Stap 15: Koppelen aan roterende delen: Live assen met stelschroeven en klem gewrichten
Voor kleine apparaten (zoals robots rond 1 pond) zijn stelschroeven meestal de aanvaarde methode omdat de betrokken koppels zijn zo klein, en boren & kranen zijn goedkoop op de kleine maten. Metrische- en Inch delen zijn vaak uitwisselbaar omdat kleine boorgaten met gemakkelijk met behulp van genoemde boren kunnen worden gemorreld.
Voor grotere apparaten, industriële normen bestaan zoals schacht en spiebaan maten, en vrijwel en versnelling, tandwiel of schacht coupler die kunt u kopen zal hebben een standaard Spiebaan ingericht. Dit is het domein van kruiwagen wielen, stalen frames en gietijzer kussen blokken.
Er is dus 2 rijken van "easy", maar voor de onderdelen in het midden, leven moeilijk kan zijn. 12mm is bijvoorbeeld een gemeenschappelijke metriek droeg grootte, maar het is niet helemaal dicht bij 1/2", en vele producten die 1/2" en kleinere boorgaten zijn voorzien van "plain", geen sluiting functies helemaal. Je zou kunnen gaan all-inch of all-metriek, maar misschien de exacte grootte van widget die nodig zijn voor het uitvoeren van uw ontwerp is alleen beschikbaar in het andere systeem. Je moet koken tot uw eigen oplossing.
Keyways en Splines
In de industrie is er twee dominante methoden van dingen aansluiten schachten - de Spiebaan en de spline. Splines geven de beste contactoppervlak en vandaar kracht, maar zijn moeilijk om iets te koppelen, tenzij daarvoor precies geproduceerd. Keyways zijn aanzienlijk gemakkelijker voor de ondernemende amateur te genereren - Spiebaan ruimers zijn niet dat duur, of u kunt een Dremel gereedschap met een boatload van geduld en een schuurmachine wiel. Of creatief maken uw eigen aanspreekpunt aansnijden.
Roymech, mijn gaan-aan voor engineering advies, heeft een volledige sectie over schacht design met sommige woordenschat onderaan dat is nuttig om te verkennen op uw eigen tijd om te begrijpen van alle verschillende tactieken in gemeenschappelijk gebruik...
Deze sectie zal in plaats daarvan concentreren op enkele redelijke oplossingen van vuile trucs als uw apparaat niet kunt een ingetoetst schacht gebruiken (zoals dat een vreemd formaat of geen toegang hebben tot de apparatuur om de spiebaan).
Vastzetten
Een van de klassieke gemakkelijk oplossingen wil boren dwars door de schacht en het pond in een roll pin of vattenproducenten pin. Ik heb historisch niet al een fan van deze oplossing vanwege zijn immobiliteit (onderdeel kan niet worden aangepast, helemaal) en een aanzienlijke stress-uitbreidingskaart toe te voegen aan de schacht in de vorm van een via-gat. Mijn ervaring en foto record is dan ook zeer beperkt in deze methode, en ik zal daarom niet bespreken in diepte hier (donaties van foto's zijn welkom!)
Stelschroef niet zuigen, niemand gebruikt ze recht
Een veel gehoorde aforisme in engineering is "stelschroeven suck". De klassieke storingsconditie voor een stelschroef is de schroef die het graven van een grote cirkelvormige Guts rond uw schacht en de resulterende ring van materiaal garanderen dat niets ooit weer kan worden verwijderd. Er is twee specifieke problemen met set schroeven waardoor ze moeilijk te gebruiken.
Stelschroeven moet enorme te weerstaan koppel
Één probleem de meeste industriële componenten zoals riemen en riemschijven is zeer ondermaats stelschroeven, die rechtstreeks door de meeste mensen zonder extra bevestiging methoden worden gebruikt. De stelschroeven zijn gemaakt op doel zeer klein omdat wordt aangenomen dat ze kunnen omgaan met zeer weinig koppel anyway. Maar kleine stelschroeven concentreer je stress veel meer dan grotere, en dit kan de kerving en insluiten probleem alleen maar erger maken. Zie afbeelding 2 t/m 4 voor een uitleg met behulp van computersimulaties.
Ik bedacht een typische ronde ding met een stelschroef en een schacht met waarnaar het paren. Twee stelschroeven modellen werden gebruikt - een typische kleine stelschroef gevonden op een deel dat formaat (#6 op een 3/8" bored deel), en een veel grotere #10 schroef met 50% meer diameter die ik vaak zou boren uit en draad mezelf. Een 20 lbforce-in lading werd toegepast op de schacht met de vaste in plaats (simuleren de schacht met een motor rijden) en de resulterende wijst er met nadruk op het gedeelte component gevisualiseerd.
De simulaties laten duidelijk zien veel hogere contact benadrukt met de kleinere stelschroef bij de dezelfde lading. Dit kan gemakkelijk leiden tot plaatselijke vervorming van het materiaal onder de stelschroef, waardoor het gewricht tot losse (verliest haar preload). Vervolgens, heen-en-weer cyclische laden en lossen zal alleen maar verergeren deze Guts, veroorzakend het om te ontaarden nog na verloop van tijd!
Waarom heb ik de stelschroef met een flat op de schacht gesimuleerd? Dat komt omdat...
Stelschroeven moeten worden gebruikt met Flats of kuiltjes
Een stelschroef duwen tegen een ronde schacht inderdaad heeft zeer beperkt mogelijke overdracht van de kracht. Een gemeenschappelijke tactiek is om te slijpen of molen een platte (ook wel een detentgenoemd) op de schacht met een breedte van ten minste de stelschroef contact diameter. Anderzijds kan een kuiltje worden geboord in de schacht te gebruiken van de stelschroef gedeeltelijk als een pin schuintrekken. Deze methode is niet verstelbaar langs de schacht (die zou een goede zaak, afhankelijk van de toepassing), en een kleine stelschroef zullen nogmaals een zeer slechte pin.
De tip van een gemiddelde stelschroef is meestal veel kleiner dan het lichaam draad -, het "kopje" of "punt" gevormd, die wordt verondersteld toe te staan te graven sterk in een schacht. Probleem is, wanneer het glijden want het nog steeds een beroep op de vervormingen van de oppervlakte van de schacht, zal het onvermijdelijk guts op de schacht. Een manier die ik heb gebruikt om rond dit te krijgen is om te slijpen van het punt van de schroef helemaal plat, zodanig dat het bijna zo groot in diameter als de draad. Boete-threaded stelschroeven kunnen benaderen de buitendiameter meer (afbeelding 5). Een veilige stelschroef pasvorm zou de aanscherping van deze flatted tip tegen het flatted gedeelte van de schacht.
De meer de stelschroef contact diameter benadert de breedte van het appartement, de meer de hele setup benadert een D-schacht (afbeelding 6), een andere vorm die wordt gebruikt in de industrie algemeen die betrouwbaar is. (Wist je dat "1994 en nieuwere Mustang" een vorm van de as is?)
Afbeelding 7 is een foto van een van de grote stelschroeven gebruikt in mijn 30lb combat robot Uberclocker van hoofdvenster hijs arm van de installatie. Beelden 8 t/m 10 verbeelden meer reus-set-schroef creaties van mij.
Merk op dat de stelschroeven worden gebruikt in industrie, maar gewoon heel conservatief als gevolg van hun minder voorspelbaar kenmerken dan toetsen en splines dragen. Een goed artikel met enkele vuistregels voor industriële stelschroef gebruik in machines is hier.
Gemeenschappelijke stelschroef koppeling producten
Gelukkig, we leven in het tijdperk van de maker-overvloed. Een paar jaar geleden ik zou hebben gehad om een aangepaste stelschroef hub oplossing voor veel van mijn kleinere robots ontwikkelen, maar deze dagen stelschroef hubs kunnen vrij worden gekocht van OA Pololu en Servocity (die lijkt te hebben een hele snelle bouwsysteem beschikbaar), onder anderen. Deze zijn waarschijnlijk nuttigst voor uw gemiddelde sumo-bot, ontwerp wedstrijd bot, 3D-printer of bouncy hexapod hexapod. Of een zeer bizzare Arduino geval.
Voor grotere systemen, echter zulke oplossingen nog niet vrij beschikbaar, en als gevolg van de beschikbaarheid van industriële station producten, niet gerechtvaardigd kunnen zijn met uitzondering van aangepaste oplossingen.
Klem Hubs en schacht kragen
Als punt-krachten en gerichte benadrukt niet uw ding, wordt een andere methode is het gebruik van een circulaire klem type bijlage. Ik heb in het verleden gebruikt dit de meeste aan paar schachten van verschillende diameters samen, maar het kan ook worden gebruikt voor tandwielen, katrollen, etc. met gleuf boorgaten die kan worden geperst. In feite, is een zeer populaire precisie macht transmissie component hub stijl "klem hub".
Een van mijn favoriete recente ontwikkeling is de montageflens schacht kraag. Een voorbeeld is in afbeelding 13. Dit zijn letterlijk de schacht kragen die gaten in een cirkel hebt getikt. Ik heb deze uitgebreid gebruikt om grotere verbanden aan te passen zoals Chibikart besturing van koppeling aan de assen, en ik ben blij dat ze bestaan.
Helaas komen ze alleen in "groot", wat betekent 1/2" en omhoog. De echte flens type is ook erg duur - een goedkoper type is het "gezicht mount" soort,, die is een beetje suboptimaal in termen van gat plaatsing maar nog steeds nuttig. De stijl van de hole is een #10 verzinkgat, maar met een draad 1, / 4"-20. De redenering die u kunt gebruiken als een #10 via holes (threads in uw deel) en een flush geconfronteerd met een standaard cap Inbusbout, of gebruik de 1/4"-20 draden in plaats daarvan.
Op deze is het belangrijk aan te scherpen de flens gaten na aanscherping van de kraag, omdat anders de wrijving van de flens gaten zou beletten de kraag verscherping goed. De flens gaten in uw deel zou moeten ook een losse oversize passen om goed voor de kleine hoeveelheid radiale beweging die de gaten doorloopt zodra de kraag is aangescherpt. De "echte flens" vermijdt deze problemen doordat de klemmen gedeelte gescheiden van de montage-cirkel.
U kunt genereren uw eigen gezicht mount stijl kragen van goedkope één - en two - stuk schacht kragen klemmen door boren in de randen, om oneven of metrische maten.
Deze funky schacht kragen zijn beschikbaar op McMaster, samen met vele tientallen andere soorten kragen van de schacht. Wees creatief!
Voor uw kleine werktuigen, ServoCity heeft veel klem type hubs en Halsbandjes ook.
