Как правильно подобрать фиксирующие штифты в различных условиях: наличия вибраций и интенсивности применения. Чем обусловлен такой выбор.

    Рассмотрим три типа фиксирующих штифтов – шариковые, с выдвижным стержнем (плунжером) и с прямоугольной «собачкой» при прочих равных условиях, а именно габариты, длины и расчётные нагрузки у всех вариантов одинаковы.

    Вопрос в том, как конструктивные особенности влияю:

• Удобство и скорость установки/извлечения.
• Способность противостоять вибрациям и ударам.
• Поведение при загрязнении, пыли и пр.

1. Шариковые (Ball Lock Pins)

 Cтопорный штифт с выдвижными шариковыми упорами GN 113.7

    При нажатии кнопки шарики утапливаются в корпус штифта (обычно это движение по оси фиксатора, под углом 90° к поверхности отверстия).

    При отпускании кнопки шарики «распираются» пружиной обратно наружу.

Особенности:

• Простота и быстрота. Для установки/снятия достаточно нажать кнопку, вставить штифт в отверстие и отпустить.
• Минимальное совмещение. Шарики «обтекают» кромку отверстия, и небольшой перекос легко компенсируется.
• Наименее склонны повреждают поверхность отверстия при недостаточном нажатии кнопки, перекосе, либо при использовании мягких материалов.
• Склонность к загрязнению. В щелях могут накапливаться грязь, пыль, стружка, что может привести к заеданию фиксирующего элемента.
• Умеренная вибростойкость. При очень больших или ударных вибрациях шарики могут прослабить соединение, а сам стопор может выпасть, при условии расположения не по горизонтали, а под тупым углом, или вертикально вниз.

2. С плунжером (выдвижным стержнем)

Стопрный фиксирующий штифт с выдвижными цилиндрами GN 314

    Принцип действия: при нажатии кнопки цилиндрический плунжер, сидящий соосно центральной оси штифта под 90°, уходит внутрь корпуса.

Отпуская кнопку, мы даём плунжеру выдвинутся наружу и зафиксировать штифт.

Особенности:

• Более плотная посадка, при использовании со втулками с внутренним буртиком, например, GN1140. Плунжер входит в отверстие по всей своей окружности, что даёт обычно меньше люфта.
• Требовательнее к точному совмещению. Если отверстие не совпадает или вводится под нагрузкой, штифт может не войти до конца. При перекосе, в отличие от шариков, плунжер не втянется сам.
• Хорошая вибростойкость. За счёт большего контакта (цилиндр по окружности) плунжер лучше противостоит осевым вибрациям. Но при экстремальных боковых ударах, при зазоре в отверстии, возможен всё же небольшой люфт.
• Умеренная сложность в обслуживании. Конструкция более защищена от попадания пыли и грязи, чем у шарикового варианта, проще в очистке.

3. С «собачкой» (прямоугольной пластиной), которая втягивается под углом

Стальной штифт с осевой фиксацией стопорной собачкой GN 114.7

    Фиксатор имеет прямоугольную пластину («язычок»), которая при нажатии кнопки заходит внутрь корпуса, при этом, движение собачки может идти под диагональным углом отличным от 90° относительно оси.

Когда кнопку отпускают, «собачка» возвращается в исходное положение и происходит зацеп за кромку отверстия.

Особенности:

• Наиболее «жёсткое» сцепление. Прямоугольная пластина фиксируется большей поверхностью, чем шарики. При правильном подборе толщины и длины фиксирующего штифта, такой механизм может быть крайне устойчив к вибрациям и ударным нагрузкам.
• Менее удобно при перекосах. Чтобы вставить штифт в отверстие, нужно полностью нажать кнопку до конца, чтобы пластины полностью зашли в корпус.
• Может быть менее удобен при частом использовании. Если конструкция предусматривает многократно извлечение и вставку, потребуется чуть больше времени, чем с шариковыми упорами или плунжером.
• Хорошая стойкость к загрязнению, но при этом механизм может забиваться, если внутрь попадут крупные частицы, к примеру стружка. Очистить прямоугольную собачку обычно проще, но за счёт угловой траектории может быть риск клина.

Выводы:

• Если требуется максимально быстро и часто вставлять/вынимать штифт, отсутствует вибрация – наиболее подходящие стопорные штифты с шариковыми упорами (Ball Lock).
• Если требуется минимизация люфта и средняя интенсивность использования – плунжер.
• При очень высоких вибрациях, ударных нагрузках и требовании надежной фиксации - собачка.