Храповый механизм: конструкция, принцип работы, применение

Как самостоятельно изготовить храповик?

Для того чтобы существенно сэкономить на создании механизма можно изготовить храповик своими руками. Расчет храпового механизма проводится в зависимости от требований, которые предъявляются к системе. Изготовить храповый механизм своими руками можно следующим образом:

В качестве основного элемента можно использовать металлическую трубу. На используется для создания вала, который будет применяться для непосредственной передачи вращения

При выборе трубы следует уделить внимание тому, чтобы толщина стенки была требуемой величины. В противном случае он не сможет выдержать требуемую нагрузку.
Из стального листа вырезается небольшой кусок профиля, который играет роль фиксирующей детали

Рекомендуется уделять внимание сплавам с повышенной прочностью и износостойкостью. В большинстве случаев уделяется внимание варианту исполнения, который прошел закалку для повышения твердости поверхностного слоя.
Больше всего проблем возникает в случае подгонки основных элементов друг к другу. Только в этом случае устройство будет работать правильно. Именно поэтому при работе приходится использовать точные измерительные инструменты. Примером можно назвать микрометр или штангенциркуль.
Несущая база изготавливается из металлических листов, которые соединяются между собой при применении технологии сварки. Подобная база создается в зависимости от особенностей будущей конструкции.
Колесо должно иметь на рабочей поверхности зубья, за счет которых обеспечивается зацепление. Этот элемент соединен с валом зачастую при помощи шпонки, которая характеризуется высокой надежностью. Колесо изготовить самостоятельно достаточно сложно, так как поверхностный слой должен характеризоваться высокой надежностью и прочностью. Чаще всего храповое колесо снимается с других механизмов или заказывается у мастера, который предоставляет соответствующие услуги.
Вал крепится посредством сварки. Подобный тип соединения характеризуется повышенной прочностью и длительным эксплуатационным сроком. Нужно уделять довольно много внимания качеству сварочного шва, так как даже незначительные дефекты могут стать причиной возникновения существенных проблем. Собачка изготавливается при применении пружины и ходового элемента. Пружину можно снять с других механизмов, ходовая деталь отвечает за смещение собачки относительно зуба.

В целом можно сказать, что процесс изготовления рассматриваемой конструкции характеризуется довольно большим количеством сложностей. Только при наличии требующихся навыков и инструментов можно достигнуть поставленных задач. Храповой механизм чертеж можно скачать в интернете. При применении правильно разработанного проекта может быть уверенным в том, что все детали идеально подойдут друг к другу.

Примеры использования

Торцевые гаечные ключи и отвертки

Торцевые гаечные ключи, оснащенные храповым механизмом, ещё называют трещотками. В самом простом варианте конструкции в трещотку стовят по две собачки. Поворотом рычажка можно либо отворачивать гайку, либо её закручивать, не вынимая ключа на каждом обороте, как с обычным инструментом.

Торцевые гаечные ключи с храповым механизмом

Кабельные стяжки

Кабельные стяжки делают из пластика одной деталью. Собачка прижимается к зубчатой пластине силой упругости. После затягивания стяжка не ослабляется даже при очень большом усилии.

Храповой механизм кабельной стяжки

Противооткатные устройства

Изначально противооткатные устройства с храповым механизмом начали использовать на железной дороге в горах Пенсильвании, США, при перевозке угля примерно с 1846 года. Чтобы груженый состав по крутому склону не откатился назад в случае отказа двигателя паровоза, на вагонах устанавливались «собачки».

Позже эта схема нашла применение на американских горках, чтобы в случае отключения электричества поезд с любителями острых ощущений не покатился назад.

Противооткатное устройство тележки на американских горках

Лебедки

Лебедки – это механизм для перемещения предметов с помощью каната. Электрическую лебедку устанавливают во внедорожники, чтобы вытянуть из трясины застрявший автомобиль.

Чтобы натянутый трос не разматывался с барабана используют храповой механизм. Примеры его использования на ручных лебедках можно увидеть на этих фотографиях.

Храповой механизм в ручных лебедках

Обгонная муфта велосипеда

Обгонную муфту (англ. overrunning clutch) также называют муфтой свободного хода. Она позволяет предотвратить передачу крутящего момента от ведомого вала (колеса) к ведущему (на цепь и педали), если ведомый вал начинает вращаться быстрее. Например, после прекращения вращения педалей без муфты свободного хода колеса продолжали бы раскручивать цепь и педали, как это было в первых велосипедах. То же самое было бы при спуске с горки.

Впервые обгонную муфту с простейшим храповым механизмом запатентовал в 1869 году Уильям Ван Анден из Покипси, штат Нью-Йорк, США. В обгонной муфте Ван Андена храповик был встроен в ступицу переднего колеса велосипеда.

Примерная схема муфты свободного хода (обгонной муфты) с храповым механизмом Ван Андена

Почти все современные велосипеды – заднеприводные. Обгонная муфта в них встраивается в заднюю втулку или заднюю звездочку. Обгонные муфты с храповым механизмом издают характерный звук и их еще называют велотрещотками.

Пример работы муфты свободного ходаМуфта свободного хода с храповым механизмом в задней звездочке велосипеда

Обгонная муфта стартера автомобиля

Механизм свободного хода с храповиком используется в стартерах автомобилей как защитное устройство. Стартер – это механизм, который с помощью электромотора запускает двигатель внутреннего сгорания, вращая его коленвал через маховик.

Скорость вращения ведомого зубчатого колеса стартера невысокая – может быть около 3000 об/мин. После запуска двигатель на холостом ходу развивает около 1000 об/мин. Но передаточное отношения стартер-маховик из-за разности диаметров зубчатых колес может достигать значения 20:1. Т.е. запущенный двигатель на холостых оборотах может раскрутить электромотор стартера до 20 000 об/мин.

Чтобы стартер не вышел из строя после запуска двигателя на него ставят обгонную муфту.

Стартер автомобиля

Коробка передач автомобиля

В данном примере собачка храпового механизма используется для перевода автоматической коробки передач в режим парковки.

Храповик в автоматической коробке передач автомобиля

Инструкция по эксплуатации стяжных ремней

Перед транспортировкой груз должен быть надежно закреплен. При расчете необходимого количества стяжных ремней для безопасного крепления груза учитываются следующие факторы:

Вид, габариты, форма и вес груза.
Сила трения груза с поверхностью.
Метод крепления груза (накидной или якорный).
Угол наклона стяжного ремня.
Тип и конструкция стяжного ремня.

Маркировка стяжных ремней S.F.S.

При выборе стяжных ремней следует проверить их маркировку. Цвет этикетки (ярлыка) стяжного ремня обозначает материал ленты:

Полиэстер или полиэфир (PES) — синий.
Полипропилен (РР) — коричневый.
Полиамид (РА) — зеленый.
Другие материалы — белый.

Согласно европейскому стандарту EN 12195-2 маркировка стяжных ремней должна содержать следующие данные:

Допустимая рабочая нагрузка (LC).
Длина маркированной части стяжного ремня в метрах. Если ремень состоит из двух частей, каждая из них должна иметь собственную этикетку.
Стандартная ручная сила (SHF).
Сила натяжения (STF), создаваемая храповым механизмом в ленте ремня при креплении прижимом.
Указание «НЕ ПОДНИМАТЬ, ТОЛЬКО КРЕПИТЬ».
Материал ленты.
Наименование и товарный знак производителя или поставщика.
Код производителя.
Указание на соответствие стандарту EN 12195-2.
Год изготовления.
Относительное удлинение в % при допустимой рабочей нагрузке (LC).

Способ натяжения и выпуска ленты в стяжных ремнях S.F.S. со стандартным храповым механизмом

Поднимите рукоятку храповика, предварительно пальцами подтянув задвижку на себя. Проденьте ленту в отверстие на храповике

Обратите внимание, лента ремня не должна быть перекручена. Вручную протяните ленту до необходимой длины (рис. 1)

С помощью рукоятки храповика натягивайте ленту, выполняя движения вверх и вниз. Сделайте не менее двух с четвертью полуоборота храповика. Используя задвижку храпового замка, опустите рукоятку и заблокируйте храповой механизм. Для выпуска ленты подтяните задвижку на себя и поднимите рукоятку храповика до упора вверх (рис. 2). Выньте ленту и верните храповик в закрытое положение

1). С помощью рукоятки храповика натягивайте ленту, выполняя движения вверх и вниз. Сделайте не менее двух с четвертью полуоборота храповика. Используя задвижку храпового замка, опустите рукоятку и заблокируйте храповой механизм. Для выпуска ленты подтяните задвижку на себя и поднимите рукоятку храповика до упора вверх (рис. 2). Выньте ленту и верните храповик в закрытое положение.

Полезные советы

Закрепив груз стяжными ремнями, через некоторое время после начала движения рекомендуется остановить транспортное средство и повторно проверить натяжение ремней. В случае ослабления ленты, стяжные ремни следует подтянуть. Относительное удлинение ленты стяжных ремней при максимально допустимой рабочей нагрузке (LC) не должно превышать 7%.
Стяжные ремни следует использовать только по назначению, — для крепления груза. Нельзя использовать стяжные ремни для подъема груза или как буксировочный канат.
Минимальное количество стяжных ремней для крепления единицы груза — 2 шт.
Температурный режим использования стяжных ремней из полиэстера (PES) от -40°С до +100°С.
Прежде чем закрепить груз стяжными ремнями, проверьте устойчивость груза на транспортном средстве. В случае необходимости используйте дополнительные средства крепления и стабилизации груза: уголки, маты противоскольжения, колодки и пр.
Перед отправлением транспортного средства обязательно проверьте, соответствует ли количество стяжных ремней массе груза, а также, не превышена ли допустимая рабочая нагрузка (LC).
Для безопасной перевозки груза с острыми краями или с шероховатой поверхностью необходимо использовать дополнительные средства защиты ленты ремня, такие как прокладки, коврики противоскольжения, защитные рукава и уголки.

При эксплуатации стяжных ремней S.F.S. запрещается

Превышать максимально допустимую рабочую нагрузку (LC).
Перекручивать или завязывать в узел ленту ремня.
Зацеплять крюки за ленту ремня.
Использовать химические реактивы для чистки стяжных ремней.
Подвергать ленту ремня воздействию высоких температур.
Деформировать металлические элементы ремня.

:

Читать далее:

Сборка карданных передач и передач с гибкими валиками

2. Принцип работы храповика

Рассмотрим какой же принцип работы храповика. Рычаг с собачкой возле храповика находится в свободном вращении. Эта собачка одним своим концом находиться на храповике, а вторым – прикреплена на подвижное осевое соединение. Когда на храповой механизм воздействует тяга от другого механизма, рычаг начинает качаться в разные стороны. Во время отклонения рычага собачка просто скользит по пологой стороне зубцов, не оказывая никакого влияния на вращение храповика. Если воздействие тяги прекращается, собачка упирается на отвесную сторону зубца и препятствует обратному движению храповика. То есть, постепенно качаясь то в одну, то в другую сторону, рычаг с собачкой обеспечивает поступательные движения храпового механизма.

К примеру, рассмотрим принцип действия храповика в подъёмном механизме. Поворачивая рукоятку, можно поднять груз на определённую высоту. Но если рукоятку отпустить, то груз не упадёт, а будет удерживаться в подвешенном состоянии из-за того, что храповик находится в зацеплении с собачкой. Для того, чтобы появилась возможность опустить груз, необходимо для начала приподнять собачку (удерживать рукоятку) и спокойно в медленном темпе опустить груз, поворачивая рычаг.

Это интересно: Гофрированная труба из нержавеющей стали — виды, применение

При эксплуатации стяжных ремней категорически запрещается:

искривление или перекручивание ленты;
цеплять крюки за ленту или за другие крюки или борта транспортного средства, необорудованные специальными проушинами;
использовать высокоактивные химические компоненты для чистки ремня;
использовать ремень при видимой деформации стальных элементов замка и крюков, их коррозии или деформации;
использовать ремень, лента или волокна которого повреждены, более 10% от общей ширины ленты;
использовать ремни с поврежденными швами или самой лентой в результате температурного воздействия или воздействия химических элементов;
использовать ремни с узлами или с запутанной лентой;
использовать ремни с отсутствующей или нечитабельной информационной биркой.

К эксплуатации допускаются только полностью исправные стяжные ремни!

Помните! Ненадлежащее крепление груза может привести к гибели людей, животных или стать причиной повреждения чужого имущества.

МАКСИМАЛЬНАЯ ДОПУСТИМАЯ РАБОЧАЯ НАГРУЗКА (LC)

LC (Loading Capacity) — максимальная допустимая рабочая нагрузка на ремень — это максимально допустимая сила, которая может быть многократно приложена к ремню без последующих его деформаций. При креплении груза накидным способом, данная величина удваивается. Максимально допустимую рабочую нагрузку (LC) — нельзя путать с исходящей от натяжного механизма силой предварительного натяжения (STF), которая используется при расчетах крепления груза накидным способом.

СИЛА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАТЯЖЕНИЯ (STF)

Под силой предварительного натяжения, понимается сила натяжения, передаваемая от натяжного элемента (храповый механизм) стяжному ремню. Стандарт EN-12195-2 характеризует силу предварительного натяжения, как силу остающуюся в натяжном приспособлении после отпускания рукоятки храпового механизма. Рычажная передача натяжного элемента вырабатывает необходимые силы натяжения. Сила натяжения (STF) обязательна для указания на этикетке стяжного ремня. Она должна составлять минимум 0,10 LC (10% рабочей нагрузки) и максимум 0,5 LC (50%) стяжного ремня. Величины превышающие 0,5 LC не допустимы. Величины силы натяжения приводятся в daN.

СТАНДАРТНАЯ РУЧНАЯ СИЛА (SHF)

SHF — номинальная сила натяжения ремня. Стандарт EN-12195-2 предписывает при ручном обслуживании натяжных элементов передачи натяжения крепежному ремню ручной силы в 50 daN. Для достижения необходимых сил фиксации и предварительного натяжения, используется физическая сила. Исходя из требований эргономики (наука о взаимодействии человека и машины), затрачиваемая сила определена в 50 daN. Стандартная ручная сила указывается на этикетке стяжного ремня.

ПРОЧНОСТЬ НА РАЗРЫВ И ПРОЦЕНТ РАСТЯЖЕНИЯ

Прочность на разрыв стяжного ремня, равна минимум удвоенной величине максимально допустимой рабочей нагрузки.
Растяжение ленты стяжного ремня при достижении максимальной силы крепления (LC) согласно Стандарту EN-12195-2 не должно превышать 7%

В ежедневной практике растяжение ремня часто недооценивают. При длине натянутого ремня 10 метров и с учетом фактора растяжения 7% возможен перепад в длине 70 см. Это означает что лента стяжного ремня при воздействии физической нагрузки, может удлиниться на более чем полметра, а это в свою очередь сокращает практически до нуля, силу предварительного натяжения (STF). Чтоб такую ситуацию не допускать, стяжные ремни после начала движения требуют дополнительной подтяжки.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Качественные показатели рычажных механизмов

Для формирования общего описания устройства применяются различные качественные показатели, которые могут касаться самых различных моментов. Наиболее распространенными можно назвать:

КПД считается наиболее важным параметром, который рассматривается при создании самых различных механизмов. Эта безразмерная величина определяет количество энергии, которая применяется для достижения поставленных целей с учетом потерь. Стоит учитывать тот момент, что подобный показатель рычажного механизма находится всегда меньше единицы, то есть при работе возникают потери. При приближении значения КПД к единице существенно снижаются потери, а также повышается качество рычажного механизма. Провести расчет рассматриваемого показателя достаточно сложно, так как для этого требуются самые различные формулы.
Ход механизма также учитывается при проектировании подходящего устройства. Ход определяется начальной и конечной точкой. При этом стоит учитывать, что в некоторых случаях провести расчеты достаточно сложно, так как траектория движения может быть криволинейной.
Угол размаха коромысла измеряется путем вычитания двух крайних точек положения на момент работы. В большинстве случаев устройство совершает повторяющееся цикличное движение.
Коэффициент, отражающий неравномерность распределения средней скорости. Этот показатель определяется соотношением времени холостого хода к рабочему. Провести соответствующие расчеты можно только при применении формул, а также построении чертежа.
Угол давления и передачи. Подобный параметр представлен соотношением острого угла между векторной активной силы, которая действует на предшествующем звене.

Каждый параметр рассматриваемые в отдельности, после чего составляется оценочный анализ, отражающий общее состояние механизма.

Разновидности механизма

Существует множество классификаций, обусловливающих разнообразие храповиков. К примеру, профилированная поверхность может быть реечной или барабанной. Первый вариант используется в особых случаях, так как линейное размещение зубцов менее функционально и эргономично, чем по окружности. Барабанные же системы как раз и представляют собой устройства с рабочими колесами. Есть и классификация профиля основы, на которой располагаются пазы. Он может быть прямоугольным, радиальным и пологим. Чаще применяются радиальные системы как наиболее удобные в использовании, надежные и компактные. С прямоугольным профилем обычно выполняется храповый стяжной механизм, поскольку небольшие размеры регулирующей оснастки в данном случае не позволяют использовать зубцы с заостренными и наклонными гранями.

Как работает храповый механизм

Распространение храпового механизма можно связать с достаточно простым механизмом и принципом действия, за счет чего обеспечивается длительный срок эксплуатации. Храповик как деталь во многом напоминает трещоточный элемент, так как во время работы возникает соответствующий звук. К особенностям принципа работы отнесем следующие моменты:

Основная деталь представлена крюком, рычагом или приводом. Спусковой элемент приводит всю систему в действие.
Вначале работы собачка находится в зацеплении с колесом, но после активации механизма основной элемент совершает осевое вращение. При этом фиксатор смещается на небольшое расстояние относительно первоначального расположения.
Тяга может быть представлена различными механизмами. Часто можно встретить наличие механизма, который обеспечивает регулировку силы.
На момент осевого вращения собачка скользит по поверхности. Из-за прерывистого движения в некоторых случаях использовать рассматриваемый механизм не возможно, так как возникает сильный гул.
Собачка, которая необходима для обеспечения функциональности устройства, на момент остановки осевого вращения западает в специальный паз, за счет чего осуществляется фиксация основной детали.

Основной цикл может повторяться до того момента, пока не будет достигнут требуемый результат. Примером можно назвать подъем устройства и некоторые другие цели.

Как собственными силами сделать храповик?

Для того чтобы значительно сэкономить на создании механизма можно сделать храповик собственными руками. Расчет храпового механизма проходит в зависимости от требований, предъявляемым к системе. Сделать храповый механизм собственными руками можно так:

В качестве важного элемента можно применять трубу из металла

На применяется для создания вала, который будет использоваться для непосредственной передачи вращения При подборе трубы необходимо уделять свое внимание тому, чтобы толщина стенки была необходимой величины. В другом случае он не сможет выдерживать требуемую нагрузку

Из листа стали вырезается маленькой кусочек профиля, который играет роль фиксирующей детали Рекомендуется уделять внимание сплавам с очень высокой прочностью и устойчивостью к износу. Во многих случаях уделяют внимание варианту выполнения, который прошёл закалку для увеличения твердости слоя поверхности. Множество проблем появляется в случае подгонки важных элементов друг к другу. Лишь в данном варианте устройство будет работать правильно. Собственно поэтому во время работы необходимо применять точные инструменты для измерений. Примером можно назвать микрометр или штангенциркуль. Несущая база делается из листов металла, соединяющиеся между собой при использовании технологии сварки. Аналогичная база создается в зависимости от свойств будущей конструкции. Колесо должно иметь на поверхности для работы зубья, благодаря им обеспечивается зацепление. Такой элемент объединен с валом очень часто с помощью шпонки, отличающаяся большой надежностью. Колесо сделать своими руками достаточно сложно, так как верхний слой должен характеризоваться большой надежностью и прочностью. Очень часто храповое колесо снимается с иных механизмов или заказывается у специалиста, какой предоставляет необходимые услуги. Вал фиксируется при помощи сварки. Аналогичный соединительный тип отличается очень высокой прочностью и очень долгим сроком службы. Необходимо уделять довольно достаточно внимания качеству сварочного шва, так как даже небольшие изъяны могут оказаться причиной появления больших проблем. Собачка делается при использовании пружины и ходового элемента. Пружину можно снять с иных механизмов, ходовая деталь в ответе за смещение собачки относительно зуба

В другом случае он не сможет выдерживать требуемую нагрузку

Множество проблем появляется в случае подгонки важных элементов друг к другу. Лишь в данном варианте устройство будет работать правильно. Собственно поэтому во время работы необходимо применять точные инструменты для измерений. Примером можно назвать микрометр или штангенциркуль. Несущая база делается из листов металла, соединяющиеся между собой при использовании технологии сварки. Аналогичная база создается в зависимости от свойств будущей конструкции. Колесо должно иметь на поверхности для работы зубья, благодаря им обеспечивается зацепление. Такой элемент объединен с валом очень часто с помощью шпонки, отличающаяся большой надежностью. Колесо сделать своими руками достаточно сложно, так как верхний слой должен характеризоваться большой надежностью и прочностью. Очень часто храповое колесо снимается с иных механизмов или заказывается у специалиста, какой предоставляет необходимые услуги. Вал фиксируется при помощи сварки. Аналогичный соединительный тип отличается очень высокой прочностью и очень долгим сроком службы. Необходимо уделять довольно достаточно внимания качеству сварочного шва, так как даже небольшие изъяны могут оказаться причиной появления больших проблем. Собачка делается при использовании пружины и ходового элемента. Пружину можно снять с иных механизмов, ходовая деталь в ответе за смещение собачки относительно зуба.

Плазменное напыление металла оборудование, фото, видео

В общем необходимо заявить, что производственный процесс рассматриваемой конструкции отличается неограниченным количеством трудностей. Только если есть наличие требующихся способностей и инструментов можно достичь задач. Храповой механизм чертеж можно скачать в сети интернет. При использовании правильно разработанного проекта может быть уверенным в том, что все детали прекрасно подойдут друг к другу.

Храповый механизм

Как самостоятельно изготовить храповик?