О нашем ремесле

Статья всё больше о 3D печати. Всё началось с того, что напечатанные детали захотелось использовать в силовых элементах. Вопрос с шарнирными соединениями в массажных столах оставался открытым. Что будет, если установить дешёвенькие подшипники качения в пластиковые корпуса, а сами корпуса закрепить на профильной трубе, подумал я. Подшипник сядет в пластик с преднатягом, корпус будет жёстко закреплён, а в качестве оси можно использовать винт в снутренним шестигранником, который гладкой частью сядет во внутреннее кольцо подшипника с небольшим зазором. На зазор этот можно наплевать, потому что биения нас в этом соединении совешенно не волнуют. Нас волнуют скрипы. Короче, всё стянется и получится полноценный шарнир.

В долгий ящик откладывать эту затею не стали. Спроектировали корпус и внедрили на стол, который тут же был продан местному покупателю. Этакая бразильская система. Необходимо было оценить работоспособность замысла в боевых условиях. Где-то через три месяца связались с покупателем и поинтересовались, что и как. Покупатель заверил, что всё в порядке. Внедрили на более ответственное изделие, применив другое исполнение корпусов, и — облажались. Проблему пришлось решать на расстоянии, решили, но это подтокнуло к тщательному изучению предмета.

Во-первых, изготовили экземпляр для испытаний. Во-вторых, изготовили стенд для растяжения образцов из пластика. Издевались по полной, тщательно фиксируя результаты в специальный журнал испытаний. Всё как положено. Почти по-взрослому. На смятие решили не испытывать, потому что, как показала практика, все пластики и PETG (самый прочный из доступных и легко печатаемых) в частности практически не сминаются, а рабочие поверхности не деградировали в процессе эксплуатации в тех конструкция, в которых применялись задолго до эпопеи с корпусами подшипников.

Образцы для испытаний печатались в нескольких кариантах. Необходимо было понять есть ли принципиалная разница в нагружении вдоль и поперек волокон. Очень интересовало как развиваются трещины. Оказалось, что трещина может развиваться в оболочке локально и ее развитие останавливается. Да, это тоже негативный сценарий, но это дает понимание, каким образом стоит проектировать детали. Мы сделали вывод, что образцы с пустотами и внутренними (внешними) элементами жёсткости ведут себя гораздо лучше, чем "мясистые" образцы. Разрушение же можно считать хрупким, потому что никакого предварительного растяжения мы не зафиксировали.

Первый стол (он на фото ниже) гарантированно отработал у покупателя два года. В дальнейшем с покупателем уже не связывались. Но это говорит не столько о том, что изначально всё было сделано верно, сколько об особенностях эксплуатации. Дело в том, что шарниры задней опоры стола испытывают значительные нагрузки из-за большого консольного вылета ложе в хвостовой части. И именно значительное нагружение хвоста привело к разрушению корпусов аналогичной конструкции во втором случае. К слову, доработка корпусов для второго покупателя заключалась как раз во введении дополнительных внутренних и внешних элементов жесткости с незначительным увеличения размеров самого опасного сечения. Впрочем, тогда лишь на этом не остановились и изготовили для этого покупателя фрезерованные корпуса из фанеры и корпуса с внешними металлическими обоймами. Второй вариант в дальнейшем стал основным и хорошо себя зарекомендовал.

Что касается всех изысканий по этому вопросу, то мы развили ряд конструктивных решений для своих изделий и заложили в масштабную унификацию все эти решения. Рынок правда диктует свои условия, от некоторых из них пришлось отказаться в дальнейшем.

А ниже представлен вариант и вовсе без подшипников качения.

Здесь умный читатель может спросить автора. Зачем всё это нужно, если можно было приварить бонки, выточить оси или выдумать ещё что-то менее хлопотное? На самом деле комби вариант с пластиковыми корпусами и стальными обоймами и является самым рациональным недорогим решением в условиях небольшого производства, когда выпуск продукции измеряется не тысячами единиц, а сотнями (для некоторых моделей десятками.)