Kogelgewricht (Knuckle Joint) uitgelegd: Ontwerp, toepassingen en kernkenmerken

Het kogelgewricht (knuckle joint) verbindt twee stangen wieren assen samenvallen of snijden zich en in hetzelfde vlak liggen. Ze zijn veelvoorkomend in trekker-aanhangers, dakstrook verbindingsstangen, ophangbrug koppelgewrichten, en stuurstelsels, waar ze tussen de stuurstang en pinion zitten. In dit artikel leer je de definitie, toepassingen, diagram, ontwerp, constructie, componenten, typen, werking, voor- en nadelen van knuckle joint.

Wat is een knuckle joint?

Wanneer een kleine mate van flexibiliteit of hoekmoment vereist is, is een knuckle joint een mechanische verbinding die gebruikt wordt om twee stangen te verbinden die onder een trekkracht staan. Assiale of lineaire lijnen van krachtaction zijn altijd aanwezig. Het wordt gebruikt om twee stangen te verbinden die onder de werking van trekkrachten staan. Echter, als de joint begeleid wordt, kunnen de stangen een drukbelasting ondersteunen. Voor aanpassingen of reparaties kan een knuckle joint gemakkelijk gedemonteerd worden. Het kan gevonden worden in een fiets-kettingsschakel, een verbindingsstang voor een dakstrook, een klepstang-gewricht met de excentrieke stang, een pompstang-gewricht, een spanningsverbinding in een brugstructuur, en diverse hefboom- en stangverbindingen.

Toepassingen van knuckle joint

Knuckle joint wordt veel gebruikt in de automobiele industrie om de volgende verbindingen te maken:

• De schakel in de fietsketting
• Dakstrook verbindingsstang-gewrichten
• Spanningsverbinding in brugstructuur
• Diverse typen hefboom- en stangverbindingen.
• In meervoudige-as voertuigen, wordt de verbindingsstang van de bladveren verbonden
• Verbindingen tussen de bladveer en het chassis
• Zuiger, zuigerpen, verbindingsstang

Diagram van een knuckle joint:

[Diagram zou hier geplaatst worden]

Componenten van een knuckle joint

Het grootste deel van een knuckle joint is het oog, vork, & pen. Andere componenten omvatten;

Twee stangen – De knuckle joint wordt normaal verbonden door twee stangen. Een staaf heeft een oog aan één uiteinde, terwijl de andere twee vork-achtige uiteinden heeft.

Dubbel-oog uiteinde of vork uiteinde (Double-eye End or Fork End) – Het dubbel-oog uiteinde bestaat meestal uit twee uiteinden en heeft een vork-achtige vorm. Omdat één uiteinde gebruikt wordt om de knucklepen in te voegen en de ander om de taperpen in de kraag te voegen, gaat de joint niet open.

Enkel-oog uiteinde (Single-eye End) – Het enkel-oog uiteinde van de twee gaten wordt tussen het dubbel-oog uiteinde van de twee gaten geplaatst, wat alle drie gaten samenbrengt (2 gaten van het dubbel-oog uiteinde en 1 gat van het enkel-oog uiteinde).

Knuckle Pin – De knucklepen wordt in deze gaten geïnsereerd en verbindt ze stevig. De taperpen wordt meestal door een klein gat aan het einde van de knucklepen geïnsereerd.

Kraag (Collar) – Het heeft een kraag met twee gaten voor de taperpen om door te gaan. De kraag is gepositioneerd aan het einde van de knucklepen, zodat het gat aan de knuckle joint het gat in de kraag ontmoet.

Taper Pen – Om de kraag en knuckle pennen te bevestigen en te voorkomen dat ze glijden, wordt een taper door het gat van de kraag geplaatst.

Constructie en materiaal

Eén uiteinde van een van de stangen wordt in het knuckle joint in een oog gevormd (twee weergaven getoond in fig.) en het andere uiteinde van de staaf wordt in een vork gevormd met een oog in elk van de vorkpoten. De knucklepen wordt bevestigd met een kraag en taperpen of een gespleten pen en loopt door zowel het oog- als vorkgaten. Een kleine stop, pen, pin of strak kan gebruikt worden om de knucklepen te voorkomen dat hij in de vork draait.

Op een van de stangen wordt het oog gevormd, en op de andere de vork. Het oog wordt in de vork ingevoegd, en de pen wordt door de vork en het oog gedraaid. Een splintpen wordt gebruikt om deze pen op zijn plaats te houden. De uiteinden van de stangen zijn achthoekig voor een korte afstand voor betere greep en vierkant voor een korte afstand voordat ze in oog- en vorkvormen gesmeed worden.

Aluminium, roestvrij staal, constructiestaal, magnesium en gietijzer zijn veelvoorkomende materialen die in knuckle joints gebruikt worden. Aluminium knuckle joints zijn aangetoond om de maximale veiligheidsfactor van ongeveer 50 kN onder belastingssituaties te bieden.

Sommige bedrijven gebruiken een combinatie van gietijzer en roestvrij staal voor hun gewrichten. Materiaalkosten en gewicht zijn gedaald naarmate de technologie in de laatste decennia gevorderd is, wat resulteert in minder ongevallen en betere veiligheid. Recent werd ontdekt dat het gebruik van composietmateriaal in plaats van gietijzer een aantal voordelen heeft, waaronder gemakkelijk te maken knuckle joints, optimale veiligheid en milieuvriendelijkheid. De knuckle joint kan eenvoudig gegoten, geproduceerd en gesmeed worden.

Bekijk de onderstaande video voor meer over de werking van een knuckle joint:

[Video zou hier ingebed worden]

Voor- en nadelen van een knuckle joint

Voordelen:

• Knuckle joints kunnen aanzienlijke trekspanningen aan. Zelfs met variabele materiaaldikte en trekkracht, kan het uitstekende herhaalbare nauwkeurigheid bieden.
• Ze hebben een hoge mate van mechanische stijfheid.
• Ze hebben een eenvoudig ontwerp en zijn eenvoudig in te stellen.
• De knuckle joint is eenvoudig te monteren en te demonteren.
• De constructie van de knuckle joint is eenvoudig te bouwen.
• Dit gewricht heeft minder onderdelen, wat het goedkoper en betrouwbaarder maakt.
• Dit stelt hoekmoment tussen stangen toe en wordt voornamelijk gebruikt om de levensduur van het gereedschap te verlengen.

Nadelen:

Ondanks de goede voordelen van knuckle joints, zijn er nog beperkingen, hieronder de nadelen van een knuckle joint.

• Het vermogen van knuckle joints om grote drukbelasting te weerstaan, is beperkt.
• Het biedt hoekmoment in slechts één vlak. Een van hun gebreken is dit.
• Je hebt misschien hun flexibiliteit getest met een cardanisch gewricht (universal joint), maar de knuckle joint mist dergelijke flexibiliteit.

Conclusie

Wanneer een kleine mate van buiging of hoekbeweging vereist is, wordt een knuckle joint gebruikt om twee stangen onder trekkrachten te verbinden. Dat is alles voor dit artikel, waar de definitie, toepassingen, diagram, ontwerp, constructie, componenten, typen, werking, voor- en nadelen van knuckle joints besproken worden.

Ik hoop dat je veel uit de lezing hebt gehaald; als zo, deel dan met andere studenten. Dank je voor het lezen, tot later!