Étape 15 : Attachés aux pièces tournantes : vivre à essieux avec vis de fixation et Joints de bride
Pour les petits appareils (comme les robots environ 1 livre), vis de fixation sont généralement la méthode acceptée parce que les couples concernés sont si petites et forets et tarauds sont peu coûteux à la petite taille. Mesures métriques et pouces pièces sont souvent interchangeables parce que petits alésages peuvent être trafiqués facilement à l’aide de forets dudit.
Et pour les plus grands appareils, normes industrielles existent comme arbre et rainure de clavette de tailleset très jolie et gear, pignon ou coupleur d’arbre que vous pouvez acheter auront une rainure de clavette standard fournie. C’est le Royaume des roues de brouette, cadres en acier et fonte blocs d’oreiller.
Donc, il y a 2 royaumes « Easy », mais pour les composants dans le milieu, la vie peut être difficile. Par exemple, 12mm est une mesure commune alésage de taille, mais c’est pas du tout proche de 1/2" et de nombreux produits dont 1/2 po et petits alésages sont dotés de « plain », aucun dispositif de fixation du tout. Vous pouvez aller tout-pouce ou tout-métrique, mais peut-être la taille exacte du widget nécessaire à l’exécution de votre conception n’est disponible que dans l’autre système. Vous devrez concocter votre propre solution.
Rainures et cannelures
Dans l’industrie, il y a deux méthodes dominantes d’attacher des choses aux arbres - la rainure de clavette et la spline. Splines donnent la meilleure surface de contact et donc la force, mais sont difficiles à fixer n’importe quoi sauf si produit exactement pour elle. Clavettes sont considérablement plus faciles pour l’amateur entreprenant générer - clavette broches ne sont pas que coûteux, ou vous pouvez utiliser un outil Dremel avec une cargaison de patience et une meule. Ou créative de faire votre propre point unique d’aborder.
Roymech, mon aller-à des ingénieurs conseils, a une section entière sur la conception de l’arbre avec un vocabulaire en bas qui est utile de les examiner, sur votre propre temps de comprendre toutes les tactiques différentes en commun, utilisation...
Cette section se concentrera plutôt sur des solutions de contournement raisonnable de sales tours, si votre appareil ne peut pas utiliser un arbre claveté (comme étant une taille impaire ou manque d’accès à l’équipement pour faire la rainure de clavette).
L’épinglage
Une des solutions simple classiques consiste à percer directement de l’arbre et le livre dans un rouleau de broche ou de cheville broche. J’ai été historiquement pas fan de cette solution en raison de son immobilité (partie non modifiable, à tout) et l’ajout d’un élévateur de contrainte significative à l’arbre sous la forme d’un trou débouchant. Mon expérience et photo record est donc très limitée dans cette méthode, et je vais il discuter donc pas en profondeur ici (dons de photos sont les bienvenus!)
Vis de réglage ne sucent pas, personne n’utilise leur droit
Un aphorisme souvent entendu en génie est « vis suck ». Le mode de défaillance classique pour une vis de réglage est la vis de creuser une énorme gouge circulaire autour de votre arbre et la bague qui en résulte du matériel assurant que rien ne peut jamais être enlevée à nouveau. Il y a deux problèmes particuliers avec la vis de réglage qui les rend difficile à utiliser.
Vis de fixation doivent être énormes pour supporter le couple
Un problème face à la plupart des composants tels que courroies et poulies est vis très immatures, qui sont utilisés directement par la plupart des gens sans les méthodes de fixation supplémentaire. Les vis sont faites exprès très faible car il est supposé qu’ils peuvent manipuler très peu de couple en tout cas. Mais petites vis concentrent stress beaucoup plus grandes, et cela peut aggraver le gougeage et encastrement problème. Voir l’image 2 à 4 pour obtenir une explication à l’aide de simulations informatiques.
J’ai conçu une chose ronde typique avec une vis de réglage et un arbre avec qui s’accoupler il. Deux vis de réglage modèles ont été utilisés - une petite vis typique trouvé sur une partie cette taille (#6 sur un partie ennuyer 3/8") et une vis de #10 beaucoup plus grande avec diamètre de 50 % de plus que j’ai serait souvent percer et fileter moi-même. Une charge de 20 lbforce-in a été appliqué à l’arbre avec le composant fixé en place (simulant la conduite de l’arbre avec un moteur) et la résultante souligne sur la partie visualisé.
Les simulations montrent clairement les contraintes de contact beaucoup plus élevés avec la plus petite vis de réglage pour la même charge. Cela peut facilement provoquer déformation locale de la matière sous la vis de réglage, causant l’articulation à se détacher (perdre sa précharge). Puis, cyclique arrière-et-vient le chargement et déchargement ne fera qu’aggraver cette gouge, amenant à dégénérer encore plus au fil du temps !
Pourquoi j’ai simulé la vis avec un méplat sur l’arbre ? C’est parce que...
Vis de fixation doivent être utilisés avec des appartements ou des fossettes
Une tige filetée pousse sur un arbre rond en effet a très peu de potentiel de transmission de puissance. Une tactique commune consiste à moudre ou broyeurs à un plat (aussi appelé un cran d’arrêt) sur l’arbre d’une largeur au moins les contact diamètre de la vis de réglage. Par ailleurs, une fossette peut être percés dans l’arbre d’utiliser la vis partiellement comme une broche, en cisaillement. Cette méthode n’est pas réglable le long de l’arbre (qui pourrait être une bonne chose, selon l’application), et une petite vis de réglage sera une fois de plus une épingle très pauvre.
La pointe d’une vis de réglage moyenne est beaucoup plus petite que le fil de corps - en général, c' est « coupe » ou « point » en forme, qui est censé pour lui permettre de creuser fortement dans un arbre. Problème, c’est quand il ne glisse pas parce qu’il est encore en s’appuyant sur des déformations de surface de l’arbre, il sera inévitablement gouge vers le haut de l’arbre. J’ai utilisé pour contourner ce problème consiste à moudre le point de la vis totalement plat, tel qu’il est presque aussi grand en diamètre que le thread. Vis de fixation filetée amende peuvent s’approcher le plus de diamètre extérieur (Image 5). Un ajustement sécurisé vis pourrait être serrant cette pointe méplat contre la partie méplat de l’arbre.
La largeur de l’appartement le plus la vis de réglage contact diamètre s’approche, plus l’installation entière rapproche d’un D-arbre (Image 6), une autre forme couramment utilisée dans l’industrie qui est fiable. (Saviez-vous que « Mustang 1994 et plus récente » est une forme d’arbre?)
Image 7 est une photo de l’un des grandes vis utilisés dans le réglage du bras de levage principal de mon Uberclocker 30lb robot de combat. Images 8 à 10 décrivent plusieurs créations géant--vis de calage de la mine.
Notez que les vis de fixation sont utilisés dans l’industrie, mais juste très prudente en raison de leur moins prévisibles portent des caractéristiques que les clés et les splines. Un bon article qui a quelques règles de base pour une utilisation industrielle vis de calage dans les machines est ici.
Produits de couplage commun vis
Heureusement, nous vivons à l’ère de maker-abondance. Il y a quelques années j’aurais eu à concevoir une solution de moyeu de vis de réglage personnalisé pour bon nombre de mes petits robots, mais ces jours vis concentrateurs peuvent être achetés librement de l’aime de Pololu et Servocity (qui semble avoir un système de l’ensemble du bâtiment rapide disponible), entre autres. Ce sont probablement plus utiles pour votre moyenne sumo-bot, bot de concours de design, imprimante 3D ou hexapode plein d’entrain. Ou un très bizzare affaire Arduino.
Pour les grands systèmes, cependant, ces solutions ne sont pas encore disponibles gratuitement, et en raison de la disponibilité des entraînements industriels produits, ne peut pas être justifié à l’exception des solutions personnalisées.
Moyeux de serrage et des cols de l’arbre
Si le point-forces et contraintes ciblées ne sont pas votre truc, une autre méthode consiste à utiliser un attachement de type pince circulaire. J’ai utilisé historiquement cette majorité aux arbres de couple de diamètres différents ensemble, mais il peut aussi servir pour engrenages, poulies, etc. avec des alésages de fente qui peut être comprimé. En fait, un style très populaire précision puissance transmission composant concentrateur est "moyeu de serrage".
Un de mes préférés développements récents est le collier de bride arbre. Il est un exemple en image 13. Ce sont littéralement des collets de puits qui ont exploité des trous dans un cercle. J’ai utilisé ces intensivement pour adapter les liens plus comme Chibikart de direction le lien avec les arbres, et je suis très heureux qu’ils existent.
Malheureusement, ils ne viennent dans des « grands », ce qui signifie 1/2 po ou plus. Le type réel bride est également très cher - un type moins cher est le genre « face à Mont »,, qui est un peu pas optimale en ce qui concerne l’emplacement du trou mais toujours utile. Le style de trou est un lamage #10, mais avec un filetage 1/4"-20. Le raisonnement en vous pouvez l’utiliser comme un #10 à travers-trou (discussions dans votre partie) et ont une quinte flush face avec une vis de chapeau de douille standard, ou utilisez le filetage 1/4"-20 place.
Sur ce nombre, il est important de serrer la bride trous après serrage du collier, car sinon le frottement des trous bride empêcherait le collier de serrage correctement. Les trous de la bride de votre part devra également être un lâche oversize s’adapter afin de tenir compte de la faible quantité de mouvement radial que les trous vont passer une fois que le collier est serré. La « vraie bride » évite ces problèmes en faisant de la portion de serrage séparée du cercle de montage.
Vous pouvez générer vos propres colliers de style Mont visage de bon marché un - et deux pièces serrage colliers d’axe de forage dans les côtés, pour obtenir impair ou les dimensions métriques.
Ces colliers d’axe funky sont disponibles sur McMaster, ainsi que plusieurs dizaines d’autres types de colliers de l’arbre. Faire preuve d’imagination !
Pour votre petit outillage, ServoCity a de nombreux centres de type pince et colliers trop.
