כיצד לחבר בין שני צירים מבלי לייצר הפסדים או לקצר חיי מסבים

כל מתכנן שנדרש לחבר מנוע (או גיר) למערכת, מתחבט באתגר: כיצד לחבר. הרי יש כל כך הרבה אפשרויות, במה לבחור? מה האפשרות האופטימלית עבור התכנון שלי?

במאמר שלפניכם, אנסה לעשות סדר במחשבות בכל הקשור לחיבור בין שני צירים (למשל: זה של המערכת שתכננתם, והשני, של יחידת ההנעה), כדי לחסוך מכם טעויות, נזקים וזמן פתוח. מוזמנים לקרוא ליישם וכמובן לשתף.

למערכת שלכם יש ציר כניסה. ציר מוגדר ע”י שתי נקודות במרחב. במקרה שלנו, מדובר בשני המסבים. אנחנו רוצים לחבר מנוע, כלומר ציר נוסף שמוגדר ע”י שני מסבים נוספים (שתי נקודות נוספות). האפשרות הראשונה תהיה שארבע הנקודות לא תהיינה על ישר אחד:

האפשרות השניה היא שנצליח להביא את 4 בנקודות להיות על ישר אחד

באפשרות הראשונה, נצטרך להשתמש באלמנט קישור כזה, שיודע להתגבר על הסטייה בין הצירים:

כמובן שיש לנו מבחר רכיבים הנדסיים למשימה זו, וצריך להתאים בין המנוע והצרכן (המערכת שלנו) לפי מומנט, מהירות סיבוב, גודל הסטייה (זוויתית, מקבילית והמרחק הצירי), אמינות, יכולת גישה לשירות, מחיר, נפח פנוי, משקל וכו’.

הרכיב יכול להיות קרדן כפול (ראה המאמר על הקרדן) או מצמד (מקשר) גמיש (Coupling).

ראה דוגמאות נוספות למצמדים גמישים (מקשרים גמישים) בסוף המאמר על חיבור הצביטה (למעבר, לחץ כאן)

צריך לזכור, אלמנט מפצה על סטיה (Coupling) יגזול אנרגיה, ויוסיף עומס על אחד או שני מסבים.

במקרה של האפשרות השניה, האפשרויות הן:

לדייק, פירושו לרדת לסביבת מאיות בודדות בהתאמה בין החלקים ניצבויות שטחים ומקבילויות.

לדוגמא, בהרכבת המנוע על הגיר החלזוני:

הקוטר המצוין בשרטוט, מקבל את ה”אף” של המנוע. ההתאמה היא בד”כ  h/ H כלומר התאמה של אפס חופש או מאית שתים של חופש (ראה תמיד המלצות יצרן). המשטח המצוין בשרטוט ניצב לציר של השיניים הפנימיות, שוב בדיוק דומה, על מנת להבטיח העברה של מומנט בלבד.

ולהתחכם, כיצד?

מקבעים את שני הצירים זה לזה. אחד מהם (במקרה שלנו מערכת ההנעה) נשארת “באוויר” כלומר לא מקובעת לבסיס. כעת נותר רק למנוע מציר זה (יחידת ההנעה) להסתובב בעצמה, במקום שציר המערכת יסתובב.

ובפועל:

מרכיבים את המנוע והגיר (מערכת ההנעה כולה) על ציר העומס (המערכת שלנו שתכננו) ומקבעים תנועה סיבובית, לציר העומס, ע”י שגם למשל, ותנועה אקסיאלית (צירית) ע”י בורג או טבעת סגר (סירקליפ). כך, רק המשקל העצמי של מערכת ההנעה, יעיק על מסבי ציר העומס (בדרך כלל, זו תוספת עומס זניחה). עכשיו נותר רק לדאוג שהמנוע לא יסתובב (במקום שציר העומס יסתובב). כלומר, מוטל על המתכנן לדאוג ליצר זרוע מומנט נגד:

אפשר לרכוש זרועות כאלו עם מערכת ההנעה, או לתכנן ולייצר בעצמנו:

לסכומו של דבר, 

כדי לחבר בין שני צירים מבלי להעמיס איזה מסב או שנים יתר על המידה, צריך לעשות אחת משלוש האפשרויות:

• לפצות על הסטיות בעזרת מחבר שיודע לפצות על אי מקבילות, על סטייה זוויתית ולגשר על מרחק

• לדייק את הממשק עד כדי שהסטיות לא ישפיעו ולא יכניסו כוחות שאינם מתוכננים ואינם רצויים למערכת

• להתחכם ולעקוף את בעיית הדיוק, על ידי הרכבת ציר אחד על משנהו בחיבור קשיח ולמנוע את הסיבוב של המניע, ע”י מומנט נגדי שאינו מכניס כוחות שאינם רצויים למערכת.

עכשיו תורכם 

 עד עכשיו הצגתי בפניכם את הרעיון בתכנון והרכבה של צירים המעבירים מומנט הנעה זה לזה. הבנה של העקרונות יכולה לחסוך נזק כספי רב. עתה הבמה כולה שלכם. מה תוכלו להוסיף מניסיונכם? באיזו טעות הרכבה נתקלתם? אנא שתפו אותנו פה למטה, בתגובות (כדי שכולנו נלמד ונצמח ביחד).

 

הצעד הבא שלכם להצלחה 

אהבתם? שתפו את המאמר עם חברים וקולגות. רוצים לקבל ממני עוד הרבה טיפים מועילים, עקרונות מנחים והדרכה מעשית בנושאים שונים ומגוונים בהנדסת מכונות? במיוחד בשבילכם כתבתי את מדריך הבזק “הנדסה בחקירה” ובו ניתוח עומק של 7 כשלי תכנון בסיסיים שהובילו לאסונות ענק. להורדת המדריך במתנה ממני ולגמרי בחינם – לוחצים כאן.