsuðubúnaðurinn hefur nákvæmlega vélað þvermál og síðan er þunnt band af hertu stáli sett utan um hana. Hljómsveitin eða "dekkið" er í raun minni en vélað yfirborðið. Þetta gerir kleift að skipta um ódýra bandið af og til í stað alls hjólasamstæðunnar.

Eftirfarandi myndband sýnir hvernig dekkið er fjarlægt af hjólinu með því að nota hita. Bandið mun stækka í þvermál þegar hitastigið hækkar. Hjólið (innra þvermál) mun haldast nokkurn veginn í sömu stærð vegna þess að það hefur miklu meiri massa og mun geisla hita í burtu hraðar.

Á þessum tímapunkti er hægt að losa hljómsveitina og setja nýja upp með sömu aðferð.

Vegna þess að það er engin vélræn lás á þessu byggist hún 100% á núningi og getur runnið til. Mæling og ákvörðun pressunar er erfið og venjulega þarf að gera forsendur.

Ofur hægurÓkeypis Shaft Press Fit reiknivél á netinueða Go Pro

Þar sem Pr er þrýstingurinn á milli flatanna, δ er magn pressunar, d er þvermál skaftsins, d_oer ytra þvermál nafsins eða gírsins, d_ier innra þvermál skaftsins (ef það er holt), μ er núningstuðullinn milli efnanna og E og ν eru Young's Modulus og Poisson's Ratio efnanna.

Þrýstu gír á skaft

Að hita upp efnið mun auka þvermálið; því að minnka magn pressupassa, δ. Þetta gerir það auðveldara að fara í og ​​úr gírnum, en lokaniðurstaðan sú sama þegar hann kólnar.

Ef þú gerir þetta heima með plastgírum. Prófaðu að hita þær upp í ofni við um 175 gráður til 200 gráður (79 gráður til 93 gráður) og renna þeim svo á skaftið.

Þessi aðferð er stillanleg, en ekki auðveldlega og þú gætir þurft að taka marga íhluti í sundur svo hiti eyðileggi þá ekki.

Krossboraðar holur

Að bora gat í gegnum bæði gírnafinn og skaftið er frábær leið til að fá mikið tog. Það kemur líka í veg fyrir að skaftið verði of mikið því pinninn rifnar (brotnar) ef togið er of mikið. Það eru þrjár helstu gerðir af prjónum til að nota í þessu forriti hér að neðan, frá veikustu til sterkustu.

Krossborað gat með rúllu (vor) pinna

Rúlla (gorm eða rifa) pinnar - Þetta eru flatir stangir sem hafa verið rúllaðir í kringlótt lögun. Þeir hafa tilhneigingu til að springa upp (þar af leiðandi fjöðrunarpinnar) sem leyfa nægilega pressupassingu svo að pinninn renni ekki út. Ég mæli með þessum umfram hina tvo valkostina.

Skurpinnar - Þessir pinnar eru traustir og hafa hak á miðpunkti þar sem pinninn er hannaður til að bila við ákveðinn kraft. Mikilvægt er að fá pinna þar sem hakið verður í sama plani og þvermál skaftsins.

Dowel Pins - Þetta eru bara sterkir sterkir pinnar. Ef gatið þitt er of stórt þarftu líklega að líma þetta á sinn stað (klippupinnar líka). Ef umsóknin þín snýr stefnu eða álagi geturðu hvatt til þess að límið bili of snemma og að pinninn detti út.

Hver pinna mun hafa auglýstan brotstyrk og þú getur valið þvermál og gerð út frá jöfnunum hér að neðan. F_ser skurðkrafturinn, T er beitt tog og d er þvermál skaftsins.

Þessi aðferð gefur þér mikla getu til að takast á við meira tog, en hún gefur samt enga aðlögun þegar gatið er borað. Ef þú klúðrar of oft mun skaftið líta út eins og svissneskur ostur.

Ávinningurinn er sá að næstum hver sem er getur búið til þessa samskeyti. Allt sem þú þarft er bora, bora og hamar.Ég mæli með því að bora minni þvermál 1/16 - 3/32 fyrst og athuga röðun þína með tannstöngli.Ef það er gott skaltu bora það út í þvermál sem þú vilt. Ef ekki, snúðu þér að öðrum hluta skaftsins og reyndu aftur.

ÞjöppunMiðstöðvar

Þó að það sé ekki algeng aðferð til að festa gír við stokka, þá er hún fáanleg. Þegar gírnum hefur verið rennt yfir skaftið er stilliskrúfan hert og núningur mun bera togið. Hægt er að lækka stuðulinn óvart vegna olíukenndra skafta eða notkunar á gripi. Best er að nota ólíka málma þegar þessi aðferð er notuð.

Kostnaður við að búa til léttir í íhlutunum gerir þessa tegund kostnaðar óhóflegan í flestum tilfellum.

Forðastu bara þessa tegund af liðum!

Stilla skrúfur

Stillingarskrúfa (eina) aðferðin til að festa við skaft er mjög algeng með tímastillum, gírum og tannhjólum.

Það er erfitt að ákvarða hvers konar tog þú getur fengið út úr tengi sem þessari. Niðurstaðan getur verið mjög breytileg vegna núningsstuðuls, beitts togs, smurningar á þráðum og gerð stilliskrúfa. Grunnjafnan er sem hér segir:

Þar sem T er úttakssnúið, μ er núningsstuðullinn, F er eðlilegur kraftur frá einni stillskrúfu og d er þvermál dafts.

Flestir herða bara stilliskrúfuna eins mikið og hægt er. Svo lengi sem trissan sleppur ekki vegna of mikils togs verður allt í lagi. Hins vegar þegar það gerist muntu fljótt bera gróp inn í skaftið. Þetta gerir þvermál skaftsins minna; dregur þannig úr hámarks togi sem þú getur náð.

Helsti ávinningurinn er að þessi aðferð er 100% stillanleg fyrir snúning að skaftinu og eftir lengd þess. Almennt er þessi aðferð aðeins fáanleg með skaftastærðum 1/2″ (13mm) eða minna.

Lyklabrautir

Fyrir flestar iðnaðarnotkun er staðallinn lyklaður stokkar.Langt frá hillubúnaði verður fáanlegur í margs konar holum í stærð með lyklaraufum. Þú getur líka keypt þá með ókláruðum borum og klippt þitt eigið lykilspor ef þú vilt.

Þegar þú velur borastærð skaltu ganga úr skugga um að þú sért ekki að velja skaft sem er of stórt fyrir gírinn. Nýlega var ég með kerfi sem notaði 10-tann keðjuhjól á 1" skafti. Kerfið var með einhverja þrýstitoppa í ræsingu og í raun sprungið keðjuhjólið í tvennt.

Það var hægt að gera þetta svo auðveldlega vegna þess að efnið á milli ytra hluta miðstöðvarinnar og lyklagangsins var aðeins 1/8" þykkt. Við gátum tvöfaldað það í ¼ með því að bæta við einni tönn. Þetta er ástand þar sem óvirkur spline myndi vera betri kostur (meira um það síðar).

Flest gír eru haldið frá því að renna á skaftið með aðeins einni eða tveimur stilliskrúfum. Almennt mun ein skrúfa vera á lyklinum og hin mun vera 90 gráður á hana og þrýsta á skaftið. Fyrir grenjagír er þetta fullnægjandi, en fyrir skrúflaga gír þarf að vera meira jákvæð tenging á skaftinu til að taka tillit til hliðarálagsins. Hugsanlegar lausnir eru álagslegur, mjóknuð rúllulegur eða smelluhringir.