Некоторое время назад, занимаясь своим проектом, я встал перед выбором - как передать вращение с достаточно большим моментом ( 10-20 КГс*см ) на некоторое расстояние. Изучая разные возможности ( от шестеренок до ремня ) я искал источник, где можно подыскать несколько десятков подходящих по параметрам шестеренок. Причем таких, чтобы обеспечивали передачу нагрузки.
Один из вариантов, попавшийся мне на глаза, заключался в применении шестеренок, изготавливаемых методом лазерной резки из листового оргстекла. У меня возникло ощущение, что материал этот не совсем подходит для лазерной резки, да его прочность у меня вызывала серьезные сомнения.
Но тем не менее, я связался с людьми, которые предлагали изготавливать такие шестеренки, однако никакой информации об их прочности информации у них не оказалось. Что же, нет информации - есть повод для исследования и испытаний. И, понимая полезность получаемой таким образом информации, производители пошли мне на встречу, предоставив для испытаний прочности некоторый запас опытных шестеренок.
Установку из двух шестеренок, подготовленных для испытаний на прочность, я собрал достаточно быстро, а вот дальше вопрос застопорился надолго. Я никак не мог придумать, как передать на шестеренку силу, одновременно ее регулируя и измеряя. В качестве регулятора предполагалось использовать мышечную массу, в качестве измерителя - бытовые весы со шкалой 10 Кг. А вот как передать эту силу на шестеренку, не разрушив собственно ее в месте приложения силы - вопрос оказался сложным.
За этим делом незаметно пролетело... Видимо не один месяц прошел, а вопрос никак не складывался в виде механической модели. И мне это уже сильно надоело, и люди ждали результатов. И я решил идти напролом. Нет очень хорошего варианта - берем не очень хороший.
Итак, разрешите ознакомить Вас с результатами первого подхода к испытаниям ( почему первого - станет понятней в конце ). А для начала предлагаю фотографию собранной установки. Между двумя платочками ( чем богаты - тем и рады ) устанавливаются две металлические оси подходящего диаметра ( 4 мм ), на них устанавливаются шестеренки диаметром порядка 20 мм. За счет эксцентрического крепления осей расстояние между ними выбирается оптимальным для устранения люфта.
Одна шестеренка жестко закрепляется к плате штифтом через отверстие, в другой сделаны отверстия на расстояниях 5 и 9 мм от центра. В одно из этих отверстий продевается металлическая проволока, на которую и передается усилие через импровизированный динамометр. Собранная система закрепляется в тисках - и ВПЕРЕД.
ПЕРВАЯ ПОПЫТКА
Плечо выбрано минимальным - 5 мм, ибо вся шкала динамометра ( 10 КГ ) соответствовала в этом случае моменту в 5 КГс*см, чего на первый взгляд вполне достаточно для того, чтобы сорвать эту шестеренку. Убеждаюсь что шестеренки крутятся в пределах, оставленных крепежным штифтом - и плавный рывок. Который кончается тем, что весы улетают чуть ли не в стену - разогнулась крепежная проволока. Усилие - порядка 8 КГ, момент - 4 КГс*см. Шестеренкам - хоть бы хны.
Выложить клипы не удалось - ни тутошние вложения, ни imageshack этого не позволил. Если найду способ - выложу попозже ( если надо ). Да и качество с телефона не особо хорошее, близко фокусироваться в режиме видео не удается. Пока продолжу повествование в текстовом и фото-формате.
ВТОРАЯ ПОПЫТКА
После того, как проволока была закреплена лучше, попытки сорвать шестеренки силовыми методами продолжились. И оказалось, что шестеренка выдержала весь допустимый диапазон силы - до 11 КГ, что составило 5,5 КГс*см. И шестеренки лишь приобрели немного люфта, что наверняка вызвано смещением крепления осей. На фотографии с экрана - момент, когда сила приближалась к 10 КГс...
ТРЕТЬЯ ПОПЫТКА
Пришлось сверлить вторую дырку на максимальном удалении от центра ( примерно 9 мм ). После усиленного крепления прилагается полная сила - и шестеренка с честью ее выдерживает. 11 КГс дают порядка 10 КГс*см, что вполне солидная цифра для таких размеров шестеренки. Не все заводские шестеренки декларируются для такой нагрузки.
Итак, сорвать шестеренку мне не удалось. Но разве это правильно? "Уж если я чего решил - сломаю-то обязательно" ( примерно по тексту Высоцкого ). Так что мы переходим к
ЧЕТВЕРТОЙ ПОПЫТКЕ
В шестеренке было просверлено отверстие порядка 2 мм, в которое закручивался саморез-рычаг длиной порядка 26 мм ( от центра ), на который уже и прилагалось усилие. Так что от 3-мм оргстекла оставалось совсем немного.
Итак, рывок - и шестеренка ломается. В месте крепления рычага. Не достигнув крутящего момента в 10 КГс*см, так что зубья остались целыми. Но шестеренка сломана, эксперимент пора заканчивать
Итак, чего же я узнал из первого подхода к решению вопроса предела прочности шестеренок из оргстекла. Прочность их гораздо выше, чем ожидалось, и если Вам не нужна длительная работа под нагрузкой - то они вполне могут быть применены. Трение наверняка добьет их весьма быстро ( зубья далеко не такие гладкие, как хотелось бы ), но возможно нас тут ждет еще одно маленькое чудо, кто знает...
Возможно я через недельку найду время и попробую еще раз поломать следующую шестеренку, если конечно удастся придумать способ безболезненного крепления рычага к шестеренке. Тогда случится Второй подход.
А пока я с Вами прощаюсь и пересылаю ссылку на эту статью производителям шестеренок, они наверняка поучаствуют в обсуждении и найдут что ответить на вопросы, если те появятся.
