Träväxel: 9 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:47

Jag har lagt till video av klockan. Jag kommer att jobba med att hugga ut fönster inför klockan. Jag kommer att ladda upp bilder och/eller en video av det när jag är klar. Jag har hållit på med träbearbetning i några år nu. Jag älskar tanken på att kunna göra saker som jag kan använda. För några år sedan stötte jag på en klocka som var gjord av trä. Ansiktet, armarna, ramen och kugghjulen var alla av trä. Det imponerade verkligen på mig, och jag tänkte på det för ett framtida projekt. Jag har bestämt mig för att anta träklockan i denna instruktionsbara och förhoppningsvis dela med mig av vad jag har lärt mig för att hjälpa andra med liknande intressen. Ett av mina mål med detta var att använda vanliga verktyg som är mer allmänt tillgängliga för de flesta. Jag använde inga dyra hårda för att hitta träbearbetningsmaskiner eller dyra mjukvarupaket när jag designade detta. Programvaran som används är antingen öppen källkod eller gratis, och de maskiner som används är några av de vanligaste som de flesta träarbetare skulle ha.

Steg 1: Vad du behöver

Här är en lista över saker du behöver För design: OpenOffice Calc - För beräkning av utväxlingsförhållandena free2Design - För att designa växlarnaGimp- Ändra och redigera bilderBlender - För grova modeller för att se till att det inte finns några störningar mellan växlar och axlar.*Obs - Du kan förmodligen använda Blender för att göra all design, men mina Blender -färdigheter är inte snabba. Det var lättare att rita dem dimensionellt noggranna i ett 2D -paket och importera det till en mixer. För träbearbetning: Scroll SawDrill PressMitre Saw (bord eller bandsåg fungerar också) Hand SawClampsSpray Adhesive (3M Super77)

Steg 2: Hur fungerar det?

Klockan jag har designat är en grundläggande pendelklocka. Dessa har funnits sedan mitten av 1600 -talet. Den använder en vikt som energikälla och en pendel för att reglera hur snabbt denna energi flyr.

Vikten lindas runt en av axlarna. När den dras ner roterar den växlarna så att minut- och timvisarna roterar. Om detta bara var vikten och växlarna, när vikten släpptes, skulle växlarna snurra i några sekunder och vikten skulle träffa golvet. Detta är inte särskilt praktiskt om du inte vill låtsas att du befinner dig i en tidsmaskin. Placering av vikt och sladd är lite kritisk. Du vill ha det längre ner i växeltåget så att du inte slingrar klockan var fjärde timme. En eller två gånger om dagen är inte dåligt. Ju längre ner på växeltåget, desto långsammare kommer det att varva ner. Om den placeras på timvisaren kan du enkelt klara dig med lindning en gång om dagen. Vi behöver något sätt för att låta denna energi fly långsamt. Det är här "flykten" kommer in. Från ordet flykt tillåter det viktenergin att fly långsamt, för att inte använda energin på en gång. Denna flyktmekanism skapar också "Tick Tock" som du hör från klockor. Utrymmet är byggt av flyktutrustningen, flyktspaken och pendeln. Pendeln svänger fram och tillbaka och förflyttar frigöringsspaken in och ut ur utrymningsväxeln, vilket får växeln att sluta snurra. Detta gör att viktenergin kan spridas över en tidsperiod så att du inte slingrar klockan varannan minut.

Steg 3: Pendeln

Pendlar är en intressant mekanism. De är en vikt i slutet av en sträng eller stolpe, med en svängning i motsatt ände av vikten. Perioden för en pendel är den tid det tar att gå från ena sidan till den andra och tillbaka igen. Det fina med pendlar är att denna tid, eller period, inte är beroende av mängden vikt eller ljusbågslängd, det är beroende av pendelns längd. Så, om du hade en 2 fot lång pendel med en vikt på 5 pund, dras åt höger vid 90 grader, skulle det ta lika lång tid att svänga fram och tillbaka som en 2 fot lång pendel med 2 pund vikt dragit till höger vid 30 grader. Vikten i slutet av pendeln påverkar hur många gånger pendeln kommer att svänga. Så pendeln med 5 pund vikt kommer att svänga under en längre tid, än 2 pund vikt. Detta är till hjälp eftersom vi vill hålla pendeln svängande. Du kan dock ha för mycket vikt. Som vi kommer att se nästa hjälper rymningen att ge pendeln ett tryck. Om du har för tung vikt har du inte tillräckligt med energi för att hålla den svängande.

För vår klocka vill vi ha en period på 2 sekunder. På så sätt tar det pendeln 1 sekund att svänga åt sidan. Med varje sväng kommer rymningen att låta rymningsutrustningen vända en tand i taget. Om perioden är 2 sekunder kommer detta i princip att göra utrymningsväxeln till vår andra hand eftersom den roterar en tand varannan sekund. Under en period av 2 sekunder behöver vi ha en längd på 1 meter. Eftersom vår flyktspak kommer att ha 2 tänder, en för att stoppa utrymningsväxeln i varje ände av pendelsvängen, måste vår pendel ha 30 tänder. Det kommer att göra en rotation var 60: e sekund. Många pendelklockor har utrymningsväxeln på den andra handaxeln. Det är vad vi ska göra. När pendeln svänger fram och tillbaka, roterar den flyktspaken in och ut ur utrymningsväxeln. Detta gör att klockväxlarna stannar och börjar rotera varje sekund. Spaken är utformad så att växeln ger den en liten knuff när den rör sig ut från flyktväxeln. Detta tryck är tillräckligt för att hålla pendeln svängande.

Steg 4: Växeltåget

Eftersom utrymningsväxeln roterar var 60: e sekund kan vi låta en annan axel rotera var tredje, 600 sekund. Detta blir vår minutvisare. Sedan kan vi låta en annan axel rotera var 43: e 200: e sekund (12 timmar). Detta blir vår timme. När vi beräknar detta kommer vi att ha en fungerande klocka på papper.

Kalkylbladet visar beräkningarna av de utväxlingsförhållanden som behövs. Jag började med en 3 -axlig minutvisare, men flyttade till en 4 -axel för att hålla storleken på växlarna nere. För att göra en minutvisare behöver du ett utväxlingsförhållande på 60 mellan Escapement -axeln och Minute Hand -axeln. För en timvisare behöver du ett utväxlingsförhållande på 12 från minutvisaren till timvisaren. Kalkylbladet visar formeln och beräkningarna för att få antalet tänder för varje växel. Genom att använda kalkylbladet kunde jag koppla in olika antal tänder för varje växel och drev för att försöka få det utväxlingsförhållande som behövs.

Steg 5: Designa växlarna

Vid utformning av kugghjul finns det många parametrar som kan påverka storleken. Jag tog några av standardvärdena för variablerna när jag gjorde beräkningarna. Jag använde en tryckvinkel på 20 grader och en diametralhöjd på 8. Dessa i kombination med antalet tänder på varje växel kunde jag beräkna stigdiameter, rotdiameter, ytterdiameter och bascirkeldiameter.

Nu när jag har diametrarna på växlarna kan jag börja rita dem. Jag hittade instruktioner om ritväxlar med CAD och följde dem för att rita dessa växlar. Den skrevs av Nick Carter. En länk till hans sida är i det sista steget i referensavsnittet. Free2Design -filen har Gears and Pinions med ett lager som visar linjerna som dras för att skapa tänderna. När jag undersökte klockor stötte jag på Gary's Clocks. Han nämnde att det är stor skillnad på vad du kan rita med CAD och vad du faktiskt kan klippa med en rullsåg. Jag lärde mig detta på det svåra sättet. Att skära slemhinnan mellan tänderna är lite tråkigt. För att försöka påskynda sakerna bestämde jag mig för att lägga till cirklar mellan varje tänder för att borra ut med borrpressen. Det sparade tid att försöka runda ut dalen mellan tänderna, men jag tror att det orsakade några problem med att tänderna gick ihop med varandra. Tillsammans med växlarna finns Escapement och Ratchet Mechanism. Som tidigare nämnts är Escapement en mekanism som gör att energin kan fly långsamt. Detta görs med hjälp av en växel, spak och pendel. Det som inte har pratats om ännu är Ratchet. Vi sa att en vikt lindas runt en axel med snöre, och den släpper långsamt ut för att driva klockan. Vi behöver ett sätt att ställa om det här, eller vrida klockan. Ratchet tillåter oss att göra det. Den sitter löst över axeln på en av växlarna och trycker mot växeln med en stift och spak. När klockan behöver lindas kan spärren vridas moturs utan att flytta växeln. Sedan när vikten drar den medurs igen, hänger den fast på stiftet som är fäst vid växeln och fortsätter att driva klockan.

Steg 6: Klipp av växlarna

Nu är det dags att testa den hårda designprocessen. Klippning av växlarna. Efter att ha skrivit ut ritningarna i full storlek klippte jag ut dem och limmade dem på träet. Ett spraylim fungerar utmärkt. Jag använder 3M Super77, och det torkar ganska snabbt. Åtminstone inom några minuter efter limningen är jag redo att börja klippa utan att det skalar av.

Jag borrar alla hål först. Det är lättare att hantera en bräda i full storlek med borrpressen än att försöka klämma fast ett kugghjul som bara är 1,5 tum i diameter utan att klyva det. Om något går fel har du inte slösat bort all den tiden med att klippa ut det bara för att få brädan uppdelad. Efter att ha borrat hålen skär jag ut kugghjulen runt ytterdiametern, sedan börjar jag klippa tänderna.

Steg 7: Placering av växel

Jag ritade grova kugghjul i Blender med ytterdiameter och stigdiameter för att ta reda på placering i ramen. Detta berättade för mig om jag kommer att ha störningar mellan en växel och en axel, och ge mig en grov uppfattning om var mina axlar ska placeras. Efter att ha skapat en "mall" för var jag ska borra hålen, borrade jag den första som började med Escapement Axle. När det var borrat, skjutade jag kugghjulet på en axel, placerade det i hålet, placerade parningshjulet på en axel och höll det på ungefärlig plats. Jag ändrade sedan placeringen av nästa växel, markerade den och borrade hålet. Sedan skulle jag kontrollera om passformen med båda växlarna på en axelpassning i hålet. Om det passade, skulle jag göra det igen med nästa växel. Detta fortsatte tills alla hål skars och växlarna passade.

Tre axlar kommer att gå hela vägen genom ramen, och tre axlar kommer att ha blinda hål. Jag har nu borrat ena sidan av ramen, men jag behöver en matchande ram. För att få en spegelbild av hålen klippte jag en halv tum lång 1/2 plugg för att placera i varje hål. Jag körde en spik i mitten av varje plugg och klippte av spikens ände med ett par snippor. Jag placerade parningsbrädan ovanpå naglarna och tryckte fast. Detta lämnade en fördjupning där var och en av mitten av hålen skulle borras. Efter att hålen var borrade var det dags att montera klockan.

Steg 8: Montera och avsluta klockan

Jag skjuter kugghjulen på axlarna och placerar dem i sina spår. Placera ansiktet över axlarna och säkra det med 1/4 "pluggarna. Escape Gear och spakarna går på baksidan med pendeln. Jag skapade två fyrkantiga stänger tvärs bak för att hänga den på väggen. Dessa är upphöjda bort från baksidan av klockan med 1/4 "pluggar och låt en plats för att fästa pendeln.

Här är några bilder på den monterade klockan. Jag måste slipa lite här och där och lägga till en finish såväl som siffror, men den är klar för det mesta. Eftersom det här var min första klocka blev jag inte alltför komplicerad och lämnade tim- och minutvisaren på separat axel. För att kombinera dem, som på de flesta klockor, skulle det finnas mer växlar och axlar som glider över en och annan. Det är några saker som jag planerar att förbättra. Först är utseendet. Jag vet att det inte är den mest tilltalande klockan, men jag var mer fokuserad på funktion. Att byta ut frontpanelen mot plexiglas är en idé. Växlarna ser bra ut, och jag skulle vilja visa dem mer. Det andra jag skulle vilja förbättra är mina rullsågskunskaper. Jag klippte MASSOR av växlar som tog sig in i tändlådan.

Steg 9: Slutliga tankar och referenser

Jag gillar alltid att starta projekt som kräver att jag ska forska och lära mig nytt eller förbättra mina färdigheter och förmågor. Jag träffade flera områden med de här projekten. När jag såg min första träklocka för flera år sedan. Jag insåg aldrig att när jag började skapa en skulle jag lära mig så mycket om hur de fungerar. Jag tittar nu på klockor och klockor från ett nytt perspektiv. Jag börjar nu leta efter rymningen och följer växlarna. Som sagt sa jag att jag lärde mig mycket och jag ville dela de platser där jag fick några idéer. Jag tror att de hjälpte mig, och de kanske kan hjälpa andra. Garys träklockor - en mycket hjälpsam webbplats med flera coola mönster som skickats in av olika människor. Hur saker fungerar - en anständig översikt över delarna i en pendel ClockNick Carter - en detaljerad instruktion om hur man ritar växlar i ett CAD -program. Det fina är att det inte är specifikt för något program. Det är generiskt nog för att alla CAD -program kommer att fungera Slutligen skulle arbetet med växlar inte vara komplett utan att använda den praktiska dandy Machinery's Handbook 24: e upplagan. Detta är källan för mina formler och beräkningar.