Самодельный миниатюрный шарнир равных угловых скоростей...

[Ершов Эдуард]

Это материал на основе переводов некоторых разделов сайта http://www.clag.org.uk, приготовленный мной для ЛТ. По непонятным пока причинам он еще не вышел на страницах журнала. Но это не мешает выложить его текст здесь.

Самодельный миниатюрный шарнир равных угловых скоростей , традиционно известный моделистам под названием «кардан»
(конструкция на основе силиконовой трубки, шарика от подшипника)

Устройство, изготовление и соображения относительно эксплуатации.

По материалам сайта ассоциации лондонских ж/д моделистов – http://www.clag.org.uk
Перевод с английского: Ершов Эдуард

Предлагаемая конструкция шарнира основана на простом открытии: если внутрь гибкой трубки вставить шарик несколько большего диаметра, чем внутренний диаметр трубки, то на трубке образуются две «шейки» - с каждой стороны шарика. Эти шейки отличаются гораздо большей эластичностью, чем эластичность «просто трубки». Таким образом, если диаметр шарика будет на 20-50% больше внутреннего диаметра трубки, то получится очень удачный и универсальный шарнир равных угловых скоростей для соединения валов, вращающихся под углом относительно друг друга. При этом концы силиконовой трубки непосредственно надеваются на эти валы.

ТРЕБУЕМАЯ ДЛИНА ТРУБКИ для изготовления шарнира определяется по формуле: глубину надевания трубки на вал умножить на 2 и прибавить диаметр шарика. Насчет глубины надевания трубки на вал существуют разные мнения, но можно считать, что для надежного функционирования передачи трубка должна надеваться на вал как минимум на 2,5 мм. Однако предпочтительнее глубина около 4 мм, особенно для валов диаметром более 1,5 мм. Отрезать трубку следует как можно более ровно и перпендикулярно, с помощью острого скальпеля или лезвия для бритья.

УСТАНОВКА ШАРИКА В ТРУБКУ потребует некоторых усилий, т.к. шарик понадобится с натягом вдавить в центр силиконовой трубки. Подберите цилиндрический гладкий стержень (или трубу), с диаметром, близким к диаметру шарика. Этот стержень (или трубу) нужно вставить почти на всю длину силиконовой трубки, чтобы растянуть ее на время вдавливания шарика. Оставьте свободным только конец силиконовой трубки, примерно на величину диаметра шарика. Теперь нужно взять в руки шарик (если он очень маленький, то его можно «поймать», например, кухонным полотенцем), и круговыми движениями вдавить его в конец силиконовой трубки. Когда самая «толстая» часть шарика прошла внутрь силиконовой трубки, то кончик трубки можно зажать, и далее продвигать шарик внутри трубки, сжимая ее пальцами. Теперь стержень или трубу следует постепенно вытягивать из силиконовой трубки, освобождая место для шарика. С другой стороны можно подталкивать шарик любым подходящим стержнем, - до его полной установки в центр будущего шарнира.

Если приходится работать с шариком и стержнем очень малого диаметра (меньше 1 мм), то для удобства стержень можно зажать в подходящий цанговый зажим. И еще: вместо стержня иногда лучше использовать трубу, чтобы не создавать сопротивляющейся «воздушной подушки» между шариком и стержнем.

ПРИМЕЧАНИЯ К ВОПРОСУ ОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ.
Концы силиконовой трубки плотно натягиваются на сопрягаемые валы, до упора валов в шарик с обеих сторон. При работе готового шарнира шарик внутри него должен касаться торцов обоих сопрягаемых валов. Поэтому проследите, чтобы торцовые поверхности валов были чисто отшлифованными и правильной формы (полусферической или плоской). Не допускаются дефекты из-под токарного резца, следы обламывания или зазубрины… Для улучшения качества торцевой поверхности можно прижать к вращающемуся валу кусок абразивного бруска или надфиль до правильной обточки и выравнивания.

Примечание: если предстоит выравнивать вал электродвигателя, то не забудьте защитить магниты и подшипники двигателя от налипания металлических опилок (можно на время работы обернуть мотор полиэтиленовой пленкой, проткнув ее только в точке выхода вала двигателя).

Если шарнир находится близко к двигателю или к редуктору, и есть риск задевания вращающейся силиконовой трубкой за неподвижные части двигателя или редуктора, то на вал в этом месте следует надеть одну, а лучше – две металлические шайбы, на которые следует капнуть чуть-чуть масла. Иначе последствия от такого задевания будут очень неприятными: нагрев, потертости, отложение продуктов износа, и т.п… Попутно эти шайбы будут способствовать выбросу излишков смазки из подшипника, защищая шарнир от вредного попадания масла (сопровождаемого проворачиванием силиконовой трубки на валу).

ПРЕИМУЩЕСТВА КОНСТРУКЦИИ:
1. низкая стоимость,
2. бесшумность работы,
3. отсутствие изнашивающихся трущихся поверхностей,
4. конструктивная самозащищенность от пыли, влаги, и продуктов износа,
5. устойчивость ко многим химическим продуктам (включая масла),
6. рабочая температура до 200 градусов Цельсия,
7. отсутствие требования смазывать шарнир в течение срока его службы,
8. малый внешний диаметр шарнира – обычно не больше двукратного диаметра вала,
9. постоянство угловых скоростей в широком диапазоне углов между валами.

НЕДОСТАТКИ КОНСТРУКЦИИ:
1. некоторые моделисты жалуются на трудности при изготовлении,
2. шарнир следует оберегать от контакта с острыми предметами,
3. шарнир не обладает способностью компенсировать колебания длины (расстояния между валами), поэтому в некоторых конструкциях следует добавлять телескопические элементы на валы.



Таблица рекомендуемых диаметров.



Послесловие…

… наши люди на такси в булочную не ездят, поэтому первое, что приходит в голову в качестве источника силиконовых трубок – это трубки систем забора и переливания крови, и трубки медицинских капельниц…

(для приобретения комплектующих на сайте ассоциации дается ссылка на лондонский магазин «The Engine Shed» по адресу Leytonstone 745 High Road, Leytonstone, London, E11 4QS, телефон: +44 20 8539 3950, e-mail: theengineshed@btconnect.com, принимаются кредитные карты и система PayPal)

[Василий]

Обсуждение здесь viewtopic.php?f=11&t=183