roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.

 

Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Шестерни и колёса, тяги и тросики... Каркасы, скелеты ...

Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение KKVaka » 16 май 2012, 11:17

Всем снова привет.

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.

Изображение

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.

Изображение

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.

Изображение

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...

Изображение

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.

Изображение

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 :wink:

Изображение

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.
Аватара пользователя
KKVaka
 
Сообщения: 230
Зарегистрирован: 02 мар 2012, 07:18
Откуда: Новосибирск
Skype: nic_kkv

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение dccharacter » 16 май 2012, 11:49

А ты не смотрел в какой-нить университетской литературе/методичках какие-нить испытанные годами методики измерений? Мне вот методичка по динамической балансировке сильно помогла когда я балансировал ротор часов своих: forum34/topic10956.html

Добавлено спустя 2 минуты 2 секунды:
http://sprav-constr.ru/html/tom2/pages/ ... ckm55.html - все в принципе просто :-)
Мой волшебник это я сам. Всю архитектуру программы придумал лично, а ребята помогли воплотить её. Я бы и сам мог написать, но лень учить язык и его конструкции.
Аватара пользователя
dccharacter
 
Сообщения: 4880
Зарегистрирован: 10 дек 2010, 13:16
Откуда: Красногорск МО
прог. языки: C, Python, wiring/processing
ФИО: Андрей

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение Holmes » 16 май 2012, 12:06

Лично мне интереснее узнать как они друг о друга стираются, долго ли проживет такая связка пока зубья не начнут безбожно люфтить?
Аватара пользователя
Holmes
 
Сообщения: 227
Зарегистрирован: 08 окт 2010, 14:22
Откуда: Москва
прог. языки: Pascal, С, C#, Java
ФИО: Роман

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение KKVaka » 16 май 2012, 12:28

Чукча - не читатель, чукча - писатель :roll:

Устойчивость к истиранию, конечно, оценить было бы хорошо. Но это не ко мне :oops:
Аватара пользователя
KKVaka
 
Сообщения: 230
Зарегистрирован: 02 мар 2012, 07:18
Откуда: Новосибирск
Skype: nic_kkv

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение dccharacter » 16 май 2012, 12:35

KKVaka писал(а):Чукча - не читатель, чукча - писатель :roll:

Устойчивость к истиранию, конечно, оценить было бы хорошо. Но это не ко мне :oops:

Воткни движок и запусти на пару дней. А лучше - 30 секунд в одну сторону, 30 в другую. И так пару дней. Вот и посмотрим!
Мой волшебник это я сам. Всю архитектуру программы придумал лично, а ребята помогли воплотить её. Я бы и сам мог написать, но лень учить язык и его конструкции.
Аватара пользователя
dccharacter
 
Сообщения: 4880
Зарегистрирован: 10 дек 2010, 13:16
Откуда: Красногорск МО
прог. языки: C, Python, wiring/processing
ФИО: Андрей

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение werkitten » 16 май 2012, 16:40

Приветствую робототехников.
Шестерни с вышепреведённых тестов - это наша продукция, с большим интересом ждём продолжения испытаний =^_^=
Аватара пользователя
werkitten
 
Сообщения: 3
Зарегистрирован: 16 май 2012, 16:13
Откуда: Красноярск

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение Holmes » 16 май 2012, 17:18

Туда-сюда это хорошо.
А вал второй шестерни нагрузить каким-нибудь тормозом (надеть диск и прислонить кусок резины) чтобы износ увеличить.
Аватара пользователя
Holmes
 
Сообщения: 227
Зарегистрирован: 08 окт 2010, 14:22
Откуда: Москва
прог. языки: Pascal, С, C#, Java
ФИО: Роман

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение Myp » 16 май 2012, 17:44

нагреется и расплавится)
<telepathmode>На вопросы отвечает Бригадир Телепатов!</telepathmode>
Всё уже придумано до нас!
Аватара пользователя
Myp
скрытый хозяин вселенной :)
 
Сообщения: 15942
Зарегистрирован: 18 сен 2006, 12:26
Откуда: Тверь по прозвищу Дверь
прог. языки: псевдокод =) сила в алгоритме!
ФИО: глубокоуважаемый Фёдор Анатольевич

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение Duhas » 16 май 2012, 17:56

werkitten писал(а):Приветствую робототехников.
Шестерни с вышепреведённых тестов - это наша продукция, с большим интересом ждём продолжения испытаний =^_^=

а можно о вас в кратце ? ) в одном городе существуем таки )
«Как сердцу выразить себя? … Мысль изреченная есть ложь!»
В этом мире меня подводит доброта и порядочность...
"двое смотрят в лужу, один видит лужу, другой отраженные в ней звезды"
Аватара пользователя
Duhas
 
Сообщения: 6341
Зарегистрирован: 15 сен 2007, 13:03
Откуда: Красноярск
прог. языки: ASM(МК), C(PC)
ФИО: Гагарский Андрей Александрович

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение werkitten » 16 май 2012, 19:29

а можно о вас в кратце ? ) в одном городе существуем таки )

Мини фирма "Кавай десу" (это не официальное название, а торговое и только для той части которая занимается производством). Изготовление шестерней - это для нас новая сфера деятельности, сейчас идёт стадия изучения вопроса насколько осмысленно этим заниматься при наших возможностях.
Если окажется востребованным - будем налаживать контакты с продавцами (например с магазином на этом же сайте).

Что касается шестерней, именно оргстекло было выбрано по причине того что из всех доступных материалов оно наиболее легко обрабатывается имеющимися у нас средствами и можно делать мелкие зубчики с приемлемой точностью изготовления.

ПР. Вопросы не относящиеся к теме приведённого выше обзора лучше в ЛС.
Аватара пользователя
werkitten
 
Сообщения: 3
Зарегистрирован: 16 май 2012, 16:13
Откуда: Красноярск

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение setar » 16 май 2012, 19:45

Я отказался от производства таких шестерен по причине внутренних напряжений материала.
Изделие рассыпается от одного пшика wd40 , спирта или ацетона. Ну и через небольшое время под нагрузками, как полько сотрется тонкий слой расплава на резаной кромке.
Аватара пользователя
setar
Site Admin
 
Сообщения: 9246
Зарегистрирован: 04 окт 2004, 12:58
Откуда: St.Petersburg
Skype: taranenko.sergey
ФИО: Сергей Тараненко

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение Strijar » 16 май 2012, 20:02

setar писал(а):Изделие рассыпается от одного пшика wd40 , спирта или ацетона


Буквально на прошлой неделе вспоминал об этом и пробовали на работе промыть спиртом разрезанное оргстекло - хоть бы хны!
Аватара пользователя
Strijar
 
Сообщения: 587
Зарегистрирован: 28 авг 2006, 17:09
Откуда: Всеволожск (СПб)
прог. языки: С, Dao, Lua, VHDL, Verilog
ФИО: Олег Белоусов

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение setar » 16 май 2012, 20:17

Олег, ты наверняка резал волоконным лазером?
Он не правит а выпаривает импульсами. И срез не гладкий а матовый
Аватара пользователя
setar
Site Admin
 
Сообщения: 9246
Зарегистрирован: 04 окт 2004, 12:58
Откуда: St.Petersburg
Skype: taranenko.sergey
ФИО: Сергей Тараненко

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение werkitten » 16 май 2012, 20:41

Возможно вопрос покажется странным но... Зачем на изделие лить спирт или ацетон? О_о
Это же предполагается использовать не в роботах для работы в экстремальных условиях, формата "провести ремонт чана с кислотой изнутри", а в игрушечных машинках, учебных моделях для начинающих и т д.

Смысл как раз в том что дорогие и качественные детали достать можно, а вот простые и дешёвые фиг найдёшь, приходится ковырять игрушки и аудиотехнику, что порождает сложности с повторяемостью деталей и сильно завышает стоимость.

Так то в принципе можно использовать разные материалы.
Аватара пользователя
werkitten
 
Сообщения: 3
Зарегистрирован: 16 май 2012, 16:13
Откуда: Красноярск

Re: Шестеренки из оргстекла - испытание на прочность

Сообщение Strijar » 16 май 2012, 21:06

setar писал(а):И срез не гладкий а матовый


Не, срез гладкий! Вот прям сейчас посмотрел на шайбу которую у нас резал.
Аватара пользователя
Strijar
 
Сообщения: 587
Зарегистрирован: 28 авг 2006, 17:09
Откуда: Всеволожск (СПб)
прог. языки: С, Dao, Lua, VHDL, Verilog
ФИО: Олег Белоусов

След.

Вернуться в Механика

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

Mail.ru counter