Możliwość zmiany przełożenia w przekładni pasowej zębatej

Kiedyś pomyślałem sobie, że co prawda, pasek zębaty daje jedno ściśle określone przełożenie, ale gdyby tak zestawić kilka przełożeń i dać możliwość wysprzęglania, to …. kto wie? No i od tego się zaczęło. Najpierw zacząłem zastanawiać się nad swego rodzaju modułem, który byłby czymś w rodzaju „przełącznika”. No i tak powstało coś, co prezentuję na rysunku 1. Oczywiście prezentowane rozwiązanie należy traktować jako koncepcję. Nie jest to rozwiązanie docelowe, ot choćby z uwagi na sposób łożyskowania, ale o tym niżej.

Rysunek nr 1 Moduł wysprzęglania

Jego budowa, czyli to wszystko co w środku przedstawiam na przekroju, pokazanym na rysunku 2

Rysunek nr 2 Opis elementów modułu wysprzeglania

Jak widać znowu stosuję łożyska ślizgowe, firmy IGUS, Mam świadomość, że łożyska tego typu sprawdzą się jedynie przy odpowiednich parametrach, a to oznacza, że prędkości obrotowe muszą być rozsądne, czyli raczej niewielkie. To samo dotyczy obciążeń. Jednak uczciwie przyznaję, nie sprawdziłem żywotności łożysk dla warunków odpowiadających np. mini tokarce. W docelowym rozwiązaniu raczej będę stosował łożyska igiełkowe.

A jak ten moduł działa?

Otóż zębate koło pasowe osadzone jest luźno na wałku napędzającym. Z jednej strony trzymane jest przez obudowę, której tu brak, bo jest to podzespół, który w całości chcę wklejać do większego złożenia. Z drugiej strony, koło to jest przytrzymywane przez niewidoczny na przekroju, pierścień oporowy blokowany trzpieniem, widocznym na rysunku.

Koło, o którym piszę, ma gniazdo stożkowe dopasowane do elementu nazwanego stożkiem suwaka blokady, który odpychany jest sprężyną talerzową, spełniającą jednocześnie rolę łożyska wzdłużnego.Zarówno stożek suwaka blokady jak i suwak blokady, poprzez klin prowadzący, powiązane są z wałkiem napędzającym.  Gdy suwak blokady przemieszcza się w stronę zębatego koła pasowego, następuje ugięcie sprężyny śrubowej i, co powoduje z kolei przesunięcie stożka suwaka blokady. Ten zaś naciskając na sprężynę talerzową, odkształca ja i zbliżając się do wewnętrznej powierzchni stożkowej, poprzez tarcie, powoduje zrównanie prędkości obrotowych, Dalsze przesuwanie suwaka, powoduje wysuwanie się szpilek, które z uwagi na stożkowe zakończenia dopasowują swoją pozycję w stosunku do zębatego koła pasowego. Następuje zablokowanie i połączenie wałka napędzającego z zębatym kołem pasowym. Odłączanie odbywa się w odwrotnej kolejności. Najpierw sprężyna talerzowa, odepchnie stożek, a następnie poprzez cofanie się suwaka, nastąpi wycofanie szpilek z zębatego koła pasowego.

Teraz trochę rozrywki. Na filmie prezentuje budowę modułu

Natomiast poszczególne fazy zazębienia przedstawiam na kolejnym filmie.

Projekt, który prezentuję, jak wcześniej zaznaczyłem ma charakter koncepcyjny i wymaga jeszcze sporo pracy. Może kiedyś doczeka się realizacji. Dziś traktuję ten pomysł jako próbę rozwiązania jednego z problemów, z jakimi się borykam. Na rysunku 3 i 4 przedstawiam widoki modułu wysprzęglania.

Rysunek nr 3 Widok modułu wysprzęglania

Poniżej od strony zębatego koła pasowego.

Rysunek nr 4 widok modułu wysprzęglania od strony zębatego koła pasowego

Rysunek nr 6 przedstawia przekrój modułu.

 

Rysunek nr 5 Przekrój modułu wysprzeglania

Na bazie tego modułu powstała koncepcja 4-ro stopniowej przekładni, którą prezentuję na rysunku nr 7.

Rysunek nr 6. Koncepcyjny projekt 4-ro stopniowej przekładni pasowej

 

Ten sam projekt przedstawiam na filmie.

I jeszcze kilka rysunków. Tak mógłby wyglądać napęd mini tokarki. Widoczny na rysunku otwór, przeznaczony jest do zamocowania zabieraka.

Rysunek nr 7 Widok przekładni 4-ro stopniowej

Elementy w kolorze żółtym wykonane powinny być z materiału o nazwie IGLIDUR, jest bowiem odpowiednio wytrzymały, a przy tym posiada doskonałe właściwości cierne. Może nie wyrażam się zbyt precyzyjnie ale sądzę, że tyle informacji wystarczy.

Rysunek nr 8. Widok przekładni 4-ro stopniowej od strony zębatych kół pasowych

Nie zastosowałem napinacza, bowiem różnice w długościach pasów, dobieranych wg kalkulatora dostępnego na stronie https://sdp-si.com/eStore/CenterDistanceDesigner, niewiele się różnią i jak sądzę można ten szczegół pominąć.

Rysunek nr 9 widok 4-ro stopniowej przekładni – przód

W prezentowanym projekcie przyjąłem następujące przełożenia 1:1, 1:2, 1:3 i 1: 3,6. Przyjąłem koła HTD 3 mm. Oczywiście mogą być inne i współpracować przy innym przełożeniu. Wydaje mi się, że dla rozpracowania projektu koncepcyjnego te założenia są wystarczające.

Teraz czas zabrać się za szczegóły. O wynikach poinformuję.

Pozdrawiam wszystkich serdecznie, czekając na sygnał współpracy.

Janusz

 

 

 

Dzielona mini nakrętka do przełączania śrub napędowych – raz jeszcze

Ponieważ, w komentarzu, który dzisiaj otrzymałem, dzielona mini nakrętka do przełączania śrub napędowych kojarzyła się jego autorowi z, tu cytat „hamulcem selektywnym”, pozwalam sobie, jeszcze raz poruszyć ten temat i rozwinąć go przy pomocy zrenderowanych rysunków. Cieszę się, bowiem po raz kolejny mogę pokazać możliwości zarówno programu Alibre, jak i KeyShot3. Co prawda, Alibre przyjęło nową nazwę, ale mam nadzieję, że nikt nie będzie miał mi za złe, że używam tej starej nazwy.

Dla porządku, muszę rozpocząć od rysunku, który zamieściłem we wpisie z dnia 28 lutego br.

Rysunek nr 1 Złożenie mini nakrętki do przełączania śrub napędowych

Faktem jest, że zastosowałem uproszczenie, zakładając, że zostanę dobrze zrozumiany. Jak się okazuje, było ono błędne, bowiem, skoro nie widać, że coś jest śrubą, a inna część nakrętką, to zaczyna się problem. Dlatego na rysunku 2, nie popełniam tego błędu i pokazuje tak jak powinno to wyglądać

Rysunek nr 2 Złożenie mini nakrętki, do przełączania śrub napędowych, wersja 2

To samo pokazuje na rysunku 3, tyle, że w trochę innym ujęciu.

 

Mini sprzęgło do tego co mini

W poprzednich dwóch wpisach poruszyłem temat mini nakrętek dzielonych, w tym jednej do przełączania napędu pomiędzy dwoma śrubami. Wspomniałem wówczas o sprzęgle, które przydatne byłoby szczególnie w przypadku suportu poprzecznego mini tokarki. Jak zawsze wszystko musi być mini, a więc borykać się dalej będziemy z brakiem miejsca.

Na samym początku rzecz najważniejsza. Sprzęgło jest jednym z klasycznych tematów z zakresu Podstaw Konstrukcji Maszyn. Niniejszy projekt, należy traktować jako studyjny, a więc nie poparty obliczeniami. Rozwiązania jakie przyjąłem są na tyle proste, że każdy, kto choćby liznął zagadnienia obliczeń  powinien dać sobie  radę. W schemacie obliczeniowym oczywiście przyjmujemy założenia, a więc to co najważniejsze, czyli moment jaki ma być przez sprzęgło przenoszony. Po drugie zakładamy materiał i wynikający z właściwości tego materiału współczynnik tarcia. Obliczamy więc niezbędne naciski, a z nich siłę jaką muszą nam wygenerować sprężyny talerzowe. Na stronie IGUS-a, znajdziemy potrzebne dane, czyli zależność, ugięcie -siła. To pozwoli nam określić ilość sprężyn i przewidzieć na nie miejsce. Oczywiście musimy pamiętać, że nasze rozważania dotyczą stanu wyjściowego, czyli sytuacji, gdy sprzęgło jest włączone. Oznacza to, że aby je rozłączyć sprężyny musza się jeszcze bardziej poddać, co z kolei będzie związane z większa siłą, nie tylko na dźwigni do wyłączania, ale również z siła, która będzie  starała się rozerwać całą naszą konstrukcję. 

Niniejszy blog został stworzony do prezentacji projektów, a nie nauki wytrzymałości materiałów albo podstaw konstrukcji. Każdy musi sam z siebie coś zrobić, poprawić, obliczyć, dopasować, albo zmienić. Tylko takie podejście pozwoli nam, krok po kroku osiągać zamierzony cel.

Ale do rzeczy. Dzisiaj jak zaznaczyłem, „pole operacyjne” nie zostało określone, natomiast problem jako taki pozostał. Wszystko musi być małe i działać bardzo prosto. Ot włączyć lub wyłączyć, nacisnąć lub pociągnąć, nic tylko tyle. Przyjmując takie założenie zaprojektowałem  mini sprzęgło pokazane na rysunku 1.

Rysunek 1 Złożenie mini sprzegła

To samo złożenie przedstawiam w innym rzucie, aby przybliżyć zasadę jego działania. Otóż, do włączania lub wyłączania połączenia pomiędzy częścią napędzana i napędzająca, służy pokazana dźwignia. Jej ruch w pionie powoduje przesuniecie wystającego trzpienia, a tym samym wewnętrznego suwaka, który widoczny jest na rysunku 3.

Rysunek 2 Złożenie mini sprzęgła, pokazane w innym rzucie

Po ukryciu zewnętrznego korpusu, wewnętrzny suwak, tu pokazany na zielono – nie mylić z wałkiem biernym, został przecięty, aby możliwe było jego założenie na drugi element tarczy dociskowej sprzęgła, który oznaczony został kolorem fioletowym. W tym konkretnym przypadku, relacje jakie zostały narzucone, pokazują sprzęgło „zamknięte”.

 

Dzielona mini nakrętka do przełączania śrub napędowych

Dzisiejszy temat może trochę zaskakiwać, bo niby komu potrzebna taka nakrętka? Zaraz wyjaśnię. Najpierw jednak musimy wrócić do fragmentu mini tokarki CNC, a konkretnie do suportu wzdłużnego i poprzecznego. Dla wygody ukryłem zbędne podzespoły i na rysunku 1 pokazuje to co tym działaniu pozostało.

Rysunek 1 Złożenie suportów wzdłużnego i poprzecznego

Niby wszystko jest dobrze, ale z punktu widzenia użytkownika, połączenie śruby napędowej i silnika krokowego jest nierozłączalne. Oznacza to, że nie ma możliwości, która w każdym momencie może się pojawić, aby ręcznie skorygować położenie suportu poprzecznego. To stałe połączenie widać na rysunku 2

Rysunek 2 Nierozłączalne połączenie silnika krokowego i śruby napędowej

Na rysunku 3 przedstawiam ten sam problem widziany od strony silnika i sprzęgła mieszkowego.

Rysunek 3 Widok od strony silnika i sprzęgła mieszkowego

Zadałem sobie pytanie jak odłączyć silnik i dać możliwość zastosowania ręcznego posuwu. Cóż, jeśli tak postawiłem pytanie to zmuszony byłem w pierwszym podejściu założyć istnienie dwóch śrub. Jednej połączonej poprzez sprzęgło mieszkowe z silnikiem i drugiej, odpowiedzialnej za posuw ręczny. W efekcie powstało coś co pokazuję na rysunku 4.

Rysunek 4 Podzespół dzielonej nakrętki do przełączania napędu

Zaprojektowana przeze mnie nakrętka składa się z kilku zasadniczych elementów, z których wymienię trzy podstawowe. Jako pierwszy element pokazuję część dolną nakrętki. Prawdę mówiąc nie wiem czy powinienem mówić o nakrętce, czy może o nakrętkach. Tak czy siak, element ten pokazuję na rysunku 5.

 

Dzielone mini nakrętki do śrub pociągowych

Słowo się rzekło, będzie o nakrętkach dzielonych.

W sumie rzecz jest prosta. Trzeba objąć śrubę dwoma połówkami nakrętki. Tyle, że ta śruba to tylko M5. Przy większych średnicach sprawa byłaby prosta, ale tutaj trzeba znaleźć sposób, aby osiągnąć cel, choćby w nietypowy sposób. Zacząłem od takiej skomplikowanej konstrukcji jaka została przedstawiona na rysunku 1.

Zaprojektowałem dwie połówki założywszy, że będą wykonane z IGLIDUR-u, albo z poliamidu z dodatkiem teflonu lub grafitu. Niestety bez frezarki CNC się nie obejdzie, jako, że obie połowy nie do końca są technologiczne. Trochę tym zniechęcony kontynuowałem robotę, nie bawiąc się w szczegóły ani zbytnie dopieszczanie elementów. Szło mi o zasadę i możliwość sprawdzenia funkcjonalności. Cel osiągnąłem!

Rysunek 1 Koncepcja nakrętki dzielonej – stan „ZAMKNIĘTA”

Na rysunku 2 przedstawiam nakrętkę w stanie „ZAMKNIĘTA” i byłbym w zasadzie usatysfakcjonowany, gdyby nie wymiary i niezbyt ergonomiczna zasada otwierania i zamykania.

Rysunek 2 Koncepcja nakrętki dzielonej – stan „OTWARTA”

Połówki nakrętki, o których wspomniałem wcześniej, przedstawiam na rysunkach 3 i 4. Nakrętka górna różni się od dolnej lokalizacją wcięć co dokładniej widoczne będzie na rysunku 5.

 

Mini tokarka CNC

Pisząc o projekcie mini tokarki, przedstawiłem rozwiązanie najprostsze, w którym obróbka mogła się odbywać przy pomocy dłuta. Następnie opisałem projekt wzbogacony o kopiał. Dziś czas na sterowanie numeryczne. Gdzieś po drodze umyka projekt ręcznego sterowania posuwem suportów, ale ten problem zaraz nam wyjdzie i będę zmuszony omówić go oddzielnie. Na rysunku 1 przedstawiłem złożenie mini tokarki CNC. Pozostawiłem te elementy z poprzednich wersji, które są identyczne, a dodałem tylko to co niezbędne, aby osiągnąć założony cel.

Rysunek 1 Złożenie tokarki CNC

Po ukryciu podzespołów niepotrzebnych w tym momencie, pozostaje samo sedno sprawy, pokazane na rysunku 2. Może z przodu za mało widać, przeto z drugiej strony widać dwa silniki krokowe NEMA 11, które jak sądzę podołają zadaniu. Aby zabezpieczyć się przed przekleństwem braku współosiowości zastosowałem sprzęgła mieszkowe.

 

Precyzja zobowiązuje, czyli IGUS od kuchni

Bywa, że już dojrzeliśmy do jakiegoś rozwiązania. Bywa, że jesteśmy święcie przekonani, że to co chcemy zaprojektować, musi mieć szynę i wózek. Sięgamy do dostępnych w internecie katalogów i wybieramy, a jest z czego!!! Wybraliśmy i załóżmy, że to co wybraliśmy jest podobne do tego co pokazuję na rysunku 1.

Rysunek 1 Schemat wymiarowy systemu wózka WJ200QM-01-06 i szyny WSQ-06

Pełni szczęścia pobieramy poszczególne modele 3D. Najpierw pobieramy model szyny, pokazany na rysunku 2

Rysunek 2 Szyna WSQ-06

Następnie pobieramy model wózka pokazany na rysunku 3

Rysunek 3 Wózek WJ200QM-01-06

Ale po chwili zauważamy, że dostaliśmy trochę więcej niż należałoby oczekiwać. Z zaskoczeniem konstatujemy, że ten model jest prawdziwy i kompletny. Skoro wózek ma prowadnice, to są one oddzielnym elementem. I tak w pobieranym modelu jest! Pokazuję to na rysunku 4.

Rysunek 4 Obie części wózka WJ200QM-01-06

Oczywiście na początku wiążemy relacjami poszczególne elementy i sprawa załatwiona. To,  że jakoś dziwnie się ustawia, bo w pionie a nie w poziomie, nie przeszkadza. Mamy na to sposoby aby całość  inaczej w przestrzeni zorientować.

Rysunek 5 Zmontowany wózek WJ200QM-01-06

 

Kopiał mini tokarki

Dziś spróbuję opisać koncepcję kopiału do mini tokarki. Choć założyć należy, że nie wszyscy skłonni są do stosowania tego typu rozwiązań, ot choćby na ich swoistą archaiczność. Zacznijmy dlatego od opisu kopiału jaki można znaleźć w internecie. Przedstawiam go bez opisu na rysunku 1. Traktuję, że jest on na tyle jasny, że wyjaśnianie schematu, jest zbędne.

Rysunek 1 Znaleziony w internecie opis zasady działania kopiału tokarki

Schemat ten posłużył mi jako idea rozwiązania, którą pozwoliłem sobie przedstawić na rysunku 2. Proszę zwrócić uwagę, że pozostałe elementy są identyczne z tymi, które już wcześniej prezentowałem. One zresztą pozostaną z nami do samego końca, kiedy to przejdziemy do tokarki sterowanej numerycznie.

Rysunek 2 Złożenie tokarki do drewna z kopiałem

Po ukryciu znanych już podzespołów, elementy tworzące układ kopiujący został przedstawiony na rysunku 3

Rysunek 3 Układ kopiujący

 

Wrzeciennik albo wrzeciono, czyli to co kręci

Czas zamknąć opis budowy najprostszej wersji mini tokarki do drewna, tej która umożliwia obrabianie przy pomocy dłuta. Czy ktoś jeszcze korzysta z tego typu rozwiązań?. O tak! Jest wielu rzemieślników, w tym dobrym tego słowa znaczeniu, dla których tylko takie rozwiązanie ma sens. Tu dopiero się realizują. Ktoś powie, że prezentowana mini tokarka to maleństwo. Tak to prawda, ale projekt, który przedstawiłem, jest wersją mini, dla tych, którzy potrzebują wykonać jakieś małe elementy do różnych celów. Niedługo zajmiemy się modyfikacjami tego projektu nie mniej najpierw musimy skończyć to co zostało zaczęte bowiem do omówienia pozostał nam jeszcze napęd, czyli wrzeciennik. Najpierw tradycyjnie na rysunku 1 przypominam całość, aby ułatwić grupowanie tematów, tym, którzy w ten właśnie sposób przeszukują bazę.

Rysunek 1 Złożenie tokarki do drewna

Jak wcześniej zaznaczyłem dziś omówię wrzeciennik, czyli ten fragment projektu, który będzie nam napędzał element obrabiany. Po ukryciu pozostałych podzespołów i powiększeniu, pokazuję go na rysunku 2.

Rysunek 2 Widok wrzeciennika

Aby zobaczyć co w środku, zacznijmy ukrywać niepotrzebne elementy. Na rysunku 3 pokazuję wrzeciennik po ukryciu przedniej podpory.

Rysunek 3 Wrzeciennik po ukryciu przedniej podpory

Ukrycie obudowy łożysk, pokazuje wał i sposób jego łożyskowania.

 

Suport mini tokarki

Dziś przedstawię sposób w jaki zaprojektowałem suport mini tokarki. Dla przypomnienia, na rysunku 1 przedstawiam jej wygląd.

Jak wiadomo rozwiązanie suportu musi uwzględniać posuw wzdłużny i poprzeczny. W tym konkretnym przypadku jako element napędu zaproponowałem pasek zębaty, natomiast posuw poprzeczny z uwagi na fakt, że wersja, którą prezentuję jest wersją do toczenia dłutem, nie posiada żadnego napędu zaś stabilność potencjalnego przesuwu uzyskałem wykorzystując prowadnice IGUS. Zastosowałem również możliwość zablokowania obu głównych elementów w pożądanej pozycji.

Rysynek 1 Widok ogólny mini tokarki

Jak przedstawiałem w poprzednich wpisach, szyna główna łoża mini tokarki, również dostępna w IGUS, nosząca symbol WSQ-06-30-CAM-500, determinuje rodzaj i wymiary wózków. Jak zwykle pod koniec wpisu, wyliczę wszystkie niezbędne elementy, nie mniej na rysunku 2 już widać o czym jest mowa.

Rysunek 2 Kompletny suport mini tokarki