انواع پین های چاک دار و تحلیل رفتار آنها درهنگام بارگذاری|کدافزار

آموزش تلرانس گذاری هندسی و ابعادی GD&T > آموزش تلرانس هندسی و ابعادی (GD&T) میانه

انواع پین های چاک دار و تحلیل رفتار آنها درهنگام بارگذاری|کدافزار
رایگان
کد محصول: 33

می آموزیم:

12

 

پین های فنری در بسیاری از مجامع به عنوان لولا و محور، هم راستا کردن اجزاء، و برای اتصال ساده اجزای متعدد به یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرند . پینهای فنری توسط نورد و لوله کردن یک نوار فلزی به شکل استوانه تولید می شوند که اجازه می دهد تا در جهت شعاعی انعطاف داشته باشند و در صورتی که به درستی مونتاژ شوند مفاصل قوی و قابل اطمینان با تلرانس بسیار مناسبی را ایجاد می کنند.

در هنگام جا زدن پین فنری در سوراخ مورد نظر به دلیل انعطاف پذیری آن نیروی وارده موجب جمع شدن در راستای شعاع گردیده و این نیرو به صورت انرژی پتانسیل در پین فنری ذخیره گردیده و نیروی معکوس به دیواره های سوراخ از طرف پین وارد می شود به همین دلیل این نوع پین ها اصطحکاک و انطباقات بسیار خوبی را ایجاد می نمایند.

در پین های چاکدار رابطه ی مستقیم بین اصحکاک و نیروی نگهدارنده می باشد با این وجود هر چه طول پین بلندتر باشد به همان میزان مقدار اصطحکاک بالا رفته و نیروی نگه دارندگی پین بالاتر می رود.

نوع طراحی و استفاده از پین های چاکدار باید به گونه ای باشد که خط جدایش دو سطح محل قرار گیری پین بر روی پخ ابتدایی و انتهایی پین قرار نگیرد به این دلیل که اصطحکاک نگه دارنده در این نقطه بسیار پایین بوده و به دلیل وجود پخ که نوعی سطح شیب دار می باشد ، در محل اعمال شدن نیروی نگه دارنده ، پین تمایل به حرکت و جابجایی نشان می دهد و از محل خود خارج شده و اتصال را سست و ناپایدار می سازد که در شکل صفحه ی بعد این موضوع قابل مشاهده می باشد.

 

5

همانطور که در شکل فوق مشخص گردیده است به دلیل وجود پخ در خط جدایش محل اتصال نیروی شعایی نگهدارنده که با رنگ زرد مشخص شده به نیروی محوری تبدیل و باعث حرکت پین در راستای محور خود می گردد. برای جلوگیری از این پیامد با توجه به میزان پخ ، پین مورد استفاده باید حداقل به اندازه قطر پین در داخل سوراخ مورد نظر مونتاژ گردد. با توجه به این موضوع که ابعاد پخ کاملا به نوع کاربرد و نظر طراح بستگی دارد ولی جهت سهولت طراحی مقدار پخ با ضخامت ورق پین نسبت مستقیم دارد و مقدار زاویه آن 30-45 درجه می باشد به عنوان مثال پینی با ضخامت ورق 0.3 میلیمتر دارای پخ °45mm x0.3 می باشد.

جهت طراحی و انتخاب پین های چاکدار نیز جداول استانداردی موجود می باشد که در صفحه ی بعد نمونه ای از آن نمایش داده شده است که استاندارد مرجع نیز در آن مشخص می باشد. همچنین در حالت معمول جهت پین های با قطر خاجی بزرگتر از 10 میلیمتر فقط از یک سمت پخ ایجاد می شود.

 

7

 

8

 

مطابق شکل فوق و با توجه به انعطاف پذیر بودن پین های چاکدار در برخی موارد بنابر نیاز آنها را در سوراخی کوچکتر از قطر بیرونی پین مونتاژ می کنند با توجه به وجود چاک و انعطاف پین این عمل ممکن بوده و به دلیل اعمال نیروی بالا به دیواره های سوراخ اتصال محکمی ایجاد می شود ولی به دلیل نیروی بالایی که از دیواره های سوراخ به پین وارد می شود امکان مخروطی شدن پین و دفرمه شدن آن وجود دارد که جهت جلوگیری از این اتفاق باید حداقل به میزان بیشتر از 60 درصد طول موثر پین داخل سوراخ مونتاژ شود.

در این حالت قطر بیرونی پین در سرتاسر طول آن هم قطر سوراخ شده و حالت مخروطی پیدا نخواهد کرد.

نسبت قطر بیرونی پین به قطر سوراخ در جداول استاندارد ضمیمه ISO8752 ذکر شده است.

9

 

پین چاک دار

همانطور که در شکل مشاهده می کنید پین چاکدار قطعه ای است که بر روی قطعات مونتاژ شده و وظیفه ی آن موقعیت دهی براکت بر روی پوسته ی گیربکس موتور خودرو می باشد.

این قطعه جزو خانواده ی پین ها بوده و در زیرمجموعه پین های چاکدار قرار دارد که در ادامه به معرفی کامل آن می پردازیم.

با توجه به نقشه های موجود و محل مصرف این قطعه ، پین چاکدار مذکور در دو نوع چاکدار و بدون چاک مورد استفاده قرار می گیرد که نوع چاکدار آن نیز به دو گروه چاک مستقیم و چاک مورب تقسیم می گردد حال سوالی که در اینجا مطرح می گردد علت استفاده از این نوع پین چاکدار و علت چاکدار بودن آن و مهمتر از آن تنوع در چاک آن است که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت

پین های چاکدار به دلیل قابلیت انعطاف پذیری بالایی که دارند ابعاد و تلرانس خود را با قسمتی که در آن مونتاژ می شوند منطبق کرده و از آن تبعیت می کنند ( ثبوت سوراخ ) در حالی که در پین های معمولی تلرانس آنها ثابت بوده و نیاز می باشد تا ابعاد سوراخ محل مونتاژ را بر اساس نوع انطباق مورد نیاز مطابق پین ایجاد کنیم ( سیستم ثبوت میله )، البته مزیت های دیگری که در مورد پین های چاکدار می توان ذکر کرد به شرح ذیل می باشند :

1- مونتاژ پذیری بسیار آسانی دارند.

2- با توجه به انعطاف پذیری آن قابلیت استفاده در تلرانس های متفاوت را دارند.

3- دارای تنوع بالایی از لحاظ هندسی می باشند : فنری ، بشکه ای ، استوانه ای و ...

4- با توجه به اینکه تلرانس خود را از سوراخ می گیرند فرآیند ساخت آنها در مقایسه با پین های ثابت بسیار پایین تر می باشد.

5- در صورتی که دارای سطح خارجی سنگ خورده و از ضخامت کافی برخوردار نیز باشند می توانند به عنوان پین راهنما مورد استفاده قرار بگیرند که این مورد در خصوص پین یا سوکن براکت استارت نیز صادق است.

6- با توجه به تبعیت از ابعاد سوراخ تعامد و توازی بسیار خوبی بعد از مونتاژ در محل خود دارند.

 

بررسی دلیل هندسه های متفاوت در ایجاد چاک بر روی پین و مزایا و معایب آن

همانطور که اشاره شد این نوع پین ها به دلیل وجود چاک بر روی آنها قابلیت انعطاف پذیری پیدا کرده و به دلیل وجود این چاک به مزایایی که به آنها اشاره شد دست پیدا کرده اند ، ولی نکته ای که در این مورد وجود دارد این می باشد که اگر هدف از چاکی که بر روی پین ها ایجاد می گردد افزایش قابلیت انعطاف پذیری آنها باشد پس چرا دارای هندسه ی متفاوتی هستند که در شکل ذیل می تواند چند نمونه از آنها را مشاهده نمایید :

 

12

پین چاکدار دوبل


11

پین چاکدار بشکه ای



10

پین چاکدار دندانه دار

 

13

پین چاکدار مورب

 

 

14

حلزونی پین فنری

 

15

پین چاکدار مستقیم

 

 

دلایل وجود هندسه ی مختلف در چاک پین های فنری چاکدار

پین چاکدار دندانه دار : این نوع پین فنری به دلیل دندانه دندانه بودن چاک آن و وجود 2 جهت مختلف سطح شیب دار ایجاد شده بواسطه ی دندانه ها مقاومت بسیار خوبی در جهت خارج شدن از سوراخ و همچنین لغزش لبه های چاک بر روی همدیگر دارد ولی به دلیل وجود دندانه ها تا حدودی مونتاژ آن سخت تر صورت می گیرد که جهت رفع این موضوع آن را به کمک ابزار مخصوص جمع کرده و بعد از قرار دادن در داخل سوراخ آن را رها می کنند. از این نوع پین ها در قطعاتی که دارای ارتعاش بالایی بوده و به دلیل باز بودن دو طرف پین امکان لغزش و خروج وجود دارد استفاده می گردد.

پین چاکدار بشکه ای : این نوع پین در قسمت میانی خود دارای برجستگی بشکه ای شکل می باشد که وجود این هندسه با توجه به اینکه موجب افزایش نیروی مونتاژ می شود ، نیروی نگهدانده پین را نیز افزایش می دهد، معمولا از این نوع پین در محل هایی که انطباق دقیق مورد نیاز نبوده و صرفا اتصال محکم مد نظر می باشد استفاده می گردد

پین چاکدار دوبل : هدف از هندسه ی چاک این نوع پین جلوگیری از لغزش لبه های چاک بر روی یکدیگر بویژه در راستای محور پین می باشد همچنین به دلیل قفل شدن لبه های چاک بر روی یکدیگر در جهت محور پین امکان بالا بردن نیروی مونتاژ وجود دارد و پین در مقابل دفرمگی مقاومت بیشتری از خود نشان می دهد.

پین فنری حلزونی: این نوع پین با توجه به نوع هندسه ی آن صرفا جهت اتصالات مورد استفاده دارد و نمی توان از آنها در مواردی که انطباقات نیز مورد نیاز است استفاده کرد. همچنین در قطعات دوار ، در صورتی که محور چرخش در جهت باز شدن حلزونی پین باشد ، به دلیل افزایش بیشتر نیروی وارده به دیواره ی سوراخ ، اتصال محکم تری را ایجاد می کند.

پین چاکدار با چاک مستقیم و چاک مورب با توجه به اینکه در ادامه به صورت تخصصی بررسی می گردد در این قسمت توضیح داده نخواهد شد.

 

علت وجود هندسه های متفاوت در ایجاد چاک بر روی پین و مزایا و معایب آن

حال به بررسی علت وجود این دو نوع هندسه ی مورب و مستقیم می پردازیم تا با توجه به نوع و محل مصرف پین چاک دار مشخص شود کدامیک جهت استفاده در قطعات مختلف می تواند بهتر باشد.

با توجه به اینکه وجود چاک در این نوع پین ها جهت افزایش انعطاف می باشد پس تغییر در هندسه ی چاک ها تاثیری جز در مونتاژ ندارد که علت آن به شرح ذیل می باشد :

1- تغییر در توزیع نیروی وارده به دیواره های سوراخ محل مونتاژ پین

2- سهولت مونتاژ

3- کاهش دفرمگی

4- انطباق پذیری بالا

5-مونتاژ کامل

 

 تغییر در توزیع نیروی وارده به دیواره های پین چاک دار:

زمانی که پین چاک دار در محل خود مونتاژ می شود نیروی لازم به بالای آن توسط ابزار مربوطه وارد شده که این نیرو در راستای محور پین می باشد ، همانطور که پیش تر نیز اشاره گردید به دلیل اینکه قطر پین تا حدودی از قطر سوراخ براکت بزرگتر می باشد منجر به جمع شدگی و کوچکتر شدن قطر پین می شود بنابراین به دلیل جمع شدگی پین نیرویی نیز در راستای شعاع به قطعه ی مورد نظر وارد می گردد ، این نیرو از طریق دیواره ها به محل چاک هدایت شده و با توجه به هندسه ی چاک ایجاد شده در محل توزیع یافته و منجر به انعطاف و تغییر فرم پین می شوند

با توجه به وجود دو نیروی محوری و شعاعی در پین نیروی محوری باعث داخل رفتن پین به درون سوراخ مورد نظر شده و نیروی شعاعی بر روی دیواره ی آن توزیع پیدا می کند.

 

15

 

در پین با چاک مستقیم به دلیل همراستا بودن نیروی محوری با چاک ایجاد شده نیروی محوری بر روی فرم آن تاثیری نداشته و فقط باعث هدایت آن به طرف داخل می شود بنابراین انعطاف و جمع شدگی پین توسط نیروهای شعاعی که از طرف دیواره ی سوراخ اعمال می گردد ایجاد می شود لذا با توجه به اینکه فقط نیروی اعمال شده از سمت دیواره باعث جمع شدن پین می شود بنابراین پین فقط در ناحیه ای که با دیواره درگیری دارد جمع شده و تا زمانی که بیش از 60 درصد طول آن درگیر شود به صورت مخروطی وارد سوراخ می گردد که علاوه بر نیاز به اعمال نیروی بیشتر از ورود به سوراخ و ایجاد سختی مونتاژ ، امکان آسیب رساندن به دیواره و تغییر فرم خود پین نیز وجود دارد.

در شکل زیر نحوه ی توزیع نیرو و تاثیر آن قابل مشاهده می باشد :

 

16

 

در پین با چاک مورب زمانی که نیرو از سمت بالا به پین وارد می شود همانطور که قبلا نیز اشاره گردید نیرو از سمت بالا و از سمت دیواره ها به پین وارد شده که این نیرو در دیواره های پین توزیع می یابند، همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید این نیرو ها پس از برخورد به دیواره های چاک مورب به دلیل شیب دار بودن چاک به دو مولفه نیروی FX و FY تجزیه یافته که نیروی FY به وارد شدن قطعه و نیروی FX به جمع شدن آن کمک می کند بنابراین با وجود مولفه ی Fx علاوه بر نیروی وارده از سمت دیواره ها این مولفه نیز که از نیروی اعمالی توسط اپراتور نشعت می گیرد به جمع شدن پین و هدایت راحت تر و بهتر آن به داخل سوراخ کمک می کند و پس از اتمام فرآیند مونتاژ و برداشته شدن نیروی F پین به خوبی در وضعیت نهایی خود قرار گرفته و دیواره های خود را کاملا با سوراخ منطبق می کند. از این موضوع می توان نتیجه گرفت که وجود چاک مورب سهولت مونتاژ و ضریب اطمینان از صحت مونتاژ را بالا می برد.


17

 

 

تحلیل استاتیک پین با چاک های متفاوت و واکنش آن در برابر بارگذاری

جهت مشخص شدن بهتر وضعیت تغییر فرم و جمع شدگی پین در هنگام مونتاژ به آنالیز استاتیک آن به همراه باگذاری نیرو در حالتی مشابه نیرو های اعمالی در زمان مونتاژ پرداخته که این امر به خوبی اتفاقات و تغییر فرم های ایجاد شده در پین در هنگام مونتاژ را مشخص می گرداند ، البته جهت درک بهتر موضوع این تغییر فرم ها به صورت کاملا اغراق آمیز به نمایش درآمده اند که در صفحات بعدی قابل مشاهده می باشند.

 

18

نوع بارگذاری در پین ها در آنالیز به کمک نرم افزار

 

آنالیز پین با چاک مستقیم

شکل زیر تغییر فرم پین با چاک مستقیم بعد از آنالیز را نشان می دهد که این عمل در واقع اتفاقی که در هنگام مونتاژ بر روی پین می افتد را شبیه سازی کرده است، همانطور که مشخص می باشد تغییر فرم ایجاد شده به صورت مخروطی بوده که علت آن نحوه ی توزیع نیروهای وارده و مستقیم بوده چاک روی پین می باشد.

19

 

آنالیز پین با چاک مستقیم در نماهای مختلف

20

 

آنالیز پین با چاک مورب

شکل زیر تغییر فرم پین با چاک مورب را بعد از آنالیز به کمک نرم افزار به نمایش می گذارد که همانند حالت قبلی وضعیت سوکن براکت در هنگام مونتاژ و تغییرات فرم بعاد از نیروهای اعمالی و اتفاقاتی که برای آن رخ می دهد را شبیه سازی می کند همانطور که مشخص می باشد پین حالت مخروطی پیدا نکرده و تغییر فرم پیچشی دارد که این امر به سهولت مونتاژ و برگشت پذیری بهتر را نیز به همراه دارد :

 

21

 

آنالیز پین با چاک مورب در نماهای مختلف

22

 

خلاصه نتایج بررسی

بعد از بررسی های انجام شده و آنالیز های صورت گرفته به کمک نرم افزار با توجه به نوع هندسه ی چاک نتیاج ذیل حاصل گردید :

1- پین (پین چاکدار) با شیار مستقیم همانطور که در تحلیل های صورت گرفته مشخص می باشد به دلیل تمایل به مخروطی شدن در هنگام مونتاژ و اینکه قطر بیرونی آن در قسمت انتهایی مونتاژ بزرگتر می شود ، سختی مونتاژ و همچنین امکان آسیب رساندن به سوراخ و یا کج جا رفتن را نیز در بر دارد به همین دلیل در اختلاف قطر پین و سوراخ بسیار محدودیت وجود دارد . جهت مرتفع کردن این موضوع میزان فنریت ، دقت ابعادی و تلرانس انطباقی را باید دقیق تر ایجاد نمود.

2-در پین با شیارمورب با توجه به توضیحات قبلی داده شده در هنگام مونتاژ و با اعمال نیرو به بالای آن پین به صورت مارپیچ و یکنواخت در طول آن جمع می شود که این موضوع منجر به مونتاژ راحت تر و اطمینان از عدم دفرمگی پین و صدمه دیدن سوراخ می گردد ، همچنین صحت مونتاژ و کج مونتاژ نشدن پین را نیز به همراه دارد.

در مجموع با توجه به کلیه مباحث گفته شده انتخاب پین با چاک مورب به دلیل مزیت های بیشتری که دارد انتخاب بهتر و مطمئن تری جهت براکت استارت می باشد.

 

فیلم های مربوط

مطالب مربوط

Become skilled in GD&T

 


راهنما  لطفا برای درج نظر و یا سوال به موارد زیر توجه کنید:

  • قبل از طرح پرسش  خود ، سوالات دیگر را مطالعه بفرمایید.
  •  کلمات فارسی  را فارسی و انگلیسی را انگلیسی بنویسید.
  •  سوالتان بدون ابهام  و کامل باشد.
  • اگر میخواهید عکسی را همراه سوال آپلود نمایید  میتوانید لینک آن را در متن بگذارید و یا از گزینه  ارسال تصویر  استفاده کنید.

 

برای ارسال نظر، باید وارد اکانت کاربری خود شوید و یا در سایت ثبت نام کنید

Google Analytics Alternative