Шарниры что это такое
Что такое шарнир?
Механика окружала людей с давних пор. Именно благодаря ей удалось облегчить труд человека и привести ко многим открытиям в «доэлектрическую» эру. Хоть за это время изменились технологии и чаще стала использоваться компьютерная техника, без механики представить современную жизнь нельзя. В этой статье я расскажу о таком популярном механическом элементе как шарнир.
Что такое шарнир?
Посмотрите на свою входную или межкомнатную дверь. Ее петли, которые помогают двери открываться и закрываться являются, самым простым видом шарнира. Вообще, этот конструктивный элемент любого механизма, представляет собой соединение двух (или больше) элементов, один из которого вращается вокруг другого. Он может вращаться в одном направлении или в нескольких.
Важно: шарниры позволяют частям конструкции, которые объединяются ими, совершать перемещение без необходимости изменения конструкции ее элементов в следствие изгибов и других деформаций. Изгибающий момент через них не передается.
На чертежах и иных схемах такие соединения обозначаются небольшой окружностью. Они могут объединять два или несколько частей конструкции. Схематичный знак шарнирного соединения наносится на конструктивные элементы для облегчения их обслуживания. Так, такой знак может быть нанесен на балку имеющую шарнирную конструкцию. Также к такой балке может примыкать шарнир, но она сама будет цельной.
Виды шарнирных соединений
Существует несколько видов шарниров. Классификация этого механического элемента может производиться по числу объединенных конструктивных элементов:
Также шарниры могут быть подвижными и неподвижными:
Но самая большая классификация этих механических элементов заключается в способах смещения конструктивных элементов. Такая классификация делит их на шарниры:
Где применимо шарнирное соединение?
Сфера применения таких конструкций зависит от их вида. На практике применение того или иного шарнира зависит от степени свободы (количества независимых параметров). Системы сложного типа имеют три таких параметра на поворот и три на перемещение. Чем больше у шарнира этот показатель, тем он имеет больше возможностей в использовании.
Простые цилиндрические шарниры имеют огромное распространение в быту. Такой тип соединения элементов конструкции присущ ножницам, плоскогубцам, крану смесителя и т.п. Названные выше двери также имеют в своей конструкции такой элемент.
Шаровой шарнир хорошо представлен в автомобилестроении и в других сферах, где необходимо передать мощность от вала к различному оборудованию.
Карданы имеют схожую с вышеназванной конструкцией сферу использования. Они применяются там, где необходимо передать усилия между элементами, находящимися под углом друг к другу.
ШРУСы обязательный элемент переднеприводных автомобилей.
Уход за узлом шарнирным
Так как шарниры подвержены сильному механическому воздействию и нагрузкам, они нуждаются в особом уходе. Главную нагрузку такого узла составляет трение. Уменьшить ее можно за счет подшипников. А для того, чтобы продлить их долговечность необходим смазочный материал. В сложных системах смазка подается автоматически. Это обеспечивает постоянное нахождение смазочного материала в подшипнике.
При открытых шарнирах (типа ШРУС и др.) влияющем на их долговечность фактором является попадание в механизм пыли и грязи. Мелкие частицы этих масс, действуют как абразив. Попадая во внутрь, они начинают изнашивать металл. Защитные кожухи, которыми накрыты шарниры не всегда могут защитить механизм от такого пагубного воздействия грязи. Продлить жизнь трущемся элементам механизма можно благодаря периодической замене пыльников и обеспечении наличия смазки.
Основные виды смазок для описываемых соединений:
Шарнир – это простейший способ соединения двух подвижных деталей. Кто первым его изобрел неизвестно. Да и не могло быть известно, ведь многие основы механики были разработаны задолго до появления письменности. В известных нам цивилизациях древности уже вовсю использовались сложные шарниры. Которые помогали человеку на его нелегком пути развития. Сегодня без шарниров нельзя представить ни один механизм. Конструкция таких элементов постоянно усовершенствуется и помогает решить многие проблемы механики.
Шарниры. Виды и применение. Принцип работы и особенности
Шарниры – подвижные соединения двух или более деталей, обеспечивающие выполнение ими вращательного движения относительно друг к другу. Являются узлом различных механизмов и простых конструкций, к примеру, дверных петель, карданной передачи автомобиля и т.д. Соединение, состоящее из последовательно скрепленных нескольких шарниров, называется кинематической цепью.
Что такое шарнир
Шарниры являются неотъемлемой конструктивной частью механизмов, предусматривающих возможность вращения одной детали относительно оси или точки второй. Это движение возможно в одном или нескольких направлениях, что зависит от типа крепления. Механика такого соединения используется не только при производстве сложных механизмов. Она заложена в устройстве скелета любого высшего существа. Суставы локтя, кисти, колена работают по принципу шарнира. Скорей всего, именно анатомия послужила источником идей для разработки более сложных механизмов шарниров. Последние используются сейчас в разных направлениях, таких как автомобилестроение, производство промышленного оборудования, дверных петель и т.д.
Наличие шарнира в конструкции позволяет элементам соединенной пары перемещаться без изгибов, деформации или других конструктивных изменений. При этом сложность такого механизма напрямую влияет на ряд важных параметров:
Уход за шарнирами
Шарнирный узел поддается сильному механическому трению. Для снижения износа соединенной пары требуется обеспечение ее смазки. В зависимости от сложности системы она подается вручную или автоматически. В упрощенных шарнирах, типа дверных петель, используется жидкое масло, которое достаточно нанести раз в несколько лет. Оно заполняет зазор между трущимися деталями и не стекает за счет гигроскопичности. У более сложных шарниров для снижения трения предусматриваются подшипники, покрываемые густыми смазками. Смазка наносится на их обойму с шариками или роликами. Устройства с этим типом обслуживания более тихие, долговечные, и меньше подвержены трению. Высокооборотистые машины предусматривают принудительную автоматическую подачу масла для смазки. Их трущиеся детали могут находиться в масляной ванне или подача масла выполняется путем принудительного нагнетания с обмыванием контактной пары.
Для обеспечения тихой стабильной работы шарнирного механизма требуется выполнение его периодического обслуживания согласно техническим рекомендациям. Это сопровождается помимо добавления или замены смазочных материалов, также установкой новых защитных кожухов и пыльников, если они предусмотрены конструктивно. Данные составляющие препятствуют попаданию между трущейся парой пыли, грязи или прочих абразивных частиц. Они предотвращают насыщению смазки стирающим абразивом, ускоряющим износ. Защитные элементы изготавливаются из резины, поэтому подвержены эффекту старения, особенно при контакте с солнечным светом и смазочными материалами. Как следствие они склонны к растрескиванию. В связи с этим периодически выполняется их замена.
Какие шарниры бывают
Современные механизмы состоят из разных типов шарниров. Наиболее распространенными среди них являются следующие конструкции:
Цилиндрическая
Это очень простой тип шарнира. В нем предусматривается вращение двух элементов вокруг общей оси. Примером такой конструкции выступают дверные петли. Данный механизм представляет собой 2 полых цилиндра, в которых внутри находится общий штырь, выступающий осью вращения.
Они оборачиваются вокруг него. Это очень простая конструкция, для изготовления которой достаточно применения только токарного станка. Прочие шарниры требуют сложного литья и большего количества металла, вследствие чего более дорогие.
Шаровая
Это также достаточно простая конструкция. Она представляет собой палец, заканчивающийся шаром. Тот помещается внутрь полости корпуса, имеющей сферическую форму. Палец с шаром в корпусе сохраняет возможность двигаться вокруг своей оси, а также менять угол уклона. То есть, механизм рассчитан на движение вокруг одной точки, а не оси, как в случае с цилиндрической конструкцией. Это очень распространенная шарнирная схема, применяемая в различных механизмах автомобиля, к примеру, элементах рулевого управления. Особенность шаровой опоры в том, что на нее можно прикладывать большое давление. Шар при этом за счет своей массивности отличается достаточно большой стойкостью к износу, интенсивность которого зависит от способа подачи смазки и ее характеристик.
Аналогичным образом работает фаркоп для подсоединения автоприцепа. В этом случае он сам выполняет функцию шаровой опоры, а ответная часть прицепа работает как корпус. Это крепление позволяет выполнять повороты при движении. При этом шаровый фаркоп компенсирует и отклонения по вертикальному углу.
Опора винт для мебели также работает по принципу шарового шарнира. За счет этого она может подстраиваться под любую плоскость пола, действуя в качестве автоматически регулируемой ножки. Использование устройства этого типа гарантирует максимальную устойчивость мебели, и правильное распределение от нее давления на пол. Подобную конструкцию можно увидеть и на прижиме многих винтовых струбцин, специализированных домкратов.
Шарнирная головка
Это достаточно распространенные шарниры, используемые в различных узлах автомобилей, а также сельскохозяйственной технике, в частности для выполнения крепления подвесного оборудования. Она представляет собой полый корпус со сквозным отверстием, внутрь которого вставляется просверленный шар. Крепление шарнира с другими механизмами выполняется за счет установки пальца в шар. Тот позволяет компенсировать изменение угла за счет вращения последнего в любом направлении.
Этот узел подвергается трению с прикладыванием большого давления, так как устанавливается на силовые тяги. В связи с этим он имеет более сложную систему смазки, чем прочие шарниры. Устройство оснащается пресс-масленкой, позволяющей заливать масло прямо между корпусом и шаром. За счет этого уровень трения и шум при поворотах головки снижаются.
Карданный
Это шарнир, состоящий из крестовины, стороны которой соединены с парой вилок. Каждая из них имеет продолжение в виде валов – ведущего и ведомого. Такую конструкцию можно встретить в автомобилях на карданном валу, передающем крутящий момент от коробки передач на задний мост.
Карданный шарнир позволяет передать крутящий момент с соединенным валом под углом. Он применяется там, где прямое соединение валом невозможно. Это несложный механизм, но все же имеющий свои недостатки. Чем больше угол создаваемый между валами, тем неравномернее вращение ведомого вала. Это вызвано применением крестовины. Даже если ведущий будет оборачиваться плавно с одной скоростью, то ведомый будет его опережать, а затем отставать в разные промежутки времени. Такая неравномерность вызывает ускоренный износ последующих механизмов, так как те по сути начинают работать рывками.
Технический недостаток обычного карданного шарнира устраняется использованием двух крестовин. В таком случае вторая компенсирует ускорение первой, затем первая перекроет отклонение скорости второй. Таким образом, непосредственно на последующие механизмы передаются плавные обороты.
ШРУС
Это также очень распространенный вид шарниров, применяемый в тех случаях, когда необходима передача крутящего момента на подвижный механизм, к примеру, ведущие передние колеса автомобиля. ШРУС – это аббревиатура, расшифровываемая как «шарниры равных угловых скоростей». Устройства этого типа имеют несколько популярных конструкций, среди которых самыми распространенными являются шариковый и трипод.
Шариковый шарнир представляет собой корпус в виде кольца, внутри которого размещается обойма. Между ними закладываются стальные шарики, аналогичные что и в подшипниках, удерживаемые сепаратором. Корпус ШРУС соединяется с одним валом, второй стыкуется со вторым посредством штифтов. При изменении угла относительно друг друга, внутри узла происходит перекатывание шариков, и перенастройка крепления.
Трипод состоит из трех роликов, размещенных в массивной стальной чаше корпусе. К последнему присоединен один вал, а к самому шарниру с опорными роликами по бокам второй. За счет этого при вращении ведущего вала оборачивается и ведомый. При этом в случае изменения угла между ними произойдет смещение благодаря роликам, выступающими тремя точками опоры. Это позволит передавать крутящий момент при любом положении скрепляемых механизмов относительно друг к другу.
Шарнир
Часто применяются механизмы, состоящие из нескольких шарниров (кинематические цепи):
Примеры
См. также
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Шарнир» в других словарях:
шарнир — а, м. charnière f.,> нем. Scharnier. 1. Подвижное соединение двух частей механизма, обеспечивающее их вращение. Ож. 1986. Табакерка черепаховая шернер золотой с рубины и изумруды. Роспись приданому 1717. // ЩС 4 10. Того ж числа слесарь принес … Исторический словарь галлицизмов русского языка
ШАРНИР — То же, что шалнер. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ШАРНИР скрепа, соединяющая два подвижных предмета, напр. половинки петель. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Павленков Ф … Словарь иностранных слов русского языка
шарнир — соединение, узел, подвеска, паз, шов; шалнер Словарь русских синонимов. шарнир сущ., кол во синонимов: 6 • гербст (1) • … Словарь синонимов
ШАРНИР — (нем. Scharnier) подвижное соединение деталей, конструкций, допускающее вращение только вокруг общей оси или точки … Большой Энциклопедический словарь
ШАРНИР — и (прост. устар.) шалнер, шалнера, муж. (франц. charniere). Подвижное соединение на оси двух деталей (пластинок, стержней и т.п.) механизма, поворачивающихся друг к другу под углом. || То же, что петля в 6 знач. Дверка на шарнирах. Толковый… … Толковый словарь Ушакова
ШАРНИР — ШАРНИР, а, муж. Подвижное соединение частей механизма, деталей, обеспечивающее их вращение вокруг общей оси или общей точки. Как на шарнирах кто н. (беспокоен и тороплив в движениях; разг.). | прил. шарнирный, ая, ое. Ш. механизм. Толковый… … Толковый словарь Ожегова
ШАРНИР — (Hinge, joint pin) подвижное соединение двух или более деталей, состоящее из стержня (пальца) и втулки, соединенных таким образом, что одна деталь относительно другой может поворачиваться на угол, обычно меньший полного оборота. Самойлов К. И.… … Морской словарь
шарнир — ШАРНИР, а, м. Конечность, рука, нога; реже мышечная связка. Шарниры переломаю (угроза) … Словарь русского арго
шарнир — Подвижное соединение элементов или деталей, допускающее их поворот вокруг общей оси или общей точки [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительная механика, сопротивление материалов EN hinge … Справочник технического переводчика
Шарнир — – связь, допускающая взаимный поворот соединяемых элементов. [Полякова, Т.Ю. Автодорожные мосты: учебный англо русский и русско английский терминологический словарь минимум / Т.Ю. Полякова, Н.Г. Карасева, Д.В. Поляков. – М.: МАДИ, 2015. –… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ШАРНИР — подвижное соединение элементов (звеньев) конструкции, обеспечивающее их свободное взаимное вращение только вокруг общей оси или точки. Ш. могут располагаться в месте примыкания сооружения к (см.) или в самом механизме. Они бывают… … Большая политехническая энциклопедия
Значение слова «шарнир»
Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
вокруг общей оси (цилиндрический шарнир, шарнирная петля);
вокруг общей точки (шаровой шарнир);
с равной угловой скоростью (шарнир равных угловых скоростей).
Часто применяются механизмы, состоящие из нескольких шарниров (кинематические цепи):
карданное соединение состоит из нескольких (двух или трёх) цилиндрических шарниров, соединённых последовательно, с осями вращения, пересекающимися в одной точке;
универсальный шарнир (также шарнир Гука) — частный случай карданного механизма, использующий жёсткую крестовину, которая образует обе оси вращения.
ШАРНИ’Р и (простореч. устар.) шалне́р, а, м. [фр. charnière]. Подвижное соединение на оси двух деталей (пластинок, стержней и т. п.) механизма, поворачивающихся друг к другу под углом. || То же, что петля в 6 знач. Дверка на шарнирах.
Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
шарни́р
1. техн. подвижное соединение частей, которое обеспечивает их вращение вокруг общей оси или точки ◆ Более того, следя взглядом возле окна с перчаткой, я приметил медный шарнир, каким укрепляются рамы на своем месте, и шляпки винтов шарнира, причем было заметно, что поперечное углубление шляпок замазано высохшей белой краской. А. С. Грин, «Фанданго», 1927 г. (цитата из НКРЯ)
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.
Вопрос: автофургон — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?
шарнир
Смотреть что такое «шарнир» в других словарях:
шарнир — а, м. charnière f.,> нем. Scharnier. 1. Подвижное соединение двух частей механизма, обеспечивающее их вращение. Ож. 1986. Табакерка черепаховая шернер золотой с рубины и изумруды. Роспись приданому 1717. // ЩС 4 10. Того ж числа слесарь принес … Исторический словарь галлицизмов русского языка
ШАРНИР — То же, что шалнер. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ШАРНИР скрепа, соединяющая два подвижных предмета, напр. половинки петель. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Павленков Ф … Словарь иностранных слов русского языка
шарнир — соединение, узел, подвеска, паз, шов; шалнер Словарь русских синонимов. шарнир сущ., кол во синонимов: 6 • гербст (1) • … Словарь синонимов
ШАРНИР — (нем. Scharnier) подвижное соединение деталей, конструкций, допускающее вращение только вокруг общей оси или точки … Большой Энциклопедический словарь
ШАРНИР — и (прост. устар.) шалнер, шалнера, муж. (франц. charniere). Подвижное соединение на оси двух деталей (пластинок, стержней и т.п.) механизма, поворачивающихся друг к другу под углом. || То же, что петля в 6 знач. Дверка на шарнирах. Толковый… … Толковый словарь Ушакова
ШАРНИР — ШАРНИР, а, муж. Подвижное соединение частей механизма, деталей, обеспечивающее их вращение вокруг общей оси или общей точки. Как на шарнирах кто н. (беспокоен и тороплив в движениях; разг.). | прил. шарнирный, ая, ое. Ш. механизм. Толковый… … Толковый словарь Ожегова
ШАРНИР — (Hinge, joint pin) подвижное соединение двух или более деталей, состоящее из стержня (пальца) и втулки, соединенных таким образом, что одна деталь относительно другой может поворачиваться на угол, обычно меньший полного оборота. Самойлов К. И.… … Морской словарь
шарнир — ШАРНИР, а, м. Конечность, рука, нога; реже мышечная связка. Шарниры переломаю (угроза) … Словарь русского арго
шарнир — Подвижное соединение элементов или деталей, допускающее их поворот вокруг общей оси или общей точки [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительная механика, сопротивление материалов EN hinge … Справочник технического переводчика
Шарнир — – связь, допускающая взаимный поворот соединяемых элементов. [Полякова, Т.Ю. Автодорожные мосты: учебный англо русский и русско английский терминологический словарь минимум / Т.Ю. Полякова, Н.Г. Карасева, Д.В. Поляков. – М.: МАДИ, 2015. –… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ШАРНИР — подвижное соединение элементов (звеньев) конструкции, обеспечивающее их свободное взаимное вращение только вокруг общей оси или точки. Ш. могут располагаться в месте примыкания сооружения к (см.) или в самом механизме. Они бывают… … Большая политехническая энциклопедия