Paso 15: Colocar a piezas giratorias: ejes con los tornillos y abrazadera juntas en vivo
Para pequeños dispositivos (como los robots alrededor de 1 libra), los tornillos son generalmente el método aceptado porque los pares involucrados son tan pequeñas, y taladros y grifos son baratos en los tamaños pequeños. Métrico y pulgadas piezas a menudo son intercambiables porque perforaciones pequeñas pueden ser tocó el violín con fácilmente con dichos ejercicios.
Y para dispositivos más grandes, existen estándares industriales como tamaños del eje y chavetero, muy bonita y engranaje, piñón o acoplador de eje que se puede comprar un chavetero amueblado. Este es el Reino de ruedas de la carretilla, marcos de acero y bloques de almohadilla del arrabio.
Hay 2 reinos de "fácil", pero para las partes en el medio, la vida puede ser difícil. Por ejemplo, 12 m m es una métrica común de diámetro de tamaño, pero no es cerca de 1/2" y muchos productos que 1/2" y agujeros más pequeños disponen de "plain", sin características de fijación en todo. Usted podría ir todo pulgadas o métricos de todos, pero tal vez el tamaño exacto del widget necesario para ejecutar su diseño sólo está disponible en el otro sistema. Usted tendrá que preparar su propia solución.
Chaveteros y estrías
En la industria, hay dos métodos dominantes de unir cosas para ejes - la chaveta y la ranura. Splines de dan la mejor zona de contacto y por lo tanto, fuerza, pero son difíciles de conectar cualquier cosa a menos que producido exactamente para él. Chaveteros son substancialmente más fáciles para el aficionado emprendedor generar - chavetero broches no son caro, o puede usar una herramienta Dremel con un merecido de paciencia y un esmeril. O creativamente su propio único punto abordar.
Roymech, mi ir a asesoramiento de ingeniería, tiene una sección entera en el diseño de eje con algún vocabulario en la parte inferior que es útil para explorar a su propio tiempo para entender las diferentes tácticas en común uso...
Esta sección en lugar de otro se centrará en algunas soluciones razonables trucos sucios si su dispositivo no utiliza un eje enchavetado (como un tamaño extraño o que carecen de acceso a un equipo para hacer el chavetero).
Colocación de clavos
Una de las soluciones fácil clásico es perforar directamente en el eje y el libra en un rodillo perno o pasador pin. Históricamente no he sido un fan de esta solución debido a su inmovilidad (parte no puede ajustarse, en todo) y agregar un elevador de tensión significativa al eje en forma de un por-agujero. Mi record de experiencia y la imagen es por tanto muy limitadas en este método, y por lo tanto, no trataré lo en profundidad aquí (donaciones de cuadros son bienvenidas!)
Tornillo de ajuste no apestan, nadie los usa derecho
Un aforismo a menudo oído en ingeniería es "succión de tornillos". El modo de falla clásica para un tornillo de ajuste es el tornillo cavar una enorme gubia circular alrededor de su eje y el anillo resultante del material garantizando que nada puede jamás quitar otra vez. Hay dos problemas con un tornillo que hace que sean difíciles de usar.
Los tornillos deben ser enormes para soportar el esfuerzo de torsión
Un problema frente a componentes más industriales como correas y poleas es muy demasiado pequeño tornillos, que son utilizados directamente por la mayoría de la gente sin métodos de fijación adicional. Los tornillos de fijación están hechos a propósito muy pequeñas porque se asume que pueden manejar muy poco esfuerzo de torsión de todos modos. Pero pequeños tornillos concentran estrés mucho más grandes, y esto puede empeorar el escopleo con gubia y empotrar problema. Ver imagen 2 a 4 para una explicación usando simulaciones de computadora.
Diseñé una típica cosa redonda con un tornillo de fijación y un eje con el que lo mate. Dos tornillos de ajuste se utilizaron modelos - un tornillo de ajuste pequeño típico encontrado en parte ese tamaño (#6 en un 3/8" parte aburrido) y mucho más grande Tornillo #10 con 50% más de diámetro que a menudo se perfore y pase yo. Se aplicó una carga de lbforce 20 al eje con el componente fijado (que simula conduciendo el eje con un motor) y las resultantes tensiones en la parte visualizada.
Las simulaciones muestran claramente mucho tensiones de contacto superiores con el tornillo más pequeño para la misma carga. Esto puede causar deformación local del material bajo el tornillo de ajuste, haciendo que la articulación se aflojen (perder su precarga). Entonces, atrás y cíclico de carga y descarga sólo empeorará esta gubia, causando que se degenere aún más con el tiempo!
¿Por qué he simulado el tornillo con un plano en el eje? Eso es porque...
Los tornillos deben utilizarse con pisos u hoyuelos
Un tornillo de ajuste presiona contra un eje redondo de hecho tiene muy limitado de transmisión de energía potencial. Una táctica común es moler o molino de un plano (también llamado un retén) en el eje de anchura al menos diámetro contacto del tornillo de ajuste. Alternativamente, se puede perforar un hoyuelo en el eje con el tornillo de fijación parcialmente como un perno de esquileo. Este método no es ajustable a lo largo del eje (que podría ser una buena cosa, dependiendo de la aplicación), y un pequeño tornillo vuelve a ser un pin muy pobre.
La punta de un tornillo de presión promedio es mucho menor que la rosca del cuerpo - normalmente, la "Copa" o "punto" en forma, que se supone que le permiten cavar fuertemente en un eje. Problema es que cuando equivocan porque todavía se basa en las deformaciones superficiales del eje, inevitablemente será esquilmar hasta el eje. Una forma que he usado para evitar esto es moler la punta del tornillo totalmente plano, tal que es casi tan grande en diámetro que el hilo. Tornillos rosca fina pueden acercarse el diámetro exterior más (imagen 5). Un ajuste seguro tornillo apretar este Consejo aplanado contra la porción aplanada del eje.
Acerca del más el tornillo de ajuste contacto diámetro la anchura de la plana, más la instalación todo aproxima a un D-eje (imagen 6), otra forma utilizada en la industria comúnmente que es confiable. (¿Sabías que "Mustang 1994 y más nuevos" es una forma de eje?)
Imagen 7 es una imagen de uno de los grandes tornillos utilizados en la configuración de brazo de elevación principal de mi Uberclocker robot de combate de 30lb. Imágenes 8 a 10 muestran más creaciones de gigante-tornillo de ajuste de la mina.
Tenga en cuenta que los tornillos se utilizan en la industria, pero sólo muy conservador debido a su menos previsible desgaste características que llaves y splines. Es un buen artículo que tiene algunas reglas generales para uso industrial tornillo máquinas aquí.
Productos comunes de acoplamiento de tornillo de fijación
Por suerte, vivimos en la era de abundancia de fabricante. Hace unos años hubiera tenido que idear una solución de centro de tornillo de ajuste personalizado para muchos de mis robots más pequeños, pero estos ejes de tornillo de fijación de días pueden adquirirse libremente de la talla de Pololu y Servocity (que parece que tiene un sistema de construcción rápido todo disponible), entre otros. Estos son probablemente más útiles para su promedio sumo-bot, bot de concurso de diseño, la impresora 3D o hexápodo animoso. O una muy bizzare caso de Arduino.
Para sistemas más grandes, sin embargo, esas soluciones no están disponibles, y debido a la disponibilidad de la unidad industrial productos, no puede justificarse excepto para soluciones a medida.
Bujes de sujeción y collares de eje
Si punto de fuerzas y tensiones centradas no tuyo, otro método es usar un accesorio de la abrazadera circular. Históricamente he usado esta mayoría a los ejes del par de diámetros diferentes juntos, pero también puede ser utilizado para engranajes, poleas, etc. con los alesajes del corte que puede ser exprimido. De hecho, un precisión muy popular poder transmisión componente hub estilo es "eje de la pinza".
Uno de mi favoritos desarrollo reciente es el collar de la brida de montaje del eje. Un ejemplo está en la imagen 13. Literalmente son collares de eje que han aprovechado los agujeros en un círculo. He utilizado estos extensivamente para adaptar los vínculos más grandes como Chibikart de acoplamiento para ejes de dirección, y me alegra que existan.
Lamentablemente sólo vienen en "grande", lo que significa 1/2" y para arriba. El tipo de brida real también es muy caro - un tipo más barato es el tipo "se enfrentan a Monte", que es un poco menos en términos de colocación del agujero pero todavía útil. El estilo del agujero es un cajeado #10, pero con un hilo de rosca de 1/4"-20. El razonamiento que usted puede utilizar como un #10 por-agujero (hilos de rosca en su parte) y tienen un color se enfrentan con un tornillo de casquillo del zócalo estándar, o utilizar los hilos de rosca de 1/4"-20 en su lugar.
En éstos, es importante apretar la brida agujeros después de apretar el cuello, ya que de lo contrario la fricción de los agujeros de la brida impediría el collar de apriete correctamente. Los orificios en su parte también tendría que ser un tamaño flojo para explicar la pequeña cantidad de movimiento radial, que los agujeros pasará por una vez que se aprieta el collar. La "brida real" evita estos problemas por tener la parte de sujeción separada del círculo de montaje.
Usted puede generar sus propio collares de estilo de montaje de cara de barato una y dos piezas de sujeción collares de eje de perforación en los lados, para obtener impar o tamaños métricos.
Estos collares de eje funky son disponibles en McMaster, junto con varias decenas de otros tipos de collares de eje. Ser imaginativo!
Para sus pequeños instrumentos, ServoCity tiene muchos centros de tipo abrazadera y cuellos demasiado.
