חיבור צביטה לציר

אחד האתגרים שמופיע כמעט בכל התכנונים, הוא ההתחברות לציר. כשל במקום כזה משמעו שיתוק המערכת כולה. חיבור ידית, גלגל שיניים או גלגל רצועה שמשתחרר ומפסיק להעביר מומנט- והמערכת מושבתת.

כמה אפשרויות לחיבור נייח בין ציר לחלק נוסף לצורך העברת מומנט יש?

התשובה: אין סוף, ואתם מוזמנים להמשיך ולתכנן כאלו. נמנה את הנפוצים:

שגם, בורג, פין, ספליינס (Splines), שינון, צורת D, ריתוך (שאינו פריק)

בדרך כלל יש צורך בעיבוד שבבי מיוחד בשני החלקים.

אחת מהצורות החביבה עלי, היא חיבור הצביטה. היתרונות: אין צורך בעיבוד שבבי מורכב של הגל, אין סטיה מהמרכז בעת ההידוק והציר נשאר משותף, והמחיר זול בד”כ.

 

מתכננים נמנעים משימוש בחיבור זה, כי נראה שתהיה החלקה, בטרם נקבל את המומנט הדרוש.

“נראה”, “נדמה”, “אני חושב ש….” אלו דברים שההנדסה יכולה לבדוק ולבוא עם תשובה ברורה.

אז מהו גודל המומנט שאפשר להעביר בחיבור צביטה?

אם לא ידוע מקדם החיכוך, 0.3 תהיה הנחה סבירה

הבה נקח לדוגמא את חיבור הפדל של האופניים לציר שמסובב את השרשרת.

משקל האדם: 100 ק”ג (סתם, שיהיה קל לחשב)

אורך זרוע הפדל: 0.2 מ’ (סתם, מזכרון)

המומנט המכסימלי שהרוכב יכול להפעיל: 200 ניוטון –מטר   (1000ניוטוןX0.2מ)

נניח ציר בחיבור קוטר 20 מ”מ  =  0.02 מטר

הכח בכל בורג הדרוש להידוק בין הפדל לציר:  17,000 ניוטון (הצבה במשואות הנ”ל)

Fb=M/4µr   =200/(4×0.3×0.01)=16,667N

בורג  8.8 M6   יעמוד במשימה.

בורג 6M קצת קטן לפדלים של האפניים, אז נשתמש בבורג 8M או 10M.

מה שחשוב, החיבור יעביר את המומנט!

ומה שחשבתם, או היה נדמה למשהו…..פשוט מופרך

ובקלות.

קצת “להסיר את החלודה מגלגלי השיניים (שבראש)”, ולאפשר להם לעבוד, והפתרון ביד (הכוונה שמותר לנו לחשוב קצת..).

נותר רק לבחון, שהפדל, שעשוי מאלומיניום, לא ימעך על הציר שעשוי מפלדה.

עכשיו, כשהגלגלים כבר קצת משומנים, אז לא כל כך קשה לחשב את הלחץ שבין שני הגופים:

הכוח חלקי השטח….

אז מי שלא זוכר יכול להניח שהשטח יהיה שווה לקוטר כפול העובי של החיבור (הוא עובי/רוחב זרוע הפדל), מי שמדייק, יכול לקחת את כל רכיבי הכוח בכיוון Fb   ולכפול ברכיב היטל השטח בכיוון זה ולעשות אינטגרל על כל הקוטר, ומי שזוכר, פשוט זוכר שזה אותו הדבר…..

אז שוב נניח שעובי הפדל 20 מ”מ (=0.02 מטר)

ונניח כוח הידוק של 17,000 כפול 2  שזה בקרוב 35,000 ניוטון

והשטח: קוטר כפול עובי שזה 20 מ”מ כפול 20 מ”מ =400 מ”מר

שזה 8.7 ק”ג למ”מר. רחוק מהכניעה של אלומיניום (Al6061 חוזק כניעה מעל 20ק”ג לממ- תבדקו).

אין כניעה, ואין חשש גם אם תשתמשו בברגי 6M ותמתחו אותם כראוי וכדרוש ל95% מכוח הכניעה.

הנקודות החשובות הן:

  1. אנחנו המתכננים, יכולים לעשות הערכות בקלות יחסית, ולקבוע אם אלמנט יכול לעמוד בדרישות או לא. חישובים מדויקים, אפשר תמיד לבצע אח”כ, לאימות.

  2. חיבור הצביטה יעיל ונוח, ולא צריך להרתע ממנו. למעשה זהו חיבור לחץ פריק!

 

 

לפני שנפרד להפעם, קצת דוגמאות לחיבורי צביטה שעובדים:

   

עכשיו תורכם  

עד כאן הצגתי בפניכם את חשיבות ההכרה ביכולת של המתכנן לבצע הערכות לגבי הישימות של הרעיונות שלו. הימנעות משימוש ביכולות אלו, גרמו ולצערי עוד יגרמו, לנזקים גדולים. עתה הבמה כולה שלכם. מה תוכלו להוסיף מניסיונכם? על איזה מקרה כשל עקב אי בדיקת ישימות פשוטה, הייתם רוצים לספר לנו? 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.

 

 

 

אודות משה קלמן

אינג' משה קלמן, בוגר לימודי הנדסת מכונות בטכניון במגמת אנרגיה, ובעל תואר שני במנהל עסקים, מהאוניברסיטה העברית בירושלים, מביא אתו ניסיון עשיר של כ-40 שנה בתחומי הנדסה שונים ומגוונים. את הניסיון העצום שצבר, יצק לתוך מגוון תכניות הדרכה למהנדסים בהתאמה לצורכי הארגון.

להורדה בחינם של מדריך הבזק "הנדסה בחקירה" שבו אסף דוגמאות של כשלים קטסטרופליים שנבעו מהזנחה של עקרונות הנדסיים בסיסים – לחצו על הקישור "כן, אני רוצה ללמוד מניסיונם של אחרים"

השארת תגובה