Erinevalt allpool näidatud Lego hammasratastest ja võllidest on enamikul mootoritel täiesti ümarad võllid. See muudab hammasrataste, rihmarataste ja ketirataste kinnitamise keeruliseks.

Peamised meetodid hammasrataste kinnitamiseks võllidele on liimid, pressliitmik, ristpuuritud augud, kokkusurumine, seadistuskruvid, võtmeavad, spiraalid ja koonuslukustuspuksid. Enamik tööstuslikke rakendusi kasutab võtmeavasid ja/või kinnituskruvisid. Kuigi liimid ja pressliitmikud tehakse tavaliselt väikese pöördemomendi või hobirakenduste korral.

Uurime iga meetodit, kaaludes plusse ja miinuseid. Ma kasutan ka termineid; hammasrattad, rihmarattad, ketirattad ja nukid, vaheldumisi, kuna see artikkel käsitleb seda, kuidas seade on paigaldatud, mitte seda, mida see teeb.

Liimid

Liime kasutatakse enamasti plastülekandega hobirakendustes. Mitte ainult sellepärast, et plasthammasrattad ei talu suurt pöördemomenti, vaid ka seetõttu, et võlli läbimõõt on väike.

Kuna võlli läbimõõt suurendab liimühenduse suhtelist tugevust ja võlli tugevus on ligikaudu 3/16 tolli (5 mm), kui kasutatakse konservatiivset liimitugevust 1000 psi (7 N/mm) ja võlli C1018 terasest ( 54 ksi, 370 MPa).

Järeldus: liimide kasutamine on väikeste võllide jaoks hea valik

Nagu mainitud, reklaamivad enamik liimitootjaid nihketugevust, mis on vähemalt 1000 psi ja mõned kuni 3000+ psi. Ringi nihkekatse tehakse kahe pika kitsa vardaga, mis kinnitatakse liimiga mõõdetavale alale. Varraste otsad tõmmatakse lahku kuni ebaõnnestumiseni. Jõud jagatakse pindalaga ja tulemuseks on ringi nihketugevus.

Tavaliselt kujundan siin reklaamitud nihketugevuse väikese arvu järgi, kuna on palju tegureid, mis võivad tegelikku tugevust vähendada. Nende hulka kuuluvad pinna ettevalmistamine, pinna pealekandmine, temperatuur ja niiskus.

Enne liimi pealekandmist tuleb rihmaratta ja võlli pinnad liivapaberi (~200-300 grit) või peene viiliga karestada. See annab liimile väikesed täkked, millest kinni haarata. Seejärel soovite puhastada ja rasvatustada puhastusvahendiga ning seejärel täielikult kuivatada. Mulle meeldib tavaliselt kasutada pidurite puhastusvahendit, sest see on mul olemas.

Et välja selgitada, kas teie rakendus peab rakendatud pöördemomendile vastu. Kasutage järgmisi valemeid.

kus Pindala on võlli ja rihmaratta vaheline pindala, d on võlli läbimõõt, L on võlli ja rihmaratta kattumise pikkus, F on võlli ja rihmaratta vaheline sisemine nihkejõud, S_son liimi nihketugevus ja T on rakendatud (või maksimaalne pöördemoment).

Kasutades liimi keskmist nihketugevust 1000 psi, läbimõõtu 0,19 tolli ja ülekatte pikkust 0,38 tolli, võime leida, et meie maksimaalne pöördemoment on 43,1 naela.

Liimimismeetodi kasutamisel rihmaratta võlliga ühendamiseks on kolm peamist puudust

Pöördemomenti piiravad läbimõõt ja nakketugevus, nagu juba mainitud

Võimalik on seada võll ja rihmaratas keskelt välja ja/või risti. Seda saab minimeerida nende kahe tolerantsiga, kuid mitte nii tihedalt, et kogu liim maha pühkida.

Komponente ei saa kuidagi reguleerida ega asendada ilma võimaluseta kahjustada ühte või mõlemat komponenti. Kohandamine on oluline ja see meetod ei võimalda seda üldse.

Presside paigaldamine

Press-liitmine on proovitud ja tõeline meetod hammasrataste kinnitamiseks võllidele. Seda on kasutatud raudteetööstuses raha säästmiseks, kui rattasõlmed kuluvad või muutuvad ümaraks.

Põhiratta keevisõmblus on täpselt töödeldud läbimõõduga ja seejärel kantakse selle ümber õhuke karastatud terasest riba. Lint või "rehv" on tegelikult väiksem kui töödeldud pind. See võimaldab kogu rattakomplekti asemel aeg-ajalt vahetada odavat riba.

Järgmises videos on näha, kuidas rehv soojust kasutades velje küljest lahti võetakse. Temperatuuri tõustes riba läbimõõt laieneb. Ratas (siseläbimõõt) jääb ligikaudu samaks, kuna sellel on palju rohkem massi ja see kiirgab soojust kiiremini ära.

Sel hetkel saab sama meetodi abil rihma maha tõmmata ja uue paigaldada.

Kuna sellel pole mehaanilist lukku, põhineb see 100% hõõrdumisel ja see võib libiseda. Pressi sobivuse mõõtmine ja määramine on keeruline ja tavaliselt tuleb teha oletusi.

kus Pr on pindadevaheline rõhk, δ on pressi sobivus, d on võlli läbimõõt, d_oon rummu või käigu välisläbimõõt, d_ion võlli siseläbimõõt (kui see on õõnes), μ on materjalide hõõrdetegur ning E ja ν on materjalide Youngi moodul ja Poissoni suhe.

Suruge hammasrattad võllile

Materjali kuumutamine suurendab läbimõõtu; seetõttu vähendades pressi sobivust, δ. See muudab käigu sisse- või mahavõtmise lihtsamaks, kuid lõpptulemus on pärast jahtumist sama.

Kui teete seda kodus plastikust hammasratastega. Proovige neid ahjus kuumutada umbes 175 kraadi kuni 200 kraadi (79 kraadi kuni 93 kraadi) ja seejärel libistada need võllile.

See meetod on reguleeritav, kuid mitte lihtsalt ja võib-olla peate mitu komponenti lahti võtma, et kuumus neid ei hävitaks.

Risti puuritud augud

Aukude puurimine läbi nii käigu rummu kui ka võlli on suurepärane võimalus suure pöördemomendi saamiseks. Samuti hoiab see ära võlli ülekoormamise, kuna tihvt nihkub (murdub), kui pöördemoment on liiga suur. Selles rakenduses saab kasutada kolme peamist tüüpi tihvte, mis on loetletud allpool nõrgimast tugevaimani.

Risti puuritud auk rulltihvtiga (vedru).

Rull- (vedru- või piludega) tihvtid – need on lamedad vardad, mis on rullitud ümaraks. Need kipuvad avanema (seega vedrutihvtid), võimaldades piisavalt suruda, et tihvt välja ei libiseks. Soovitan neid kahele teisele võimalusele.

Nihketihvtid – need tihvtid on tugevad ja nende keskpunktis on sälk, kus tihvt on ette nähtud teatud jõu korral purunema. Oluline on saada tihvt, kus sälk on võlli läbimõõduga samal tasapinnal.

Tüüblitihvtid – need on lihtsalt ülitugevad tahked tihvtid. Kui teie auk on liiga suur, peate need tõenäoliselt paika liimima (ka nihketihvtid). Kui teie rakendus muudab suunda või koormust vastupidiseks, võite soodustada liimi enneaegset purunemist ja tihvti väljakukkumist.

Igal tihvtil on reklaamitud purunemistugevus ja saate valida läbimõõdu ja tüübi allolevate võrrandite põhjal. F_son nihkejõud, T on rakendatud pöördemoment ja d on võlli läbimõõt.

See meetod annab teile palju võimsust suurema pöördemomendiga toimetulemiseks, kuid pärast augu puurimist ei ole see siiski võimalik reguleerida. Kui ajad liiga palju kordi segamini, näeb võll välja nagu Šveitsi juust.

Peamine eelis on see, et peaaegu igaüks saab seda liigendit teha. Kõik, mida vajate, on puur, puuriterad ja vasara.Soovitan esmalt puurida väiksema läbimõõduga 1/16 – 3/32 ja kontrollida joondust hambatikuga.Kui see on hea, puurige see soovitud läbimõõduni. Kui ei, siis pöörake võlli teise osa poole ja proovige uuesti.

Kuidas kinnitada võllidele hammasrattaid, ketirattaid ja rihmarattaid

Kirjutas Corey Rasmussen raamatus Gears, mehaaniline disain. Viimati värskendatud 22. augustil 2024

Erinevalt allpool näidatud Lego hammasratastest ja võllidest on enamikul mootoritel täiesti ümarad võllid. See muudab hammasrataste, rihmarataste ja ketirataste kinnitamise keeruliseks.

Peamised meetodid hammasrataste kinnitamiseks võllidele on liimid, pressliitmik, ristpuuritud augud, kokkusurumine, seadistuskruvid, võtmeavad, spiraalid ja koonuslukustuspuksid. Enamik tööstuslikke rakendusi kasutab võtmeavasid ja/või kinnituskruvisid. Kuigi liimid ja pressliitmikud tehakse tavaliselt väikese pöördemomendi või hobirakenduste korral.

Uurime iga meetodit, kaaludes plusse ja miinuseid. Ma kasutan ka termineid; hammasrattad, rihmarattad, ketirattad ja nukid, vaheldumisi, kuna see artikkel käsitleb seda, kuidas seade on paigaldatud, mitte seda, mida see teeb.

Liimid

Liime kasutatakse enamasti plastülekandega hobirakendustes. Mitte ainult sellepärast, et plasthammasrattad ei talu suurt pöördemomenti, vaid ka seetõttu, et võlli läbimõõt on väike.

Pilt Creative Commonsi loal

Kas soovite Gearsi kohta rohkem teada saada?

Registreeruge mentorinseneri TASUTA kõikehõlmavale varustuse disaini meistriklassile (väärtus 500 dollarit), mis sisaldab tema planeedivarustuse kalkulaatorit (väärtus 250 dollarit) ja iganädalast mentorinseneride uudiskirja

Nimi:

Parim e-post:

Põhjaliku varustuse disaini meistriklass on 17-osaline videote ja tekstide sari, kus saate teada:

Kuidas määrata hammasrataste suurust nii, et need haakuks

Arvutage hammasratta hammaste pinge

Arvutage ülekandearvud planeedisüsteemis

Pärast selle kursuse läbimist saate esimest korda oma rakenduste jaoks õigesti kujundada ja spetsifikeerida käigukaste.

Kursuse ja kalkulaatori koguväärtus on üle 750 $! TASUTA

Austame teie e-posti privaatsust

Kuna võlli läbimõõt suurendab liimühenduse suhtelist tugevust ja võlli tugevus on ligikaudu 3/16 tolli (5 mm), kui kasutatakse konservatiivset liimitugevust 1000 psi (7 N/mm) ja võlli C1018 terasest ( 54 ksi, 370 MPa).

Järeldus: liimide kasutamine on väikeste võllide jaoks hea valik

Nagu mainitud, reklaamivad enamik liimitootjaid nihketugevust, mis on vähemalt 1000 psi ja mõned kuni 3000+ psi. Ringi nihkekatse tehakse kahe pika kitsa vardaga, mis kinnitatakse liimiga mõõdetavale alale. Varraste otsad tõmmatakse lahku kuni ebaõnnestumiseni. Jõud jagatakse pindalaga ja tulemuseks on ringi nihketugevus.

Tavaliselt kujundan siin reklaamitud nihketugevuse väikese arvu järgi, kuna on palju tegureid, mis võivad tegelikku tugevust vähendada. Nende hulka kuuluvad pinna ettevalmistamine, pinna pealekandmine, temperatuur ja niiskus.

Enne liimi pealekandmist tuleb rihmaratta ja võlli pinnad liivapaberi (~200-300 grit) või peene viiliga karestada. See annab liimile väikesed täkked, millest kinni haarata. Seejärel soovite puhastada ja rasvatustada puhastusvahendiga ning seejärel täielikult kuivatada. Mulle meeldib tavaliselt kasutada pidurite puhastusvahendit, sest see on mul olemas.

Et välja selgitada, kas teie rakendus peab rakendatud pöördemomendile vastu. Kasutage järgmisi valemeid.

kus Pindala on võlli ja rihmaratta vaheline pindala, d on võlli läbimõõt, L on võlli ja rihmaratta kattumise pikkus, F on võlli ja rihmaratta vaheline sisemine nihkejõud, S_son liimi nihketugevus ja T on rakendatud (või maksimaalne pöördemoment).

Kasutades liimi keskmist nihketugevust 1000 psi, läbimõõtu 0,19 tolli ja ülekatte pikkust 0,38 tolli, võime leida, et meie maksimaalne pöördemoment on 43,1 naela.

Liimimismeetodi kasutamisel rihmaratta võlliga ühendamiseks on kolm peamist puudust

Pöördemomenti piiravad läbimõõt ja nakketugevus, nagu juba mainitud

Võimalik on seada võll ja rihmaratas keskelt välja ja/või risti. Seda saab minimeerida nende kahe tolerantsiga, kuid mitte nii tihedalt, et kogu liim maha pühkida.

Komponente ei saa kuidagi reguleerida ega asendada ilma võimaluseta kahjustada ühte või mõlemat komponenti. Kohandamine on oluline ja see meetod ei võimalda seda üldse.

Kas ühendate šahtid koos? Vaadake meie võlli sidurite juhendit.

Presside paigaldamine

Press-liitmine on proovitud ja tõeline meetod hammasrataste kinnitamiseks võllidele. Seda on kasutatud raudteetööstuses raha säästmiseks, kui rattasõlmed kuluvad või muutuvad ümaraks.

Põhiratta keevisõmblus on täpselt töödeldud läbimõõduga ja seejärel kantakse selle ümber õhuke karastatud terasest riba. Lint või "rehv" on tegelikult väiksem kui töödeldud pind. See võimaldab kogu rattakomplekti asemel aeg-ajalt vahetada odavat riba.

Järgmises videos on näha, kuidas rehv soojust kasutades velje küljest lahti võetakse. Temperatuuri tõustes riba läbimõõt laieneb. Ratas (siseläbimõõt) jääb ligikaudu samaks, kuna sellel on palju rohkem massi ja see kiirgab soojust kiiremini ära.

Sel hetkel saab sama meetodi abil rihma maha tõmmata ja uue paigaldada.

Kuna sellel pole mehaanilist lukku, põhineb see 100% hõõrdumisel ja see võib libiseda. Pressi sobivuse mõõtmine ja määramine on keeruline ja tavaliselt tuleb teha oletusi.

ÜliaeglaneTasuta veebipõhine Shaft Press Fit kalkulaatorvõi Go Pro

kus Pr on pindadevaheline rõhk, δ on pressi sobivus, d on võlli läbimõõt, d_oon rummu või käigu välisläbimõõt, d_ion võlli siseläbimõõt (kui see on õõnes), μ on materjalide hõõrdetegur ning E ja ν on materjalide Youngi moodul ja Poissoni suhe.

Suruge hammasrattad võllile

Materjali kuumutamine suurendab läbimõõtu; seetõttu vähendades pressi sobivust, δ. See muudab käigu sisse- või mahavõtmise lihtsamaks, kuid lõpptulemus on pärast jahtumist sama.

Kui teete seda kodus plastikust hammasratastega. Proovige neid ahjus kuumutada umbes 175 kraadi kuni 200 kraadi (79 kraadi kuni 93 kraadi) ja seejärel libistada need võllile.

See meetod on reguleeritav, kuid mitte lihtsalt ja võib-olla peate mitu komponenti lahti võtma, et kuumus neid ei hävitaks.

Risti puuritud augud

Aukude puurimine läbi nii käigu rummu kui ka võlli on suurepärane võimalus suure pöördemomendi saamiseks. Samuti hoiab see ära võlli ülekoormamise, kuna tihvt nihkub (murdub), kui pöördemoment on liiga suur. Selles rakenduses saab kasutada kolme peamist tüüpi tihvte, mis on loetletud allpool nõrgimast tugevaimani.

Risti puuritud auk rulltihvtiga (vedru).

Rull- (vedru- või piludega) tihvtid – need on lamedad vardad, mis on rullitud ümaraks. Need kipuvad avanema (seega vedrutihvtid), võimaldades piisavalt suruda, et tihvt välja ei libiseks. Soovitan neid kahele teisele võimalusele.

Nihketihvtid – need tihvtid on tugevad ja nende keskpunktis on sälk, kus tihvt on ette nähtud teatud jõu korral purunema. Oluline on saada tihvt, kus sälk on võlli läbimõõduga samal tasapinnal.

Tüüblitihvtid – need on lihtsalt ülitugevad tahked tihvtid. Kui teie auk on liiga suur, peate need tõenäoliselt paika liimima (ka nihketihvtid). Kui teie rakendus muudab suunda või koormust vastupidiseks, võite soodustada liimi enneaegset purunemist ja tihvti väljakukkumist.

Igal tihvtil on reklaamitud purunemistugevus ja saate valida läbimõõdu ja tüübi allolevate võrrandite põhjal. F_son nihkejõud, T on rakendatud pöördemoment ja d on võlli läbimõõt.

See meetod annab teile palju võimsust suurema pöördemomendiga toimetulemiseks, kuid pärast augu puurimist ei ole see siiski võimalik reguleerida. Kui ajad liiga palju kordi segamini, näeb võll välja nagu Šveitsi juust.

Peamine eelis on see, et peaaegu igaüks saab seda liigendit teha. Kõik, mida vajate, on puur, puuriterad ja vasara.Soovitan esmalt puurida väiksema läbimõõduga 1/16 – 3/32 ja kontrollida joondust hambatikuga.Kui see on hea, puurige see soovitud läbimõõduni. Kui ei, siis pöörake võlli teise osa poole ja proovige uuesti.

KokkusurumineJaoturid

Kuigi see ei ole tavaline meetod hammasrataste võllidele kinnitamiseks, on see saadaval. Kui käik on üle võlli libistatud, keeratakse seadistuskruvi kinni ja hõõrdumine kannab pöördemomenti. Koefitsient võib kogemata väheneda õliste võllide või kinnikiilumisvastaste vahendite kasutamise tõttu. Selle meetodi kasutamisel on kõige parem kasutada erinevaid metalle.

Komponentide reljeefide valmistamise maksumus muudab seda tüüpi meetodi kulu enamikul juhtudel üle jõu käivaks.

Lihtsalt vältige seda tüüpi liigeseid!

Seadke kruvid

Seadekruvi (ainult) võllile kinnitamise meetod on ajastusrataste, hammasrataste ja ketirataste puhul väga levinud.

Raske on kindlaks teha, millise pöördemomendi sellisest haakeseadisest välja saab. Tulemus võib hõõrdeteguri, rakendatud pöördemomendi, keermete määrimise ja seadistuskruvi tüübi tõttu metsikult erineda. Põhivõrrand on järgmine:

Kus T on väljundmoment, μ on hõõrdetegur, F on ühest kinnituskruvist lähtuv normaaljõud ja d on pöördemoment.

Enamik inimesi lihtsalt pingutavad seadistuskruvi nii palju kui võimalik. Kuni rihmaratas liigsest pöördemomendist ei libise, on kõik hästi. Kui see aga juhtub, kulub te kiiresti võlli soone. See muudab teie võlli läbimõõdu väiksemaks; vähendades seega maksimaalset saavutatavat pöördemomenti.

Selle meetodi peamine eelis on 100% reguleeritav võlli ja selle pikkuses pöörlemiseks. Üldiselt on see meetod saadaval ainult võlli suurustega 1/2 tolli (13 mm) või vähem.

Võtmed

Enamiku tööstuslike rakenduste jaoks on standardiks võtmega võllid.Kaugeltki kõik riiulist väljas olevad seadmed on saadaval mitmesuguste avadega, mille suurus on võtmepesadega. Saate neid osta ka lõpetamata avadega ja soovi korral oma võtmesoont lõigata.

Ava suuruse valimisel veenduge, et te ei vali võlli, mis on hammasratta jaoks liiga suur. Hiljuti oli mul süsteem, mis kasutas 1-tollisel võllil 10-hammasratast. Süsteemis oli käivitamisel mõningaid rõhutippe ja see murdis ketiratta pooleks.

See suutis seda teha nii lihtsalt, kuna rummu väliskülje ja võtmeava vaheline materjal oli vaid 1/8" paksune. Ühe hamba lisamisega suutsime selle kahekordistada ¼-ni. See on olukord, kus evolutiivne splain olla parem valik (sellest hiljem).

Enamikku käike hoitakse võllil libisemise eest vaid ühe või kahe kinnituskruvi abil. Üldiselt on üks kruvi võtmel ja teine ​​on selle suhtes 90 kraadi nurga all ja surutakse vastu võlli. Silindriliste hammasrataste puhul on see piisav, kuid spiraalülekannete puhul peab võllil olema rohkem positiivset haardumist, et arvestada külgkoormusega. Võimalikud lahendused on tõukelaagrid, koonusrull-laagrid või kinnitusrõngad.