З 'єднання шарнірне своїми руками

З 'єднання шарнірне своїми руками

Необхідність змонтувати деталі так, щоб вони змогли переміщатися під час роботи механізму, призвела до винаходу простих і складних шарнірних сполук. У цій статті ми поговоримо про це докладніше.

Що таке з 'єднання шарнірне?

Пристрій, за допомогою якого дві деталі з 'єднуються між собою, зберігаючи рухливість навколо загальної осі, називають шарнірним з' єднанням. Воно складається з цапфи і обойми. Пристрій отримав широкий розвиток і видозміну. Застосовується в різних областях промисловості і народного господарства.

У циліндричному шарнірі цапфу зазвичай виглядає стрижня. Вона впресовується в отвори іншої деталі, яка називається обоймою. Найпростішим прикладом шарнірного з 'єднання є дверні петлі. Подивившись на них уважно, легко зрозуміти принцип дії пристрою. Обидві деталі петель оснащені порожніми циліндрами, що є обоймами з 'єднання. Штир (зазвичай щільно впресований в один з них) - це палець.

З 'єднані таким чином деталі переміщуються навколо загальної осі. Циліндричний шарнір зустрічається в простих і складних механізмах. Він присутній навіть у звичайному канцелярському степлері.

Складні шарнірні з "єднання

Більш складна сполука шарнірна складається з цапфи, впресованої у внутрішню обойму підшипника ковзання або качання, що обертається в нім. Жоден електричний двигун не може бути зібраний без застосування цього вузла. Ротор підвішений у статорі за допомогою циліндричного шарніру з використанням підшипників ковзання або качання. Колеса залізничних вагонів закріплені до візків за допомогою шарніру, обоймою якого є букса, пальцем - вісь колеса, що ковзає в ній за допомогою роликового підшипника гойдання.

Шаровий шарнір

Існують інші види шарнірних сполук, здатні забезпечувати більшу кількість ступенів свободи обертових конструкцій. З 'єднання деталей, при якому вони переміщуються навколо загального центру, називають шаровим шарніром. Цапфа в ньому виготовлена у вигляді сфери.

На відміну від циліндричного, цапфа шарового шарніру володіє всіма ступенями свободи. Будучи обмеженою тільки в своєму місці положення, вона забезпечує деталям, зчленованим з її допомогою, можливість переміщення в різних напрямках.

Шаровий шарнір називають сферичною кінематичною парою. Корпус, що вміщує в собі шароподібну цапфу, зазвичай виготовлений з чавунного литва. Деталі, зібрані в такий вузол, здатні приймати положення під різними кутами один до одного. Для зменшення тертя поверхонь у шарнірі цапфу спеціальними вкладишами захищена від дотику з корпусом, заповненим мастилом. Пилик закриває шарнір від попадання бруду і попереджає витік мастила.

Всі існуючі механізми спочатку помічені в явищах природи. Так само як і шаровий шарнір, що дуже нагадує тазостегнові суглоби і хребтові хребтові хребці людського організму.

Еволюція циліндричного шарніру

Вузол з двох циліндричних шарнірів з перпендикулярно розміщеними цапфами застосований в карданій передачі. Названа вона іменем Джероламо Кардано, який описав її в XVI столітті.

Циліндрична кінематична пара винайдена англійським фізиком Робертом Гуком, застосовується для передачі обертального моменту. Безперебійну роботу вузла забезпечує обов 'язкове виконання умови соосності частин приводного валу. В іншому випадку при певних навантаженнях з 'єднання шарнірне починає руйнуватися. При порушенні соосності руху деталей доцільно застосовувати кардан з двома хрестовинами. Такий спосіб використовують у тому випадку, якщо обертальний момент передається по осях, що знаходяться під кутом. Додавання хрестовини збільшує кількість ступенів свободи, знімає навантаження на цапфи і вилки, попереджає їх руйнування.

Використання

Використання шарніра Гука в автомобілебудуванні уможливило передачу обертального руху від редуктора до коліс навіть за наявності значних кутів зчленування елементів. Цей вузол згодом ліг в основу кулачково-дискового шарніру, що складається з диска вилок і кулачків, що застосовуються переважно у вантажівках.

ШРУС

Своєрідний мутант, отриманий шляхом схрещування шарового шарніру з карданом Гука, представляє абсолютно новий вид з 'єднання елементів. Він є деформованою кулькопідшипником, де внутрішня обойма прийняла вигляд сфери з прорізами, а зовнішня - сфери з канавками на внутрішній поверхні. Обидва кільця шлицевим з 'єднанням кріпляться на приводний вал. Кульки, поміщені між ними, утримує сепаратор.

Шарнір рівних кутових швидкостей при значних кутах повороту зазнає великих навантажень. "Вивернуті колеса" при номінальних швидкостях загрожують ушкодженнями вузла.

ШРУСи підлягають обов 'язковій герметизації пилами. Їхнє місце експлуатації сприяє потраплянню всередину шарніру пилу і вологи, що швидко виводять його з ладу. Абразиви і корозія руйнують канавки, кульки, вбивають сепаратор. На сучасних автомобілях застосовують досить надійне з 'єднання шарнірне, загерметизоване в кожусі, що сприяє повному використанню його ресурсу.

Шарнірне з 'єднання вимагає періодичних оглядів гумового чохла. Збереження цілісності захищає вузол від потрапляння забруднень. При виявленні порушення його герметичності бажана заміна всього шарніру.

Нетрадиційні шарніри

Оригінальне застосування знайшло циліндричне з 'єднання у виготовленні меблевої продукції. Дверцята, жалюзі, декоративні перегородки, зібрані з річок, стали доступними з появою на ринку деревообробних фрез. Наявність невеликого верстата допоможе легко виготовити шарнірне з 'єднання своїми руками.

Прохід кромочною фальцевою фрезою формує чорновий паз на одній з вузьких граней дерев 'яної рейки. Потім його проходять пазовою фасонною фрезою для отримання фігурної канавки.

З іншого боку формується шип. Його отримують двома чистовими проходами. Допоможе виготовити циліндричне шарнірне з 'єднання фрезу кромкова фігурна. Після скруглення кромок рейка приймає закінчений вигляд.

По черзі закріплюючи на фрезерному верстаті відповідну фрезу і пропускаючи вздовж неї дерев 'яну заготовку, виконують виготовлення шарнірних сполук. Зібравши рейки шип-в-паз, отримують гнучкий листовий матеріал, здатний залежно від ширини деталей і щільності сполук згортатися в трубку до 15 см в діаметрі.

Трубні шарніри за своїм пристроєм мають багато спільного з ШРУСами: дві сферичні обойми, між якими в канавках розташовані кульки, утримувані сепаратором. Використання фторопластового кільця забезпечує радіальне ущільнення з 'єднання. Внутрішня обойма приєднана до одного кінця трубопроводу, зовнішня - до іншого.

Таким чином, обидва трубопроводи мають можливість вільно обертатися в усі боки один щодо одного. Взаємну фіксацію обойм забезпечують кульки, що знаходяться між ними.

Зливно-наливні елементи трубопроводів працюють в умовах частої зміни напрямку подачі транспортованої речовини. Для прискорення передислокації на таких магістралях застосовують шарнірне з 'єднання труб. Воно може бути використане в нафтовидобувній, нафтохімічній, харчовій або газовій промисловості.

Підіб 'ємо підсумок

У сучасному світі, куди не кинеш погляд, усюди шарніри: ляльки і навушники, колеса і баштові крани, дитячі керовані машинки і коєчки - все виготовлено з використанням їх. Іноді вони видозмінені до невпізнання.