너클 조인트: 정의, 어셈블리 및 적용

너클 조인트란?

너클 조인트는 인장 하중을 받는 두 개의 로드를 연결하는 데 사용되는 기계적 조인트입니다. 약간의 유연성이나 각도 운동이 필요할 때 필요합니다. 항상 축 방향 또는 선형 하중 작용선이 있습니다.
너클 조인트 어셈블리는 다음과 같은 주요 구성 요소로 구성됩니다.
▷ 싱글아이
▷ 더블 아이 또는 포크
▷ 너클 핀
막대의 한쪽 끝에는 단일 눈이 형성되고 막대의 다른 끝에는 이중 눈이 형성됩니다. 단안과 쌍안 모두 눈을 통해 삽입된 너클 핀으로 연결됩니다. 너클 핀은 한쪽 끝에 머리가 있고 다른 쪽 끝에는 테이퍼 핀 또는 분할 핀이 있습니다.
그립을 위해 세 개의 구멍은 모두 동심원이며 조인트를 고정하는 데 핀이 사용됩니다. 이제 두 눈을 떼어낼 때 핀이 두 눈을 함께 고정합니다. 이 경우 조인트의 단단한 막대 부분은 핀이 통과하는 부분보다 훨씬 강합니다.

 

너클 조인트 부품에 사용되는 재료

너클 조인트는 알루미늄, 스테인리스 스틸, 구조용 강철, 마그네슘 및 회주철과 같은 다양한 재료로 만들 수 있으며 알루미늄으로 만든 너클 조인트는 50KN 하중 조건에서 가장 높은 안전 계수를 갖는 것으로 밝혀졌습니다. 따라서 알루미늄으로 만든 너클 조인트는 50KN 하중 조건에 가장 적합합니다.
일부 산업에서 사용되는 너클 조인트는 일반적으로 주철과 스테인리스 강을 조합하여 만듭니다. 최근 수십 년 동안 기술의 급속한 성장으로 인해 재료의 비용과 무게가 감소하여 사고가 감소하고 안전성이 향상되었습니다. 너클 조인트는 주조 또는 가공 또는 단조될 수 있습니다.
테프론은 또한 주철로 대체할 수 있습니다. 최근 연구에 따르면 주철 대신 복합재료를 사용하면 너클 조인트 제작이 간편하고 안전성이 극대화되며 친환경적이라는 장점이 많습니다.

 

너클조인트는 어디에 적용되나요?

다음은 너클 조인트 응용 분야입니다.
▷ 지붕 트러스의 타이로드 조인트 사이의 조인트.
▷ 교량 구조의 조인트 인장 링크.
▷ 지브 크레인의 타이로드 조인트.
▷ 롤러 체인, 자전거 체인, 시계 체인 스트랩의 연결.
▷ 기관차 바퀴 사이의 연결 막대.
▷ 왕복 엔진의 밸브 메커니즘.
▷ 레버의 지점입니다.
▷ 너클 조인트는 트랙터 휠 얼라인먼트 부품에도 사용됩니다.
▷ 자동차에서 너클은 바퀴 조립을 위한 골격을 지지하고 있습니다.
▷ 그것은 플러시 편심 작업 배럴 단계, 측면 드릴링, 우물 바닥으로 재진입, 낚시 등과 같은 경우에 다운 홀 스트링을 사용합니다.
▷ 너클 조인트는 주로 열차의 코치에 조인트하는 데 사용됩니다.
▷ 차량 앞유리 와이퍼에 사용됩니다.
▷ 그것은 또한 로봇 팔 또는 Crain 또는 탱크 등과 같은 Earth Mover에 사용합니다.

 

너클 조인트의 장점

▷ 너클 조인트는 큰 인장 하중을 견딜 수 있습니다.
▷ 기계적 강성이 좋습니다.
▷ 또한 제조 및 설정이 간단합니다.
▷ 쉽게 조립 및 분해할 수 있습니다.
▷ 디자인은 간단하고 쉽습니다.
▷ 더 적은 수의 부품이 더 저렴하고 더 안정적입니다.
▷ 로드 사이의 각도 이동을 허용할 수 있습니다.
▷ 다양한 재료 두께와 인장 강도에서도 높은 반복 정확도.
▷ 충격 충격 감소 및 높은 시스템 강성.
▷ 긴 공구 수명.

 

너클 조인트의 단점

▷ 이 조인트는 큰 압축 하중을 견딜 수 없습니다.
▷ 한 평면에서만 각도 이동을 허용합니다.
▷ 유니버설 조인트만큼 유연하지 않습니다.

 

너클조인트 실패사례

▷ 너클핀의 전단파손(단일전단).
▷ 막대에 대한 핀의 분쇄.
▷ 플랫 엔드 바의 인장 파괴.
▷ 솔리드 로드의 인장 파괴.
▷ 너클 핀의 굽힘.
▷ 너클 핀 싱글 아이 또는 로드 엔드 홀에서의 인장 파괴.
▷ 너클 핀홀(이중 전단)을 넘어 단일 눈 끝의 전단 실패.
▷ 한쪽 눈 끝의 너클 핀홀에서 핀이 구부러지는 것.
▷ 너클 핀홀에서 이중 아이 엔드의 인장 파괴.
▷ 너클 핀홀 너머의 이중 눈 끝의 전단 파손.
▷ 양눈 끝의 너클 핀홀에서 핀의 베어링 파손.

 

너클 조인트의 설계

재질 선정

접합부에 가역응력이 가해지면 발생하는 응력이 반복되어 피로에 의해 접합부가 파손될 수 있다. 따라서 위의 경우에 발생하는 응력을 견딜 수 있는 저탄소강을 고려하여 재료를 선택하고 재료 비용이 범위 내에서 수행됩니다.

재료 속성

따라서 모든 부품의 재료로 C-30을 선택합니다. [힌트: C-15에서 C-45 사이에서 선택할 수 있습니다.]

FOS 선택

조인트는 가역 하중을 받고 피로 파괴를 고려하므로 더 높은 FOS를 선택합니다.

허용응력

최대주응력, 전단응력, 임페리얼 관계

로드 설계

로드가 직접적인 인장 응력을 받는다고 가정합니다 ς = P / π d2
너클 핀의 디자인
한쪽 눈 끝의 디자인
이중 눈 끝의 디자인

기타 치수

핀헤드 직경 및 핀헤드 두께