Приведенное определение, пожалуй, наиболее полное из доступных, но, увы, оно частично устарело. Задачи, которые решают при помощи струбцин, остались неизменными со времен составления БСЭ, а вот конструктивно устройства «выросли» настолько, что пора проводить классификацию. Что мы, опираясь на опыт производителей, и постарались сделать. В разных каталогах часто пользуются различной терминологией, а ГОСТов или других нормативных документов, способных устранить разночтения, не существует.
В общем случае струбцины делят на G- и F-образ-ные. Такие названия они получили благодаря своим формам, напоминающим латинские буквы. G-образные струбцины. Для их описания в точности подходит определение из БСЭ. Просвет между неподвижной и перемещаемой платформами изменяется при вращении винта, на который для усиления затяжки установлен небольшой рычаг (аналогия с тисками). Максимальный раствор (или раскрытие) принято считать размером струбцины — даже у нас его порой приводят в дюймах, хотя почти всегда дублируют в миллиметрах. Чем внушительнее этот параметр, тем толще делают корпус инструмента — большие модели могут оказаться очень увесистыми; отливают их обычно из чугуна, иногда из стали. Для решения конкретных задач G-образные струбцины популярны и сегодня, хотяраспространены меньше.
F-образные струбцины. Их еще называют универсальными. Действительно, область их применения намного шире. Здесь двигается не только пятка на винте, но и вся ответная поперечина, на которой расположен данный узел. Поэтому раствор ограничен не длиной винта, а размерами штанги. Для первичного прижима деталь с вывинченной платформой упирают в прижимаемый объект, после чего затягивают винт. Для увеличения момента на нем устанавливают штырь рычага (такие ручки называют Т-образными) или эргономичную рукоятку (в «классическом» варианте ее делают из дерева, хотя сейчас часто применяют пластик). Изгибающий момент создает перекос в месте соединения штанги и подвижной губки и не дает последней съезжать вниз. Штанга или отштампована вместе с неподвижной поперечиной (цельнометаллическая), или прямая (тогда устанавливают чугунные поперечины). Подвижная перекладина также может быть изготовлена как из стали, так и из чугуна.
Различаются F-образные струбцины по длине штанги (наиболее распространенные варианты — от 200 до 450 мм, но попадаются и гиганты длиною более метра). Этот параметр определяет и сечение, ведь изгибающие нагрузки на деталь с увеличением длины возрастают (при равной силе плечо больше). При выборе универсальность следует сочетать с удобством: приобретя «габаритную» модель, будет неудобно все время задевать за ее «хвост». Иногда в каталогах приводят глубину струбцины (верно и для G-образных), но этот параметр все же второстепенный, тем более что по конструкции приблизительно понятно, сколь глубоким может быть «зев» изделия.
F-образные струбцины с пистолетной рукояткой мы вынесли в отдельный класс, так как у них есть ряд отличительных признаков, хотя основной принцип работы F-моделей сохранен. В последнее время они получили большое распространение, а все потому, что для многих задач оказываются очень удобными. Конструкция позволяет устанавливать их одной рукой, а переставляемая верхняя губка делает возможной работу струбцины как на прижим, так и на растяжение. Прижимное усилие создается сжатием пистолетной рукоятки (преобразуемым в движение губки по штанге), но предварительно можно «грубо» выставить деталь для ускорения процесса (на ручке обычно есть защелка).
«Минус» подобных изделий в том, что в общем случае они не обеспечивают такого же большого прижимного усилия, как простые струбцины (именно поэтому губки для уменьшения веса изготавливают из прочного пластика). Впрочем, для многих задач, особенно столярных, их способностей вполне хватает, и удобства перекрывают недостачу «ки-лоньютонов». Некоторые производители предлагают для таких моделей обозначение «мультиквик» (от английского multiquick — намек на многозадачность и оперативность).
ПОЛЕЗНЫЕ «МЕЛОЧИ»
Некоторые «доработки» делают струбцины более удобными.
• На контактные поверхности надевают специальные резиновые или пластиковые колпачки. Маленькая съемная деталь способна уберечь от повреждений многие «мягкие» материалы (древесину, пластики, крашеные поверхности и т.д.) — обматывать металлические «лапки» струбцин изолентой не придется.
• Пластиковую рукоятку винта для лучшего захвата и передачи большего усилия покрывают рифлением или даже делают двухкомпонентной (с непроскаль-зывающими резиновыми вставками).
• На штанги F-моделей иногда наносят ряд мелких насечек по всей длине торцевой поверхности, чтобы подвижная поперечина четко фиксировалась на нужном месте.
• Про «эксклюзивные» особенности мы пока умолчим, так как их сейчас великое множество. Скажем лишь, что обычно «хитрые» изделия относятся к более высокой ценовой категории.
КАК ПОКУПАТЬ
Так как важнейшими качествами струбцины являются ее силовые характеристики, провести «тесты у прилавка» нереально — только суровая практика покажет настоящую цену изделия. Однако попробовать оценить качество изготовления можно. Во-первых, проверьте соосность контактных платформ — сведите губки (лучше несколько раз) и посмотрите, попадают ли они в точности друг на друга.
Во-вторых, уже перед самой покупкой (практически достав деньги из кошелька) попробуйте изо всех сил закрутить рукоятку (детали с браком могут треснуть и под «ручной» нагрузкой). Если вы сумеете сломать или покорежить образец в пределах рабочих усилий, то продавцу, по идее, должно быть стыдно, а вот если вы будете гнуть все изделия в магазине ради интереса, он вряд ли это одобрит. Изучить нужно и резьбу: бывают случаи, когда даже при ручной затяжке винт проваливается в гайке — однозначный «симптом» бракованного изделия.
Ну и, наконец, по качеству изготовления деталей чаще всего видно, делали струбцину «при помощи топора» или отливали, соблюдая технологию. Логика подскажет и «способности» образцов — например, тонкая штанга вряд ли выдержит несколько центнеров нагрузки.
НАШ ТЕСТ
Собрав коллекцию из 10 различных струбцин, мы направились в лабораторию кафедры «Прикладная механика» МГТУ им. Н. Э. Баумана, чтобы скооперировать свои усилия с опытом сотрудников учебного центра. Так как, повторимся, ГОСТов, регламентирующих параметры образцов, мы не обнаружили, методику тестирования строили, исходя из логичных требований к «хорошей струбцине». В итоге была выработана следующая программа испытаний.
1. Изучение геометрических параметров. В ходе первичного осмотра было выявлено много интересных фактов. Прежде всего мы обнаружили, что даже однотипные изделия значительно различаются по размерам деталей (вот что происходит в условиях «беззакония»!). Входе дальнейших испытаний знание геометрических параметров помогало нам объяснить многие факты.
Мы также классифицировали сечения штанг. Дело в том, что многие производители вместо прямоугольного профиля F-образных струбцин приближают его к двутавровому (разными технологиями — литьем, ковкой или фрезерованием выемок на стальной полоске), чтобы увеличить стойкость www.postroil.com к изгибающим нагрузкам. Все данные мы занесли в таблицу 1.
2. Измерение твердости. Результаты этих измерений мы не приводим. Дело в том, что для десяти торговых марок был обнаружен значительный разброс значений твердости. Различалась она настолько, что для оценки по методу Роквелла пришлось использовать и стальной шарик (для малых значений получены числа HRB), и алмазный конус (для больших значений получены числа HRC). Для сравнения данные были приведены по специальным таблицам кединым числам (Hb — числа твердости по Бринелю). Они никак не коррелировали с продемонстрированными в ходе дальнейших испытаний рабочими характеристиками, и таблица оказалась неинформативной. В итоге мы решили оставить вопрос о «правильной» твердости открытым. Отрицательный результат — тоже результат. По крайней мере мы еще раз убедились в необходимости четких нормативов в области «струбциностроения».
3. Оценка самоторможения передачи «винт-гайка». Так как на винт действует осевая сила, то теоретически в соединении «винт-гайка» может возникать отвинчивающий момент. Препятствуют ему силы трения (они создают противоположный — тормозящий — момент), действующие в резьбовом соединении и в соединении «винт-пятка».
Однозаходная трапецеидальная резьба с малым углом подъема винтовой линии (она чаще всего применяется в струбцинах) обладает достаточным самоторможением. Но убедиться в этом мы решили на опыте: при помощи индикатора часового типа с ценой деления 0,001 мм определили перемещение рычага винтовой передачи при нагружении опорной пятки осевой силой 1472 Н (подвес гирь суммарной массой 150 кг). Для всех струбцин (понятно, что модели с пистолетной рукояткой втесте не участвовали) винт полностью сохранил свое положение. Таким образом, проверено на практике — раскручивание подобным устройствам не грозит.
4. Определение момента трения в резьбе. После третьего опыта мы заинтересовались вопросом: у каждой струбцины момента трения в резьбе достаточно, чтобы предотвратить самоторможение, а сравнимы ли эти моменты? Ведь подобный показатель, если даже не ограничивает максимально развиваемую силу прижима, то хотя бы отражает разницу в усилиях, которые тратит работник, чтобы создать одну и ту же силу прижима разными моделями. По значениям моментов можно также косвенно судить о технологичности резьбового соединения. Стоит уточнить: выводы достаточно спорные, но полученные результаты чаще всего оказывались связанными с данными следующих опытов. В тесте не принимали участия образцы с пистолетной рукояткой.
Струбцину закрепляли вертикально, после чего на пятку передавали осевую нагрузку. Создавали ее подвесом, увеличивая массу комплекта гирь с 20 до 180 кг. На винте устанавливали рычаг длиной 100 мм, к которому подключали динамометр. По величине силы, необходимой для проворота винта через рычаг, вычисляли момент трения в резьбе. В подавляющем большинстве случаев он оказался прямо пропорционален силе, действующей на винт. Значения его для разных образцов (при равной нагрузке) сильно отличались.
В таблице 2 приведены не только измеренные данные, но и полученные эмпирические зависимости. Последняя строка в таблице — коэффициент корреляции, указывающий на хорошую аппроксимацию экспериментальных данных линейной зависимостью. ными, что их правильнее было бы списать на непостоянство мышечного усилия работников, а не на свойства струбцин. Для всех образцов была констатирована отличная повторяемость развиваемых сил, «хитрые» вычисления в таблицу не вошли.
6. Изменение силы затяжки во времени. Когда зажатые струбциной изделия оставляют для склеивания, например, на ночь или на сутки, то рассчитывают, что прижимающая сила будет сохраняться весь промежуток времени. Действительно, идеальная струбцина так и должна себя вести: затянутая — не ослаблять своего воздействия, пока ее не демонтируют.
А вот как обстоят дела на практике, мы решили выяснить в опыте по определению так называемой релаксационной стойкости струбцин. Испытания проводили с помощью высокоточного динамометра. С максимально возможным усилием (без вспомогательных приспособлений) его зажимали в струбцине, после чего в течение суток наблюдали за показаниями прибора.
Так как решено было не задавать единую начальную нагрузку, то для более справедливого сравнения мы, кроме абсолютных величин, вычисляли еще силу затяжки в процентах от начального значения. Полученные данные занесены втаблицу 4. Причины различий в релаксационной стойкости объясняются в первую очередь разными свойствами материалов силовых деталей.
7. Оценка величины разрушающей нагрузки и уровня напряжений. Тест на разрушение мы проводили в последнюю очередь. Прочность струбцины — важнейший показатель, поэтому, конечно же, надо было выяснить, какую нагрузку изделия способны выдержать, сохраняя рабочие качества. Не стоит переоценивать полученные сравнительные результаты и при выборе www.postroil.com для мастерской ориентироваться именно на них.
В большинстве случаев развить нагрузки, которые мы передавали на детали испытательной машиной, пользователям не удастся (если они, конечно, будут соблюдать требования производителя — не дополнять рукоятки самодельными рычагами). Намного интереснее изучить соотношение максимально развиваемой нагрузки (опыт 5) с ее разрушающим значением (опыт 7) и понять, с каким запасом прочности будет работать струбцина.
Эксперименты проводили на универсальной испытательной машине 1958710, смонтировав на ней спецприспособления (две рамки). На рамки устанавливали струбцины. Все образцы, за исключением G-образных, раскрывали на 150 мм. После чего проводили нагружение «до последнего».
Некоторые образцы выходили из строя с наглядными поломками, например, корпуса или поперечины. Если видимого разрушения не происходило, его констатировали, исходя из соображений, что материал должен работать в пределах упругих деформаций, то есть возвращаться к первоначальному положению при снятии нагрузки. Нагрузку, вызывающую пластические деформации (начало необратимого изгиба, не всегда заметное на глаз), принимали за разрушающую.
Во время опыта линейные деформации измеряли тензометром Гугенбергера (механического типа) с базой измерения 20 мм и чувствительностью 1 мкм, прикрепляя прибор к штанге струбцины. Сохранение линейной зависимости между силами и www.postroil.com подтверждало работу материала в зоне упругости.
Результаты испытаний позволили констатировать высокое качество практически всех струбцин. Напряжения в деталях достигали высокого уровня, что говорит об отличных характеристиках используемых материалов.
Экспериментальные данные приведены в таблице 3. Кроме разрушающей силы, также показаны предельные замеренные напряжения СТ в материалах (перед разрушением) и значения сил Fi, при которых проводилось их вычисление. Причины разрушения струбцин различны: недопустимая пластическая деформация штанги или другого элемента (поперечины), разрыв поперечины, разрыв корпуса.
Возможно вам требуется www.elsoservice.ru для вашего загородного дома, тогда рекомендую компанию по установке водонагревательной техники www.elsoservice.ru.
