Kuinka valita haarukka käyttötarkoitukseesi: tyypit, suunnittelu ja valmistus

Sakkeli on tärkeä mekaanisten liittimien luokka. Aina kun esiin nousee kysymys kulmaliikkeestä ja kääntötoiminnasta, sakkeli on vastaus. Ne tukevat veto-, puristus-, taivutus-, leikkaus- ja väsymiskuormia. Sakkeleita on saatavilla monenlaisina ja malleina. Joten tietty tyyppi sopii tiettyyn sovellukseen. Materiaalivalinnoissa on lukuisia vaihtoehtoja eri teollisuudenalojen tarpeiden tyydyttämiseksi. Katsotaanpa sakkeleita!

Mikä on Clevis?

Haarukka on mekaanisissa kokoonpanoissa käytetty kiinnityskomponentti. Se muodostaa saranan kaltaisen liitoksen. Haarukan kääntyvyysominaisuus antaa rajoitetun liikkumisvapauden komponenttien ollessa tukevasti kiinnitettyinä. Geometrisesti se on U-muotoinen ja siinä on seuraavat osat:

• Haarukkamainen runko
• Reiät
• Kierre- tai asennuspää

Onko Clevis tappi?

Ei. Haarukka on eri asia kuin tappi. Itse asiassa tappeja käytetään haarukkakokoonpanoissa komponenttien kiinnittämiseen. Nämä haarukkatapit toimivat kääntöpisteinä. Ne mahdollistavat komponenttien rajoitetun pyörimisen niiden ympäri.

Clevis vs. Clevis-nivel

Alla olevassa taulukossa verrataan haarukkaa haarukkaniveleen:

Clevis-tyypit liitoksen mukaan

Sakarat voidaan luokitella liitostyyppiensä mukaan. Erilaiset liitostyypit määräävät sakaroiden käytön eri sovelluksissa. Jotkut sakarat priorisoivat lujuutta, kun taas toiset hyödyntävät säädettävyyttä tai modulaarisuutta. Suunnittelijat voivat siten valita sovelluksiinsa sopivimmat sakarat.

Kierreliitos

Kierreliittimet helpottavat asennusta, kokoonpanoa ja säädettävyyttä. Niissä on säädettävä liitos, jonka pituutta voidaan säätää yksinkertaisesti kiertämällä sitä sisään tai ulos. Lukkomutterit kiristetään vivuston lukitsemiseksi paikalleen. Kierreliittimet voivat olla uros- tai naarasliitoksia.

• Ulkokierteiset haarukat: niissä on ulkokierteitetty varsi.
• Naaraspuoliset kierteitetyt liittimet: niissä on sisäkierteitetty holkki.

Kierteitettyjä haarukoita käytetään yleisesti:

• maatalouden säätötangot
• automaatiokiinnikkeiden linkitykset
• jarruvivustojärjestelmät

Näissä sovelluksissa hyödynnetään modulaarisuutta ja säädettävyyttä. Vertailun vuoksi naaraskierteisissä liitoskappaleissa kierteet ovat piilossa ja suojassa lialta ja kosteudelta.

Hitsaushaarukka

Hitsatut haarukat muodostavat pysyvän liitoksen. Niitä käytetään yleisesti sovelluksissa, joissa lujuus on etusijalla modulaarisuuteen nähden. Hitsaus lukitsee liitoksen paikalleen. Näin ollen sijoitus on vakaampaa. Näitä haarukoita suositaan paikoissa, joissa ei tarvita usein toistuvaa kokoonpanoa ja purkamista. Joitakin yleisiä hitsattujen haarukoiden käyttötarkoituksia ovat:

• kiinnitysrakenteet
• pienten laitteiden tukikiinnikkeet
• teollisuuden tukikehykset

Pultattava haarukka

Pulttikiinnitteisissä haarukoissa on irrotettava kiinnitys. Tämä ominaisuus edistää modulaarisuutta. Pulttikiinnitteisiä haarukoita voidaan asentaa, irrottaa tai vaihtaa usein. Joten pulttikiinnitteiset haarukat sopivat sovelluksiin, kuten:

• teollisuusrobottien kalusteet
• pakkauskoneet
• modulaariset konejärjestelmät

Clevis-tyypit geometrian mukaan

Haarukan geometrinen muoto ja kokoonpano määräävät sen käyttötarkoituksen tietyllä alueella. Nämä ominaisuudet on tarkoituksella lisätty erilaisten sovitusvaatimusten täyttämiseksi. Loppujen lopuksi päätavoitteena on kohdistaa ja sovittaa haarukat tarkasti. Tarkastellaan joitakin yleisiä geometrisia haarukkatyyppejä.

Kierrehaarukka

Kierrettävässä haarukassa on haarukkamainen pää kiertynyt kiinnityspäähän nähden. Kuten kuvassa näkyy, kierrettävä haarukka voi yhdistää kaksi eri tasoissa olevaa komponenttia. Jos suoraa haarukkaa käytetään tällaisissa olosuhteissa, se aiheuttaa kokoonpanoon ei-toivottuja taivutusjännityksiä.

Kierrettävä haarukka tekee tarpeettomaksi lisäkiinnikkeet väärin suunnatuissa liitoksissa. Näin kuormansiirto väärin kohdistettujen komponenttien välillä voi tapahtua sujuvasti. Joitakin yleisiä kierrettävän haarukan käyttötarkoituksia ovat:

• Ketjunivelkokoonpanot
• Kaapelin kiristysjärjestelmät
• Pienet vetokoukkujärjestelmät

Offset-haarukka

Sivusuunnassa siirretyissä haarukoissa on keskiviivasta sivusuunnassa siirtynyt nivelpiste. Tämä luo tilaa viereisille osille tai sitä häiritseville komponenteille.

Joten siirtymällä olevat haarukat voivat siirtää asennusta ilman, että kokoonpanon muiden komponenttien sovituksessa tapahtuu merkittäviä muutoksia. Joitakin tyypillisiä käyttökohteita ovat:

• Auton jousituksen vivustot
• Mukautetut työkalukiinnikkeet
• Mekaaniset kytkentäkokoonpanot

Tupla Clevis

Kaksoishaarakkeissa on haarukkamaiset päät molemmilla puolilla. Se antaa pyörimisvapauden molemmissa päissä. Joten kaksisuuntaisissa kuormitustilanteissa voimat jakautuvat tasaisesti. Kaksoishaarakkeiden erityisiä sovelluksia ovat:

• Automaatio-kääntövarsijärjestelmät
• Tarkkuusvivustokokoonpanot
• Kompaktit teollisuuskäyttöiset vivustot

Clevis-liitäntäjärjestelmän ymmärtäminen

Sakaroiden todellinen merkitys voidaan havainnollistaa vain ymmärtämällä sakaraliitosjärjestelmä. Haarukkakokoonpanon pääosien hyvä tuntemus on siksi hyödyllistä. Sakaroiden rooli mekaanisissa järjestelmissä tulisi ymmärtää, jotta niiden hyödyllisyydestä saadaan käsitys.

Clevis-kokoonpanon pääosat

Tyypillinen haarukkakokoonpano koostuu haarukasta, vastakappaleesta ja haarukkatapeista. Haarukan kotelo tarjoaa pääasiallisen rakenteellisen tuen kuormansiirron aikana. Vastakappale toimii liitoksen vivustona. Haarukkatappi tarjoaa kokoonpanolle kääntömekanismin. Kiinnityslaitteet, kuten sokkatapit, pitävät haarukkatapit paikoillaan.

Miten Clevisit toimivat mekaanisissa järjestelmissä

Salli kääntyvä liike

Yksi haarukan päätehtävistä on antaa liitetyille osille hallittu pyörimisliike. Tässä mielessä haarukan tappi toimii pyörimisakselina. Liitetyt komponentit voivat heilua vapaasti tämän akselin ympäri. Se sallii pieniä vaihteluita taivutuskulmassa käytön aikana.

Siirrä mekaanisia kuormia

Kuorman sujuva siirtyminen on ratkaisevan tärkeää kokoonpanoissa. Se on erityisen tärkeää mekaanisissa järjestelmissä, joissa jäykkä kiinnitys voi aiheuttaa ei-toivottuja jännityskeskittymiä. Sakkelit mahdollistavat pyörimisliikkeen, joka vähentää taivutus- ja leikkausjännityksiä. Ne myös jakavat kuormat tasaisemmin.

Tarjoa irrotettava yhteys

Sakkelit mahdollistavat osien tiheän vaihdon. Sakkelikokoonpano voidaan helposti purkaa ja koota uudelleen ilman suurempia häiriöitä. Sakkelikokoonpano voidaan purkaa irrottamalla kiinnityspidike ja vetämällä sakkelitappi ulos. Se on linjassa säännöllisten huoltotavoitteiden kanssa.

Yksinkertaista nivelkokoonpanoja

Sakkelit tarjoavat standardoidun liitoksen. Se edistää modulaarisuutta. Sakkelit on suunniteltu mukautumaan kohdistusvaihteluihin. Tiukan kohdistuskriteerin noudattaminen ei usein ole välttämätöntä. Joten tämä yksinkertainen nivelmekanismi ratkaisee monia ongelmia.

Clevis-valmistuksessa käytetyt materiaalit

Oikea materiaalivalinta on yhtä tärkeä kuin haarukan suunnittelu. Käyttöolosuhteet määräävät materiaalin soveltuvuuden tietyssä ympäristössä. Joitakin yleisesti käytettyjä materiaaleja käsitellään alla.

Hiiliteräksiset haarukat

Yleisimmin käytetty materiaali sakaroissa on hiiliteräs. Se on vahvaa ja kustannustehokasta. Monissa sakaroissa lujuuden ja alhaisten kustannusten yhdistelmää pidetään usein edullisena. Sen korroosioherkkyys voi kuitenkin rajoittaa sen käyttöä joissakin erikoissovelluksissa.

Ruostumattomasta teräksestä valmistetut haarukat

Kuten nimestä voi päätellä, ruostumattomasta teräksestä valmistettuja haarukoita käytetään pääasiassa korroosiolle alttiissa sovelluksissa. Erittäin korroosiolle alttiissa ympäristöissä, kuten laivalaitoksissa tai kemiantehtaissa, muut materiaalit eivät välttämättä toimi kunnolla.

Alumiiniset haarukat

Alumiini valitaan usein painon vähentämiseksi. Haittapuolena on kuitenkin sen alhainen lujuus. Alumiini ei siis välttämättä sovellu raskaiden kuormien kantamiseen. Paksumpi poikkileikkaus voi kuitenkin kompensoida suhteellisen alhaista myötölujuutta. Lyhyesti sanottuna alumiinisissa haarukoissa matala tiheys on lujuuden sijaan etusijalla.

Seosteräksestä valmistetut haarukat

Seosteräksestä valmistettuja haarukoita käytetään erikoissovelluksissa. Niiden suorituskyky ylittää usein muiden haarukoiden suorituskyvyn. Ne kestävät usein poikkeuksellisen suuria kuormia. Niiden korkea myötölujuus voi olla hyödyllinen painon alentamisessa, koska se pienentää poikkileikkauspinta-alaa. Jotkut seosteräslaadut ovat virumisenkestäviä. Siksi näistä laaduista valmistettuja haarukoita voidaan käyttää korkeissa lämpötiloissa.

Yleisiä Clevis- ja Clevis-nivelten käyttötarkoituksia

Lähes jokaisella toimialalla on jonkinlainen käyttö haarukoissa.

Hydraulisylinterit

Tyypillinen esimerkki hydraulisylinterissä käytetystä haarukasta on sen toimilaite. Haarukka mahdollistaa kulmaliikkeen männän ojentamisen ja vetäytymisen aikana. Taottuja haarukoita käytetään suuren kuormituksen sovelluksissa. Koneistettuja haarukoita käytetään tarkkuussovelluksissa. Lämpökäsitellyillä haarukoilla on usein paremmat ominaisuudet verrattuna käsittelemättömiin.

Teollisuuskoneet

Teollisuuskoneisiin asennetaan sakaroita niiden kääntyvän liikkeen vuoksi. Sakarat helpottavat myös nopeaa kokoamista ja purkamista irrotettavan tapin ansiosta. Sakaran soveltuvuus riippuu teollisuusympäristöstä. Esimerkiksi 304-luokan ruostumattomasta teräksestä valmistettuja sakaroita käytetään elintarvikekäyttöön tarkoitetuissa sovelluksissa.

Maatalouden laitteet

Maataloussovelluksissa on usein raskaita kuormia, tärinää, mutaa, kosteutta ja pölyä. Näiden olosuhteiden vuoksi käytetään korkean kantavuuden omaavia haarukoita. Haarukoiden yleisiä käyttökohteita ovat:

• traktorin työkoneet
• vetokoukkujärjestelmät
• Ohjaukset
• nostovarret
• hydrauliset vivustot

Robotiikka- ja automaatiolaitteet

Robotit ja automaatiolaitteet hyödyntävät paljon haarukoiden kääntyvää toimintaa. Siksi haarukoita käytetään pneumaattisissa sylintereissä, sähköisissä toimilaitteissa, robottikäsivarsissa ja paikannusmekanismeissa. CNC-koneistetut tarkkuushaarukat antavat kulmaliikkeen vapauden samalla, kun komponentit kiinnitetään turvallisesti.

Miksi CNC-koneistusta käytetään räätälöityjen sakaroiden valmistukseen

CNC-työstöprosessi sopii täydellisesti räätälöintitavoitteisiin. Tarkkuuden, räätälöinnin ja prototyyppien valmistuksen kaltaisissa mittareissa CNC-työstö on erittäin hyödyllistä. Varaosien, kuten räätälöityjen sakkelitappien, valmistuksessa CNC-työstö on joskus ainoa vaihtoehto.
Tarkkuusreikien koneistus

CNC-työstöllä saavutettava tarkkuustaso on vertaansa vailla millään muulla prosessilla. Välttämällä liiallista välystä voidaan lieventää ongelmia, kuten tärinää. CNC-työstöllä voidaan saavuttaa hyvä reiän samankeskisyys. Se edistää tarkkaa tapin sovitusta, mikä johtaa tasaiseen kuorman jakautumiseen.

Mukautetut koot ja geometria

Toisin kuin muut prosessit, jotka perustuvat kiinteisiin muotteihin ja kokoonpanoihin, CNC-työstö mahdollistaa räätälöinnin. Tämä on erityisen hyödyllistä valmistettaessa epästandardimittoisia haarukoita. Sovelluksissa, jotka vaativat erikoistuneita haarukoita, voidaan valmistaa räätälöityjä kokoja ja geometrioita. Suunnitteluominaisuuksia, kuten haarukan leveyksiä, mukautettuja haarukkatappeja, kierreprofiileja ja kiinnityskokoonpanoa, voidaan muokata helposti.

Pienten erien Clevis-valmistus

Prototyyppien valmistuksessa halutaan usein valmistaa pieni erä haarukoita. Sopivuuden, toiminnan ja suorituskyvyn arviointi voidaan tehdä pienellä erällä ennen siirtymistä suuren volyymin tuotantoon. Jos haarukoiden varaosia ei ole saatavilla markkinoilla, ne voidaan helposti valmistaa CNC-koneistamalla.

Miten valitset oikean kokoisen Clevisin projektiisi?

Kun haarukkaa käytetään tietyssä sovelluksessa, sen soveltuvuus on määritettävä. Sen kantavuus, mitat ja geometria ovat tärkeitä. Tämä varmistaa oikean istuvuuden ja toimivuuden. Jos vakiohaarukka ei täytä näitä kriteerejä, sitä saatetaan joutua räätälöimään.

Määritä tarvittava kuormituskapasiteetti

Haarukkaa suunniteltaessa on tärkeää ymmärtää sen kantavuusvaatimukset. Veto- ja leikkauskuormien lisäksi on tarkistettava myös muita kuormitustekijöitä. Käytön aikana haarukka voi altistua iskuille tai väsymiselle. Käyttölämpötila käytön aikana vaikuttaa haarukan lujuuteen. Siksi kaikki nämä kuormitustekijät on otettava huomioon haarukan suunnittelussa.

Tarkista vaadittu haarukan leveys

Haarukan leveyden tulee vastata liitososan paksuutta. Jos haarukan leveys on tätä pienempi, liitososa ei välttämättä liity toisiinsa. Jos se on liian löysä, syntyy tarpeetonta välystä, joka voi johtaa ennenaikaiseen vikaantumiseen.

Valitse oikea tapinreiän koko

Tappireiän koon tulisi olla riittävän suuri tapin halkaisijalle. Paksumpi sakkelitappi tarkoittaa suurempaa kuormankantokykyä. Mutta tapinreikä muuttaa kotelon jännitysprofiilia. Liian suuri tapinreikä voi heikentää sakkelikokoonpanon lujuutta.

Sovita tapinreiän koko

Tapin ja reiän välinen välys tulisi optimoida. Suuri välys aiheuttaisi tapin ja reiän välille välystä. Se voi aiheuttaa iskukuormituksen, joka vaikuttaa negatiivisesti haarukan kestävyyteen. Pieni välys voi rajoittaa tapin liikettä, mikä haittaa tasaista kulmaliikettä.

Pinnan viimeistely Cleviseille

Kun tehokas haarukan osasuunnittelu on luotu, pyritään tekemään siitä kestävä. Tässä mielessä pintakäsittely on askel eteenpäin. Se parantaa esteettistä ilmettä ja korroosionestokestävyyttä. Tässä käsitellään joitakin yleisiä pintakäsittelytekniikoita.

Miksi pintakäsittelyä tarvitaan?

Käytännössä sakarat altistuvat lialle, kosteudelle, merivedelle ja muille epäpuhtauksille. Ilman suojaavaa pinnoitetta niiden päälle voi kerääntyä ruoste- ja epäpuhtauskerros. Tämä voi muuttaa niiden mittoja. Ruoste voi myös muuttaa sakaran tapin kitkakäyttäytymistä. Niinpä kääntöliike voi vaarantua. Pintakäsittelyä voidaan tarvita myös esteettisistä syistä. Joissakin sovelluksissa sähköä eristävä pinta voi olla toivottavaa.

Yleisiä pintakäsittelymenetelmiä haaroille

Sinkkipinnoitus

Sinkkipinnoitus tehdään niukkahiilisen teräksen haarukoiden päälle. Sinkkiatomit suojaavat uhrautuvasti alla olevaa teräspintaa. Ne antavat teräkselle kiiltävän hopeanharmaata väriä. On kuitenkin oltava varovainen, jotta mittamuutokset eivät tapahdu.

Mustaoksidi

Mustaoksidi luo rautaoksidikerroksen pehmeän teräshaarukan päälle. Se estää ruosteen muodostumisen pinnalle. Se antaa haarukoille ammattimaisen ulkonäön. Mustaoksidin suuri etu on, että mittamuutokset ovat merkityksettömiä.

passivointi

Passivointipintakäsittely tehdään pääasiassa ruostumattomasta teräksestä valmistetuille haarukoille. Visuaalisesti se ei aiheuta suuria muutoksia. Toisaalta se poistaa vapaita rauta-atomeja ja vahvistaa kromioksidikerrosta.

Clevis vs. muut mekaaniset liitokset

Sakkelit sekoitetaan usein muihin mekaanisiin liittimiin. Tangonpää ja säike ovat kaksi yleistä liitintä, jotka ihmiset sekoittavat sakkeleihin. Niiden välillä on tehtävä ero. Alla olevissa taulukoissa verrataan sakkeleita sakkeleihin ja tangonpäihin.

Clevis vs. Rod End

Clevis vs. Shackle

Tuofa-tapaustutkimus: Mittatilaustyönä valmistettu CNC-koneistettu haarukka hydrauliseen vivustoon

Asiakas tarvitsi mittatilaustyönä valmistetun kierteitetyn haarukan teollisuuslaitteissa käytettävään hydrauliseen toimilaitteen vivustoon. Markkinoilla olevat vakiomuotoiset haarukkakomponentit eivät sopineet olemassa olevaan kokoonpanoon, koska vaadittu haarukan aukko, asennusasento ja liitäntämitat poikkesivat vakiomäärityksistä.

Haasteet

Suurin haaste oli haarukan kahden varren ja tapinreikien välisen tarkkuuden ylläpitäminen.

Tuofa-ratkaisu

• Tarkasteltuaan asiakkaan piirustusta Tuofa suositteli haarukan paksuuden lisäämistä alkuperäisestä 10 mm - 14 mm. Tämä säätö paransi haarukan kuormankantokykyä säilyttäen samalla yhteensopivuuden olemassa olevan kokoonpanon kanssa.
• Vähentääkseen jännityskeskittymistä toistuvan kuormituksen aikana Tuofa optimoi haarukan tyven suunnittelun lisäämällä R2-filee haarukan sisänurkassa.
• Tuofa lisäsi raudoituksen paksuutta tapinreiän ympärillä 3 mm parantaakseen paikallista lujuutta ja vähentääkseen reiän muodonmuutoksen riskiä, ​​joka johtuu toistuvasta tapin kuormituksesta.
• Ottaen huomioon asiakkaan kokoonpanovaatimukset, Tuofa lisäsi a 1 mm viiste tapin reiän suuaukon ympärillä. Tämä muutos paransi tapin asennusta ja varmisti sujuvamman kokoonpanon vastakappaleen kanssa.

Yhteenveto

Haarukka on tärkeä mekaaninen liitin. Normaalin kuormansiirron lisäksi ne mahdollistavat kulmaliikkeitä ja kiertymiä. Haarukkatyyppejä on erilaisia, ja ne perustuvat erilaisiin geometrioihin, materiaaleihin ja kiinnitysominaisuuksiin. Lukuisat teollisuudenalat robotiikasta maatalouteen ja moniin muihin hyödyntävät tätä liitintä. Optimoitu suunnittelu ja huolellinen valmistus vapauttavat haarukoiden todellisen potentiaalin. Vain hyvä toimittaja voi auttaa tämän tavoitteen saavuttamisessa.

FAQ

Mikä on sakkelitappi?

Sakkelitappi on sakkelikokoonpanon osa. Se on muodoltaan sylinterimäinen ja tukee leikkaus- ja pyörimiskuormia.

Miten mitataan haarukan koko?

Haarukan leveyden, tapin reiän, varren pituuden ja kierteen mitat on mitattava.

Mikä on haarukkapuristin?

Sakkelipuristimia käytetään raskaiden putkien tukemiseen yläpuolisissa rakenteissa.