Кинематика струбцины.

Всем привет.

Опять я о том же.

О струбцинах.


Немного теории.

Что есть струбцина с точки зрения механики - балка, свернутая в не замкнутое кольцо. 

Рис. 1  Разгибающее действие винта на корпус.

И на нее действует сила, пытающаяся разогнуть балку.

Рис. 2 Деформация корпуса.

Наибольшее изгибающее усилие прилагается по средине балки, поэтому средняя часть должна иметь большее сечение

Рис. 3  "развернутая струбцина".

Края балки (выделенные красным цветом, Рис. 4) не задействованы, поэтому нет смысла использовать прямоугольную балку, достаточно треугольной или трапециевидной.

Рис. 4  Не задействованные участки балки.

Конечно трапециевидная балка хуже сопротивляется нагрузке,

но в некоторых случаях в целях уменьшения веса этим можно пренебречь.

Рис. 5  Балка в виде трапеции.

Именно поэтому струбцина, имеющая прямоугольную форму Рис. 6, не лучшим образом сопротивляется нагрузке. 

Рис. 6  Простейшая струбцина из профиля постоянного сечения.

Кроме того углы корпуса служат точками концентрации напряжения, что приводит к еще большей деформации и трещинам Рис.7.

Рис. 7  Деформация и разрушение корпуса.

Конечно можно увеличить жесткость струбцины, увеличив сечение корпуса,
но такой путь не рационален, так как он ведет к увеличению веса и большей материалоемкости.

Наиболее рациональная форма корпуса струбцины, хорошо сопротивляющаяся нагрузке,

показана на Рис. 8.

Для уменьшения концентрации напряжений места сопряжение полок должны иметь радиусный переход.

Рис. 8  Сопряжение сторон.

Для уменьшения веса и экономии материала на  корпусе струбцины часто делают занижения профиля уменьшая толщину средней части Рис. 9.

В этом случае поперечное сечение представляет собой Двутавровую балку.

Рис. 9 Облегчение корпуса (двутавровая балка)

Струбцина, изготовленная из обрезка швеллера Рис.10 
ведет себя еще хуже, чем простейшая струбцина Рис. 6

так как наиболее нагруженная сторона тоньше в несколько раз боковых полок.

Рис. 10 Струбцина из швеллера.

Приложение даже небольшой нагрузки неизбежно приводит к деформации корпуса Рис. 11

Рис. 11 Деформация тонкой части.

Поэтому такая струбцина требует усиления корпуса, например путем приваривания дополнительного ребра жесткости.

Рис. 12  Усиление корпуса струбцины.

Усиливающее ребро воспринимает основную нагрузку, поэтому его длина должна соответствовать длине средней полки. (Рис. 13). 

Укорачивание ребра (1) ведет к увеличению усилий и соответственно деформации корпуса.

Рис. 13.  Правильная форма усилителя.

В целях экономии материала можно срезать ребро под углом (3, рис 13)
- это актуально при изготовлении серии струбцин.

Рис. 14  Не задействованные участки (облегчение струбцины).

Для уменьшения веса можно удалить часть материала корпуса струбцины (Рис. 14).


Изготавливая струбцину самостоятельно при помощи сварки, рациональней не использовать швеллер в качестве основы, так как "доведение до ума" такой струбцины достаточно трудоемко.

Проще согнуть П-образную часть из полосы толщиной 3 - 5 мм и шириной 20 - 30 мм.

В качестве ребра жесткости также можно использовать пластину, сварив усилитель из 3-х частей.

Рис. 15  Струбцина, сваренная из П-образной рамки и трех пластин.

Но подобная конструкция также достаточно трудоемка в изготовлении, 
поэтому для серии струбцин лучше выбрать другую схему - струбцину из прямоугольной трубы.


О этой струбцине я расказывал в предыдущей статье:
Самодельные струбцины


Струбцина из трубы достаточно технологична.

Из преимуществ:
- малый вес
- довольно большая жесткость
- простота конструкции
- доступность материалов
- быстрота изготовления (2 - 3 сварных шва + прихватка гайки и пластины)

Явных недостатков в этой конструкции я не вижу, но думаю о них мне напишут мои критики :)

Рис. 16  Струбцина из прямоугольной трубы.

Рис. 17  Вариант соединения углов. 

Чтобы сделать струбцину более жесткой, трубы лучше разрезать и сварить под углом 45°

Рис. 18  Соединение под углом 45°

Не обязательно делать круглую деревянную рукоятку. Она может быть проще - в виде прутка, вставленного в отверстие шпильки и прихваченного сваркой.

В этом случае можно в торце винта сделать крестообразный пропил, и вращать винт при помощи шуруповерта.

Ну вот собственно и все на сегодня.

Задавайте вопросы (если они еще остались)

Пишите комментарии и подписывайтесь на мой блог :)

Самодельные струбцины

Продолжаю тему струбцин.


Предыдущие публикации:

Струбцины. Упорный башмак.

Самодельные ваймы - струбцины для щитов.

2х винтовая струбцина.

2-х винтовая струбцина. Продолжение.

Кинематика струбцины.


Всем привет!


Пишешь статьи, снимаешь видео, а вопросов меньше не становится %).


Вот и сейчас, посмотрел видео коллеги о самодельных струбцинах и решил снять свою версию:

=



И как обычно, в формате видео не удалось ответить на все вопросы,

плюс после публикации появились еще вопросы.


Поэтому, пока буду снимать продолжение видео, отвечу на некоторые вопросы здесь.


В своем видео я говорил о самодельных струбцинах, сваренных из прямоугольной трубы.


Рис. 1 Струбцина из трубы.
Картинка при клике открывается в полный размер.

Размеры я не даю, так как все определяют задачи. Каждый мастер сделает по своему усмотрению.


Рис. 2 Сварочные швы (прямоугольный вариант)

Углы струбцины можно сварить двумя способами
- более простой - отрезать трубу под углом 90°, как показано на рис. 2.

Но у этого способа есть недостаток - меньшая жесткость конструкции.

Конечно можно заварить трубу заглушками, но проще сварить углы под 45 °, Рис. 3.

Решив одновременно проблему заглушек и жесткости.


Рис. 3 Углы, сваренные под 45

В своем видео я показал съемный подпятник на полусферическом шарнире и фиксацией при помощи резьбы.

Рис. 4  Струбцина с подпятником на резьбе.

Преимущество такого крепления в возможности снять подпятник и вывинтить винт из струбцины, например для ремонта.

Но это не единственный вариант качающегося подпятника (с возможностью зажима не параллельных поверхностей).

Ниже представлены еще 3 варианта.

Первый не требует нарезать резьбу в глухом отверстии и растачивать внутреннюю полость.

Соответственно его можно повторить не имея токарного станка.

Достаточно дрели, напильника и сварочного аппарата (для изготовления подпятника).

Внешняя сфера на винте вытачивается при помощи дрели и напильника,

а внутренний конус на подпятнике - делается при помощи сверла со специальной заточкой или зенкера.
 

Рис. 5 Шарнир с развальцованным концом резьбы.

 


Для того, чтобы подпятник имел возможность легко двигаться (наклоняться) относительно винта, между сферой винта и конусом подпятника
- нужно предусмотреть зазор в несколько мм.

Два других варианта (Рис. 6 и 7) потребуют применения токарного станка, так как на торце шпильки необходимо выточить шарик.

Вариант Рис. 6 - проще, и его целесообразно использовать на маленьких и средних струбцина


Рис. 6 Шарнир с завальцованным подпятником.

Вариант, показанный на Рис. 7 - больше подходит для больших струбцин и вайм,
так как съемный подпятник позволяет его обслуживать (чистить и смазывать).


Рис. 7 Шарнир с фиксацией подпятника при помощи штифта (штифтов).


Если вытачивание шарика на конце винта представляет трудность,

то можно сделать более простую конструкцию, использовав винт с торцевым отверстием и шарик от подшипника (Рис. 8)

Но этот тип шарнира не имеет возможности качаться относительно оси винта.


Рис. 8 Шарнир с шариком от подшипника

И напоследок 2 простых варианта упорного подпятника, которые можно сделать в домашних условиях используя минимум инструмента.


Для варианта Рис. 9 необходима пластина толщиной 5-6 мм, из которой вырезается квадрат или восьмиугольник.

(подпятник вовсе не обязательно должен быть круглым)


В пластине сверлится ступенчатое отверстие, после чего она надевается на выступ винта, который развальцовывается.


Выступ на винте делается при помощи дрели и напильника.


Рис. 9 Подпятник из пластины.

Последний вариант Рис.10, сделан из подходящих шайб, которые сварены на несколько точек.


Для крепления подпятника в торце ходового винта сделано резьбовое отверстие, в которое ввинчен фиксирующий винт, закрепленный при помощи суперклея или фиксатора резьбы.


Рис. 10  Подпятник, сваренный из трех шайб.


Думаю в этом разнообразии можно выбрать вариант на любой вкус и возможности.


Задавайте вопросы, пишите комментарии,

ставьте лайки :)


И до встречи на страницах моего блога.

Мастерская 5.2 Самодельные столярные тиски.

Продолжаю тему мастерской и верстака. Начало темы - здесь: http://alffisher.blogspot.com/2015/08/71-1.html

        Картинки при клике - открываются в полном размере.


              Всем - привет :)

Сегодня буду говорить о самодельных столярных тисках. Я уже рассказывал об одном типе зажима, 
который может служить тисками.  Вот пара видео о этой самоделке

       https://www.youtube.com/watch?v=dIuiG9ocBSs
====



         https://www.youtube.com/watch?v=L2Fw-45gTvU




При всех преимуществах, у этой конструкции есть несколько существенных недостатков. 

Поэтому я решил рассказать о простой конструкции самодельных столярных тисков, более приближенным к "настоящим", но сделанным с применением простого инструмента и доступных материалов.

В интернете и на Ютуб можно встретить много конструкций самодельных тисков, 
но для их изготовления необходимо, как минимум, применение сварочного аппарата, а в некоторых случаях еще и токарного станка.

Моя конструкция позволяет обойтись без сварки. Конечно такие тиски - не самый идеальный вариант, но учитывая простоту изготовления - недостатками можно пренебречь.

Первый вопрос, которой стоит перед самодельщиком
- из чего сделать направляющие ? 

Вариантов может быть много: от водопроводных труб, до штоков амортизаторов передне-приводных автомобилей - подвески McPherson (WV-Golf, Skoda, Seat)


Но я предлагаю использовать направляющие прямоугольного сечения. 


На чертежах показаны деревянные направляющие, 
но можно использовать также железные трубы 20 х 20, 20 х 25 и т.п.  
Преимущество труб в том, что они не чувствительны к влажности.

   Как вариант - можно использовать водопроводные трубы Ф1/2" или 3/4", мебельную трубу (штангу) Ф25 мм. 
Но следует выбирать толстосненную, с толщиной стенки 1,2 мм. 
   Преимущество мебельной трубы - под нее легко найти перовое сверло.

   Еще лучше использовать штоки амортизаторов (стоек McPherson) от передне-приводных автомобилей. Штоки термообработаны, имеют резьбу, а поверхность шлифована и хромирована 


Почему я предлагаю делать направляющие прямоугольными ?  
Все дело в том, что такие направляющие гораздо проще крепить в подвижной губке, и под них гораздо проще делать ответную направляющую.

                  Итак, нам понадобится: 

•  Фанера толщиной 18 - 21 мм, размером 80 х 280 - 2 шт.  Можно использовать более тонкую фанеру, склеив из нее заготовку толщиной 40 - 45 мм.
•  2 рейки 30 х 40 х 400, желательно из дерева твердых пород, но можно обойтись сосной, увеличив ширину до 50 мм. Для своих тисков я использовал ножки от старых стульев.
•  Рейки сечением 30 х 30.
•  Резьбовая шпилька М16 или М20, длиной 350 мм.
•  Гайка М 16 (М20)
•  Железная пластина 4 х 30 х 60 - 2 шт.
•  Прут Ф 10 мм.
•  Водопроводная труба 1/2" или 3/4"
•  Крепеж и клей ПВА.

Для начала нужно склеить заготовку подвижной губки, просверлить отверстия и вырезать пазы под направляющие. 

Я рекомендую использовать фанеру, общей толщиной 
40 - 45 мм, но можно использовать и брусок из твердого дерева. 

Пазы необходимо сделать максимально точно, (особенно дно пазов) так как от этого зависит перпендикулярность подвижной губки к оси направляющих.

Направляющие вклеиваются в пазы и дополнительно закрепляются на несколько шурупов.

В верхней части подвижной губки сделаны 3 отверстия 
Ф 20 мм и глубиной 50, в которые вставляются упоры. 

Расстояние между отверстиями  - 100 мм.

Рис. 1 - Общий вид подвижной губки

Отверстие под зажимной винт сделано ступенчатым. 
В широкую часть входит кольцо, которое зафиксировано на винте штифтом, Ф 4 мм. Кольцо сделано из водопроводной трубы 1/2".

Это кольцо, вместе с пластиной предназначено для фиксации винта в подвижной губке.

Рис.2 - Размеры подвижной губки

Зажимной винт представляет собой резьбовую шпильку М 16, на которую насажено кольцо и втулка, зафиксированные штифтами. Концы штифтов - расклепаны. 

Вороток сделан из прута Ф 10 мм. В торцах воротка просверлены отверстия и нарезана резьба М6, в которую ввинчены 2 болта с расширенными шайбами.

   

В зазор между кольцом и втулкой входит пластина с пазом, которая удерживает винт в подвижной губке. 

Пластина закреплена 2 шурупами.

Рис. 3 - Зажимной винт

Задняя часть тисков собрана в виде коробки из реек и фанеры. 

Рис. 4 - Задняя часть - коробка 

    

Чтобы после сборки направляющие легко перемещались в корпусе, при сборке между направляющими и рейками корпуса вставляются прокладки из тонкого картона. 
После сборки - прокладки удаляются.

Такие же прокладки вставляются между нижней фанерной пластиной и рейками корпуса. Верхняя пластина - приклеена к рейкам.

Для легкого перемещения тисков и защиты от влаги - направляющие пропитываются горячим парафином.

Рис. 5 - Тиски и верстак

Тиски крепятся болтами (или мощными шурупами) - снизу верстачной доски. Второй губкой служит боковая поверхность верстака.

При необходимости можно сделать дополнительную губку из фанеры, толщиной 10 мм и прикрепить на верстак.

Такая конструкция позволяет легко снимать подвижную часть тисков  с верстака, когда в них нет необходимости.  

В этой статье я не даю подробных чертежей, так как каждый мастер делает инструмент под свои задачи. 

Но если у кого-то остались вопросы - пишите в комментариях, постараюсь ответить предельно просто :)

А на этом на сегодня - все. До встречи на страницах моего блога :)

Пишите комментарии, задавайте вопросы, делитесь в социальных сетях и 

       подписывайтесь на блог !  :)

Продолжаю тему струбцин.

 Продолжение. Начало - здесь: http://alffisher.blogspot.com/2015/08/blog-post.html

                      

              Всем - привет :)

           Только вчера опубликовал статью, а уже сегодня попросили написать     
     продолжение:)

      Ну раз спрашивают, значит моя работа нужна и ценна моим зрителям - поэтому постарался побыстрее написать продолжение.

          Самодельные струбцины- ваймы.

 Ваймы условно можно разделить на 2 типа:

• открытые - которые используются для склеивания досок в щит и стягивания шипов при сборке деревянных дверей и окон
• закрытые - используемые только для склеивания щитов.

     Особенность последних в том, что они состоят из двух шин, и щит оказывается зажат сверху и снизу между шинами. Это предотвращает коробление (выгибание) щита при стягивании.

   Но это преимущество требует более сложной конструкции, да и вставлять заготовки в такие ваймы не очень удобно. Избежать коробления можно и другими, более простыми способами.

       Сегодня я расскажу о первом типе - открытых ваймах.

Рис. 1  Деревянная вайма.

      Струбцина состоит из трех основных узлов: задней части с винтом, шины и подвижного упора.

   

     В качестве шины лучше взять рейку из твердых пород - дуба, ясеня или березы, но можно использовать и прямослойную сосну.

   Сечение шины - "чем больше - тем лучше", но без фанатизма. Для шины из сосны можно взять рейку сечением  25 х 50 (45)

    Задняя часть может быть устроена таким образом:

Рис. 2  Узел крепления гайки.

       Вместо удлиненной гайки можно использовать 2 обычных, вставив их с противоположных сторон бруска. 

    Использовать только одну гайку я не советую, так как в этом случае винт будет разбивать отверстие и через некоторое время начнет шататься и перекашиваться.

    Ось винта находится на высоте 20 - 25 мм от плоскости шины. Такой размер позволит делать большинство операций, от стягивания рам и дверей, до склейки щитов толщиной 50 мм.

    Это оптимальный размер, менять его не стоит. При склейке тонкого щита проще положить на шину подкладку, а при склейке более толстого - установить несколько струбцин с разных сторон щита (в шахматном порядке).

    Узел крепления винта собирается из бруска с отверстием (фанера или дерево твердых пород), усилителя шины и двух фанерных накладок.
    Все детали собираются на клее ПВА и шурупах. Гайка вклеивается в отверстие на "холодную сварку", либо просто забивается.

    Ход винта - в пределах 80 - 100 мм, этого вполне достаточно. 
Для быстрого перемещения можно дополнительно завинтить в торец рукоятки шуруп под крестообразный шлиц РН 2 и вращать винт при помощи шуруповерта.

    Рукоятка туго накручивается на винт и крепится на при помощи штифта Ф 3 - 4 мм, проходящего через металлическое кольцо в передней части.

          
         Подвижный упор 

     Здесь вариантов довольно много. Можно сделать так, как я показал в своем видео на 1:50 - брусок, 2 стержня со ступенчатыми проточками и 2 пластины: 



       Но эта конструкция имеет недостаток - ступенчатое перемещение упора, правда позволяет зажать деталь с довольно большим усилием.

     Можно сделать бесступенчатый вариант, показанный на Рис. 3.
                    

Рис. 3  Подвижный упор.

      Упор - разборной. Это сделано для того, чтобы по мере выработки иметь возможность заменить детали.

    Верхняя и нижняя детали имеют небольшой скос, позволяющий перемещать упор, слегка его наклонив, но при приложении усилия упор перекашивается и заклинивается на шине.

    Возможен и другой вариант, в котором подвижный упор фиксируется штифтом, 

входящим через в отверстия шины.           

 

Рис. 4  Фиксация подвижного упора штифтом.

        
    Возможны и другие способы фиксации, но показанные наиболее оптимальны.

                  И в завершении скажу еще об одной струбцине, сделанной из металла.
        
    Для изготовления такой струбцины нужен сварочный аппарат и слесарные навыки, но характеристики этой струбцины с лихвой компенсируют некоторую сложность изготовления.

       Основой струбцины служит прямоугольная труба 25 х 40 х 2. Кроме трубы нужна пластина 4 х 25, болт М6 и винт (шпилька) М16 или М14.  Головку болта следует обточить до цилиндрической формы, диаметром 9.5 мм.

   Нажимной брусок (пятка) на винте сделан также как и на деревянной струбцине.

Рис. 5  Струбцина из прямоугольной трубы 25 х 40.

      Гайка приварена к трубе при помощи 2-х пластин. Сначала к трубе привариваются 2 пластины, далее пластины подгоняются по высоте и к ним приваривается гайка.

    В верхней стенке трубы, через равные промежутки (например 50 мм) просверлены отверстия Ф 10 мм, в которые входит болт фиксации заднего упора.

Рис. 6  Передвижной упор.

      Передвижной упор сваривается из отрезка трубы, пластины 25 х 40 х 4 и двух пластин поменьше, служащих направляющими, и не позволяющих упору поворачиваться из стороны в сторону.

      Фиксация упора происходит за счет болта с круглой головкой, который вставляется в отверстие в трубе и сдвигается, заклинивая упор на шине (трубе).
  
    Болт ввинчен в пластину упора (для этого в ней нарезана резьба М6), и зафиксирован гайкой М6. 
Вылет болта регулируется таким образом, чтобы фиксация упора на трубе - происходила практически без люфта. 

Рис. 7  Передвижной упор, конструкция

            Вот такая конструкция. 
       Довольно технологичная, хотя и не без недостатков %)



          И в завершение еще несколько вариантов самодельных струбцин:

  Г образная струбцина из резьбовой шпильки  

 https://www.youtube.com/watch?v=1tj6J0LsrWk 

 Простая деревянная струбцина из шпильки М8 и березовых брусков.
 https://www.youtube.com/watch?v=NVWpSN3eFwY

Деревянная струбцина "американского типа"                    
 https://www.youtube.com/watch?v=3HH8qJJ_Y20




                   Комментируйте. Задавайте вопросы. Делитесь с друзьями. 

       А на этом на сегодня - все !

            До встречи на страницах моего блога :)