langspersverbinding kleine diameter

[maurits60]

Hallo, 
 
Ik heb een vertragingskastje uit een accuboor gedemonteerd en wil dit aanwenden voor een schoolproject.
 
De uitgaande as is met 12mm te kort voor het nieuwe doel. Ik wil deze 15 a 20mm verlengen met een langspersverbinding. Aan het eind van die verlenging wil ik de zeskantaandrijving maken die wel gebruikt worden in de radiografische modelbouwauto's. Het alternatieve electromotortje geeft de vertraagde uitgaande as een snelheid van 1,5 omw/sec. Het over te brengen moment is 4,2Nm. De belasting is gelijkmatig en constant (muv de acceleratie).
 
Met de calculator op www.werktuigbouw.nl/sub23.htm vind ik voor een diameter van 5,35mm en een inperslengte van 3mm een gegarandeerd koppel van 7,87Nm. Dat lijkt mij genoeg voor een eenmalige toepassing van proof of concept. Maar ik zie niet wat het maatverschil moet zijn van de contactdelen om de vlaktedruk te realiseren die nodig is voor dit koppel.
 
In een klassieke berekening volg ik de richtlijnen uit Roloff Matek voor de vlaktedruk en persmaten. Volgens RM zou de ontvangende bus bij (giet)staal tenminste twee maal zo dik moeten zijn als de ingestoken as. Gaandeweg vroeg ik mij af of deze factoren nog wel in dezelfde maten gelden bij dit soort kleine maten en geringe krachten. Is dit wel/niet waar? Slankere overgang van de persverbinding komt beter uit in het ontwerp namelijk. 
 
Bedankt, Maurits

[king nero]

Zolang je de benodigde contactdruk tussen beide delen van de verbinding bereikt, is het goed. Even googelen op press fit calculator en je vindt de formules wel.

[Benm]

Als het wat krap komt kun je in plaats van die zeskant altijd nog een torx verbinding gebruiken natuurlijk, dat levert een stuk beter contact (en maximaal koppel) op bij een gegeven diameter. Nadeel is vooral dat het lastig te maken is als je de benodigde elementen niet kunt kopen - een zeskant kun je bij wijze van spreke nog met een vijl maken.

[maurits60]

We maken gebruik van modelautowielen met een zeskantopname voor krachtoverbrenging. Torx is beter idd. Maar in dit geval alleen een nutteloze tussenstap. In de afbeelding wordt het opake deel op de uitgaande as van de doorzichtige vertraging geperst.
 
De vlaktedruk moet natuurlijk wel voldoende zijn. Het contactvlak is (DxL) 5,35 x 4mm.

[Michel Uphoff]

Wil je een sterke verbinding over zo'n kort stukje maken, dan heb je behalve een uitstekende maatvoering (en dus bijbehorend meetinstrument) m.i. het meest aan een krimppassing. Je verhit de zeskant (ik neem aan van ongehard staal) dan tot ruwweg 300 graden, terwijl de gatdiameter 0,02 mm kleiner is dan die van de as. Dan zou je de zeskant zonder veel kracht over de as moeten kunnen drukken. Natuurlijk spelen zaken als oppervlakteruwheid, en rondheid van as en gat een belangrijke rol. Lage ruwheid en nauwkeurige rondheid zijn vereisten wat vooral bij het gat een probleem kan zijn, want spiraalboren maken geen mooie ronde gaten. Draaien op een instrumentmakers draaibankje is dan aangewezen.
 
De verhouding van de buitendiameters as-aandrijving is niet van belang bij een groot verschil, maar onder 1:2 neemt de sterkte van de verbinding wel sterk af. Ga je bijvoorbeeld van 10 naar 8 mm voor de aandrijving, dan scheelt dit ruwweg een kwart in maximaal koppel, en bij 7 mm zit je al op ruwweg op de helft.
 
Probleem is de zeer geringe lengte van de passing, 4 mm slechts. Dat laat een gering moment op de aandrijving toe (hefboomwerking). Daar is niets aan te doen?

[maurits60]

Ik kan materiaal van het opzetasje nog verder laten doorlopen naar de vertragingsbak. Aan het uiteinde van de bestaande as zit een verjonging van 5mm lang. Deze heb ik gebruikt voor het contactvlak. Op de genoemde calculator van werktuigbouw.nl bleek 3mm passing al genoeg voor bijna tweemaal het benodigde koppel. Die marge is dan meteen de veiligheidsfactor.
 
Het asje is geslepen en gehard. Ik kan de passing verder door laten lopen op de as richting vertragingsbak, dan wordt de passing in de normaalrichting van de as wel stijver. Dit is hele aandrijfunit en een deel van het frame van de klimrobot (zie foto's). De 2 cirkels verbeelden de coniciteit van de lantaarnpaal.
 
edit: het zeskanten frame moet eigenlijk tweemaal zo dik uitgevoerd. Dat is in deze afbeelding nog niet aangepast.

[maurits60]

Het persen van de as is niet gelukt omdat de mogelijkheden op school ontbraken om de boring met een voldoende nauwe tolerantie te maken. Ik heb nu dus een vlakje evenwijdig gevijld aan het asoppervlak. En de verlenging voorzien van een stelschroefje M4. Deze constructie houdt ook na enkele keren klimmen nog goed stand.