You might also like
Необходимость расположить компоненты так, чтобы их можно было перемещать во время работы механизма, привела к изобретению простых и сложных шарнирных соединений. В этой статье они описаны более подробно.
Что такое соединение шарнирное?
Соединение, в котором две части соединяются вместе, сохраняя подвижность вокруг общей оси, называется шарнирным соединением. Он состоит из вала и сепаратора. Это устройство было тщательно разработано и модифицировано. Они используются в широком спектре промышленных и экономических применений.
В цилиндрических петлях вал обычно имеет форму стержня. Он проталкивается в отверстие в другом компоненте, называемом клеткой. Простейшим примером шарнирного соединения является дверная петля. При ближайшем рассмотрении легко понять, как они работают. Обе части шарнира имеют полый цилиндр, который образует зажим шарнира. Штифт (обычно крепко вдавленный в один из них) — это штифт.
Детали, соединенные таким образом, перемещаются вокруг общей оси. Цилиндрические шарниры встречаются как в простых, так и в сложных механизмах. Их также можно найти на обычных скрепках.
Сложные шарнирные соединения
Более сложные ротационные соединения состоят из вала, который запрессован и вращается внутри внутреннего кольца подшипников скольжения или роликов. Сборка электродвигателя без этого узла невозможна. Ротор крепится к статору посредством цилиндрического соединения с помощью подшипников или трения. Колеса рельсового транспортного средства соединены с ним осью, причем ось колеса представляет собой коробку, а штифт — ось колеса, которая скользит по ней с помощью роликового подшипника скольжения.
Шаровый шарнир
Существуют и другие типы шарнирных соединений, которые могут обеспечить больше степеней свободы благодаря своей вращательной структуре. Шарниры, которые перемещают детали вокруг общего центра, называются шаровыми шарнирами. Вал этого типа соединения имеет шарообразную форму.
В отличие от цилиндрических шарниров, сферические шарниры обладают всеми степенями свободы. Они ограничены по положению и позволяют перемещать установленные детали в разных направлениях.
Шаровые шарниры называются шаровыми соединениями. Корпус шарового шарнира обычно изготавливается из чугуна. Компоненты, собранные в такие узлы, могут располагаться под разными углами друг к другу. Для уменьшения поверхностного трения шарнира он защищен от контакта с заполненным смазкой корпусом специальными вставками. Пылезащитные колпачки герметизируют муфту от попадания грязи и предотвращают утечку смазки.
Все существующие механизмы по своей сути являются водонепроницаемыми. То же самое можно сказать и о шаровых шарнирах, которые напоминают тазобедренные и позвоночные суставы человеческого тела.
Эволюция цилиндрического шарнира
В системах привода используются карданные шарниры, состоящие из двух цилиндрических шарниров с вертикально расположенными валами. Он назван в честь Джироламо Кардано, который описал его в 16 веке.
Цилиндрическая кинематическая муфта была изобретена британским физиком Робертом Хоуком и используется для передачи крутящего момента. Бесперебойная работа устройства обеспечивается за счет необходимой центровки компонентов приводного вала. В противном случае при определенных нагрузках соединение начнет разрушаться. Если компоненты смещены, целесообразно использовать универсальный шарнир с двойным крестом. Этот метод используется, когда крутящий момент передается вдоль оси, образующей угол. Добавление поперечины увеличивает степень свободы и освобождает ось и ярмо, предотвращая их поломку.
Использование
Использование шарниров Гука в автомобильной промышленности позволяет передавать вращательное движение от коробки передач к колесу даже при больших углах наклона шарнира. Этот узел позже стал основой для соединений распределительных валов, состоящих из вилочных пластин и распределительных валов, которые в основном используются в грузовых автомобилях.
Вариант шарового шарнира, представляющий собой нечто среднее между шаровым шарниром и шарнирным крюком, представляет собой совершенно новый тип соединения компонентов. Это вариант подшипника, в котором внутреннее кольцо выполнено в виде шарика с канавкой, а наружное кольцо — шарик с канавками на внутренней поверхности. Обе втулки крепятся к приводному валу через зубчатую муфту. Шарик, помещенный между ними, удерживается клеткой.
Шарниры с постоянной скоростью вращения подвергаются высоким нагрузкам при больших углах поворота. ‘Вращающиеся колеса’ на номинальной скорости могут повредить устройство.
ШРУСы должны быть закрыты пылезащитными колпачками. При их использовании в соединение попадают пыль и влага, что может привести к быстрому износу. Износ и коррозия разрушают канавки и шарики, уничтожая сепаратор. В современных автомобилях используются шарнирные соединения, рассчитанные на тяжелые условия эксплуатации и герметично закрытые в корпусе для максимального продления срока службы.
Шарнирные соединения требуют регулярного осмотра резинового башмака. Сохранение их целостности защищает сборку от загрязнения. Если обнаружена утечка, рекомендуется заменить всю муфту.
Нетрадиционные шарниры
Цилиндрические соединения нашли уникальное применение в производстве мебельной продукции. Декоративные перегородки, собранные из дверей, жалюзи и планок, стали доступны с появлением на рынке станков для резки древесины. Используя небольшие станки, вы можете легко создать шарнирные соединения самостоятельно.
Путь фрезера для отклонения кромки образует грубую канавку на одной из узких граней деревянного лезвия. Затем его пропускают через фрезу для создания формованного паза.
На другой стороне образуется язык. Она производится за два отделочных прохода. Торцевое фрезерование используется для создания цилиндрических шарнирных соединений. После скругления краев рельс приобретает окончательный вид.
Шарнирные соединения изготавливаются путем поочередного зажима соответствующего сверла на фрезерном станке и проведения по нему куском дерева. Шпунтовое соединение позволяет получить гибкий материал, который может быть закруглен в трубы диаметром до 15 см, в зависимости от ширины и плотности соединения.
По конструкции трубные шарниры имеют много общего с ШРУСами: две сферические обоймы, шарики которых удерживаются вместе в канавках. Радиальное уплотнение соединения осуществляется с помощью втулки из ПТФЭ. Внутренняя обойма соединена с одним концом трубки, а внешняя обойма — с другим.
Таким образом, обе трубки могут свободно вращаться во всех направлениях навстречу друг другу. Промежуточный шар обеспечивает фиксацию сепараторов друг с другом.
Элементы линий слива и налива работают в условиях, когда направление транспортируемого материала часто меняется. Для ускорения перемещения в таких каналах используются шарнирные соединения. Они могут использоваться в нефтяной, нефтехимической, пищевой и газовой промышленности.
Подведем итог
В современном мире шарниры встречаются повсюду — в куклах, наушниках, колесных и подъемных башнях, детских машинках и кроватях-качалках. Все делается с их помощью. Иногда они изменяются до неузнаваемости.
