Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Шкворек сдвига — это механическая деталь, предназначенная для обеспечения определенного результата при приложении заранее заданной силы. Он может служить защитным элементом, рассчитанным на разрушение для защиты других компонентов, или условным оператором, который не позволит механическому устройству работать, пока не будет приложена необходимая сила.
A shear pin is a mechanical detail designed to allow a specific outcome to occur once a predetermined force is applied. It can either function as a safeguard designed to break to protect other parts, or as a conditional operator that will not allow a mechanical device to operate until the correct force is applied.
Как гарантии
В качестве механической предохранительной защиты, штифт сдвига — это защитное устройство, предназначенное для разрушения при механической перегрузке, предотвращая повреждение других, более дорогих или труднозаменяемых деталей. Являясь механической жертвенной частью, он аналогичен электрическому предохранителю. Чаще всего штифты сдвига используются в трансмиссиях, например, в шнеке снегоуборщика или в винтах, прикрепленных к судовым двигателям. Другое применение – в тяговых устройствах для крупногабаритных самолетов. В этих устройствах штифты сдвига часто используются для соединения "головной" части буксировочного стержня – той части, которая крепится к самолету – с основным валом буксировочного стержня. Таким образом, разрушение штифта сдвига физически разъединит самолет и тягач. Конструкция может предусматривать несколько причин разрушения штифта сдвига – вращение буксировочного стержня вокруг своей продольной оси, резкое торможение или ускорение, чрезмерное усилие на рулевое управление и т.д. – все из которых в противном случае могли бы нанести серьезный ущерб самолету.
In the role of a mechanical safeguard, a shear pin is a safety device designed to shear in the case of a mechanical overload, preventing other, more expensive or less easily replaced parts from being damaged. As a mechanical sacrificial part, it is analogous to an electric fuse. They are most commonly used in drive trains, such as a snow blower's auger or the propellers attached to marine engines. Another use is in pushback bars used for large aircraft. In this device, shear pins are frequently used to connect the "head" of the towbar – the portion that attaches to the aircraft – to the main shaft of the towbar. In this way, the failure of the shear pin will physically separate the aircraft and the tractor. The design may be such that the shear pin will have several different causes of failure – towbar rotation about its long axis, sudden braking or acceleration, excessive steering force, etc. – all of which could otherwise be extremely damaging to the aircraft.
Как условные операторы
В качестве условного оператора будет использоваться штифт сдвига, чтобы предотвратить работу механического устройства до выполнения условий эксплуатации. Штифт сдвига обеспечивает чёткий порог силы, необходимой для начала работы. Он очень дешев и прост в производстве, обеспечивая высокую надежность и предсказуемую точность. Он практически не требует обслуживания и может оставаться в готовности к работе в течение многих лет с незначительным снижением надежности. Штифты сдвига полезны только для одного цикла работы, после каждой операции их необходимо заменять. Простым примером является пластиковое или проволочное кольцо, закрепленное на рукоятках обычных огнетушителей. Оно предотвращает случайное срабатывание, позволяя нажать на рукоятку только после приложения значительного начального усилия; обрываясь, оно позволяет впоследствии нажимать на рукоятку легче. Многие конструкции используют преимущество постоянной готовности к работе без обслуживания. Например, гидравлический демпфер, защищающий конструкцию от повреждений при землетрясении, может быть закреплен штифтом сдвига. В нормальных условиях система будет полностью жесткой, но при воздействии силы землетрясения штифт сдвига сломается, и гидравлическая система демпфирования начнет работать. Их высокая надежность и низкая стоимость делают их популярными для использования в оружии. Типичным примером является использование штифтов сдвига во взрывных устройствах. Здесь штифт сдвига может удерживать ударник, предотвращая его удар по капсюлю-детонатору, если не приложено необходимое усилие. Это усилие может быть ускорением при выстреле из гранатомёта. Усилие сломает штифт сдвига, позволяя ударнику двигаться назад на капсюль, который, в свою очередь, воспламенит пиротехнический замедлитель для автоуничтожения. В этом применении штифты сдвига предотвращают удар ударника по капсюлю-детонатору при обращении или случайном падении гранаты. Кроме того, штифты сдвига часто используются в детонаторах противотанковых мин, чтобы предотвратить их срабатывание от гораздо более легких, нецелевых транспортных средств, таких как мотоциклы. Обычно штифт сдвига в противотанковой мине рассчитан на обрыв (и освобождение пружинного ударника) при приложении веса более 1500 килограммов к нажимной плите.
In the role as a conditional operator, a shear pin will be used to prevent a mechanical device from operating before the criteria for operation are met. A shear pin gives a distinct threshold for the force required for operation. It is very cheap and easy to produce delivering a very high reliability and predictable tolerance. They are almost maintenance free and can remain ready for operation for years with little to no decrease in reliability. Shear pins are only useful for a single operating cycle, after each operation they have to be replaced. A very simple example is the plastic or wire loop affixed to the handles of common fire extinguishers. Its presence prevents accidental discharge by only allowing the handle to be depressed once a high amount of initial force is applied; by breaking, it allows the handle to subsequently be depressed more easily. Many designs take advantage of the maintenance free state of constant readiness. For example, a hydraulic damper protecting a structure from earthquake damage could be secured with a shear pin. During normal conditions the system would be completely rigid, but when acted upon by the force of an earthquake the shear pin would break and the hydraulic damping system would operate. Their high reliability and low cost make them very popular for use in weapons. A typical example is using shear pins in an explosive device. A shear pin can here hold a striker pin in place, preventing the striker pin from striking an initiator (primer) unless the correct force is applied. That force can be the acceleration of a rifle grenade being launched. The force would snap the shear pin, allowing the striker pin to move backwards onto a primer, which in turn ignites a pyrotechnic delay composition for auto destruction. In this use shear pins prevent the striker pin from hitting the primer during handling or if the grenade was dropped by accident. Additionally, shear pins are frequently used in anti tank mine fuzes, to prevent them from being triggered by much lighter, non target vehicles such as motorcycles. Typically, the shear pin in an anti tank mine is designed to snap (and release the spring loaded firing pin) when a weight in excess of 1500 kilograms is applied to the pressure plate.
Материал
Клюв сдвига может быть изготовлен из любого материала, хотя металл является наиболее распространенным. При изготовлении металлического изделия для механического применения обычно выбирают сплав и проводят термообработку (закалку), чтобы обеспечить устойчивость конструкции к повреждениям. Этого можно достичь, например, придав материалу высокую степень упругости, чтобы металл, подобно пружине, возвращался к своей первоначальной форме после деформации внешней силой. Однако, ключ сдвига часто подвергают термообработке для придания металлу хрупкости, чтобы он ломался или разрушался, а не изгибался при приложении необходимой силы. Материал ключа сдвига выбирается и обрабатывается таким образом, чтобы он был относительно устойчив к усталости. То есть, при воздействии небольших сил, каждая из которых недостаточна для разрушения ключа, ключ не накапливает повреждения. Если усталость материала ослабит ключ сдвига, он может сломаться под воздействием силы, меньшей, чем исходное пороговое значение, что приведет к непреднамеренному срабатыванию механизма или к поломке предохранительного ключа во время нормальной работы защищаемого оборудования.
A shear pin could potentially be made from any material although metal is the most common. When making a metal object for a mechanical application, an alloy and tempering is usually selected to make the construction resistant to damage. This can for example be achieved by giving the material a high degree of elasticity so that, like a spring, the metal returns to its original shape after being deformed by an external force. A shear pin however is often tempered to make the metal brittle, so that it breaks or shatters rather than bends when the required force is applied. The material of a shear pin is selected and treated so that it is relatively resistant to fatigue. That is, when subjected to small forces, each one insufficient to break the pin, the pin does not retain damage. If material fatigue were to weaken a shear pin, the pin could potentially be broken by a force smaller than the original threshold force causing the mechanism to operate unintentionally, or a safety shear pin to break during normal operation of the machinery it protects.
Строительство
Сам штифт может быть таким же простым, как металлический стержень, вставленный в канал, просверленный в двух движущихся частях, фиксируя их вместе, пока штифт остается целым. Он также может представлять собой простой металлический стержень, вставленный в ступицу и ось; диаметр стержня, сплав и термообработка металла тщательно подбираются таким образом, чтобы штифт срезался только при достижении заранее определенной пороговой силы или ударной нагрузки. Разрезной штифт (контргайка в американской терминологии) также может использоваться в качестве штифта, предназначенного для срезки.
The pin itself may be as simple as a metal rod inserted into a channel drilled through two moving parts, locking them in place as long as the pin is intact. It may also be a plain metal rod inserted through a hub and axle; the diameter of the rod, alloy and tempering of the metal, are all carefully chosen to allow the pin to shear only when the predetermined threshold force or shock is reached. A split pin (cotter pin in American usage) can also be used as a shear pin.