پین چیست؟ (بررسی ۱۳ مورد از انواع آن)

در دنیای پر از جزئیات مهندسی، پین به عنوان یک عنصر کلیدی در طراحی و ساخت سازه‌ها و ماشین‌آلات، نقش بسزایی ایفا می‌کند.

این ابزار ساده اما کارآمد، به عنوان یک اتصال‌دهنده و نگهدارنده در سیستم‌های مختلف، از تجهیزات صنعتی گرفته تا لوازم خانگی، به کار می‌رود.

در این مقاله، به بررسی انواع مختلف پین‌های مکانیکی، کاربردهای آن‌ها و مزایای استفاده از این ابزار در بهبود عملکرد و دوام سازه‌ها خواهیم پرداخت.

با ما همراه باشید تا به دنیای شگفت‌انگیز پین‌های مکانیکی و تأثیر آن‌ها در صنعت و زندگی روزمره بپردازیم.

1# پین چیست؟

انواع مختلفی از اتصال دهنده‌ها وجود دارند که به آنها پین گفته می‌شود.

پین‌ها یک اتصال دهنده مکانیکی بدون رزوه هستند که برای وارد شدن از طریق منافذ از پیش ساخته شده طراحی شده اند و تقریباً استوانه ای هستند.

این تجهیزات به صورت گسترده‌ای در ماشین آلات تولیدی و سایر کارخانه‌ها استفاده می‌شوند، به ویژه برای ثابت کردن قرقره‌ها به شفت.

پین‌ها دارای انواع مختلفی هستند که گاهی ممکن است کاربر را گیج کنند.

بسیاری از انواع پین‌ها صرفاً به اصطکاک این شفت در داخل سوراخ متکی هستند تا به گونه‌ای ایمن در جای خود باقی بمانند.

پین‌ها برای چسباندن عناصر تکیه‌گاه محور به شفت استفاده می‌شوند.

این وسیله در مواردی از حرکت محوری که ممکن است ناشی از بار رانش باشد، جلوگیری می‌کند و در عین حال انتقال گشتاور را امکان ‌پذیر می‌کند.

ساده‌ترین نوع پین‌، پین استرایت است که مقطع دایره‌ای شکل دارد و با قطر و طولی که دارد، مشخص می‌شود.

می‌توان از پین‌ها به روش‌های مختلفی برای تثبیت شفت به عناصر اطراف استفاده کرد.

2# کاربرد پین چیست؟

پین‌ها به دلیل سادگی، قابلیت اطمینان و مقرون به صرفه بودن به صورت گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در ادامه بررسی می‌کنیم که متداول‌ترین کاربردهای پین چیست.

• صنعت خودرو: در صنعت خودرو، پین به صورت گسترده‌ای برای اتصال و بستن قطعاتی مانند موارد زیر استفاده می‌شود:
  • موتورها
  • سیستم‌های تعلیق
  • سیستم‌های ترمز
  • تریم‌های داخلی

پین‌های با استحکام بالا و مقاوم در برابر سایش به بهبود عملکرد و ایمنی کلی خودرو کمک می‌کنند.

• صنعت هوا – فضا: در صنعت هوا- فضا، پین نقش مهمی در مونتاژ ساختار هواپیما، اجزای موتور و سیستم‌های فرود دارند.
  پین‌ها برای اطمینان از قابلیت اطمینان و ایمنی هواپیما باید الزامات کیفیت و دقت را برآورده کنند.
• تجهیزات پزشکی: در زمینه تجهیزات پزشکی، پین معمولاً در اتصال و تثبیت ابزارهای جراحی، ایمپلنت‌ها و دستگاه‌های پزشکی استفاده می‌شود.
  مواد پین با دقت بالا و زیست سازگار (مانند تیتانیوم) قابلیت اطمینان و ایمنی دستگاه‌های پزشکی را فراهم می‌کند.
• الکترونیک و صنعت برق: در صنعت الکترونیک و برق، پین به صورت گسترده‌ای در اتصال و بستِ بردهای مدار، کانکتورها و قطعات الکترونیکی استفاده می‌شود.
  پین‌هایی با رسانایی خوب و مقاوم در برابر خوردگی، پایداری و قابلیت اطمینان در دستگاه‌های الکترونیکی را بهبود می‌بخشند.
• صنعت ساختمان: در صنعت ساختمان، پین معمولاً در اتصال و مونتاژ عناصر سازه ای، خطوط لوله و تجهیزات مکانیکی استفاده می‌شود.
  پین‌های با استحکام بالا و مقاوم در برابر خوردگی به اطمینان از ایمنی و دوام سازه‌های ساختمانی کمک می‌کنند.
• محصولات مصرفی: در زمینه محصولات مصرفی، از پین در اتصال و تثبیت لوازم خانگی، مبلمان و تجهیزات ورزشی استفاده می‌شود.
  پین ساده و با قابلیت نصب آسان، کارایی مونتاژ محصول و تجربه کاربر را بهبود می‌بخشد.

3# نحوه کارکرد پین چیست؟

برای وارد کردن یک پین، منفذی با همان قطر اسمی در شفت و عناصر اطراف ایجاد می‌شود، سپس پین به صورت محکم (معمولاً تحت نوعی از تداخل مناسب) از طریق دو منفذ وارد می‌شود.

با این حال، سوراخ کردن یک منفذ شعاعی از طریق چرخ دنده یا قرقره امکان پذیر نخواهد بود و چرخ دنده یا قرقره باید یک هاب داشته باشند که پین ​​در آن وارد شود.

در غیر این صورت، ممکن است از هاب خارجی استفاده شود.

پین‌ها نه تنها برای اتصال شفت‌ها به اجزای اطراف استفاده می‌شوند؛ بلکه برای کاربردهای دیگر نیز به کار می‌روند. (مانند قرار دادن دقیق قطعات در حین مونتاژ، ایجاد اتصالات چرخشی بین اتصالات و مواردی از این قبیل)

4# انواع پین

بعد از اینکه متوجه شدیم پین چیست و چه کاربردهایی دارد، بهتر است با انواع کاربردی آن آشنا شویم.

انواع مختلفی از پین‌ها وجود دارند که برای نگه داشتن آنها در یک منفذ به اصطکاک متکی هستند.

آنها را می‌توان از پین‌های رولپلاک کاملاً جامد تا رول پین‌های بسیار سازگارتر در نظر گرفت.

هرچه پین ​​محکم‌‌تر باشد، می‌تواند قطعات را با دقت بیشتری به یکدیگر متصل کرده و نیروی برشی بیشتری را تحمل کند.

یک پین جامد ممکن است، بتواند اتصال ایمنی را ایجاد کرده، مشروط بر این که قطعاتی در آن نصب شود که منافذی با ابعاد مناسب داشته و به اندازه کافی قوی باشند تا بتوانند در برابر نیروی وارد شده مقاومت کنند.

برعکس، یک پین که خاصیت انطباق پذیری دارد، به منظور وارد کردن آسان‌تر، تحمل تغییرات ابعادی در اندازه منافذ و کاهش بار خستگی، بین اجزای متصل به هم، استفاده می‌شود.

در ادامه مقاله پین چیست با انواع پین مورد استفاده در اتصالات مکانیکی آشنا خواهیم شد.

1-4# پین رولپلاک

محکم‌ترین نوع پین، پین رولپلاکی است.

این نوع پین، به شکلِ یک استوانه جامد از مواد است.

تغییر شکل الاستیک پین و منفذ منجر به اعمال نیروی نرمال سطح شعاعی می‌شود که سبب ایجاد اصطکاک می‌شود؛ این امر سبب خواهد شد تا پین ​​ در جای خود به محکمی نگه داشته شود.

بیشتر پین‌های رولپلاک در هر انتها، پخ می‌شوند تا به جایگذاری بهتر کمک کنند.

با این حال، از آنجایی که انطباق کمی دارند، پین‌های رولپلاک معمولاً به منافذ دقیقی نیاز دارند که به خوبی تراز شده باشند.

این نوع پین، دقیق ترین مکان را برای منافذی که دارای مراکز یکسانی در جگ‌ها و ماشین آلات هستند به شکلی دقیق فراهم می‌کند.

همچنین قادر به انتقال بالاترین نیروهای برشی است.

2-4# پین موازی چیست؟

پین‌های موازی، قسمت‌هایی از مجموعه را با اصطکاک، متصل به یکدیگر نگه می‌دارند.

آنها همچنین ممکن است به عنوان پین مکان استفاده شوند.

این پین‌ها در صنایع خودروسازی، هوافضا و همچنین در ساخت مبلمان رایج هستند و استفاده می‌شوند.

3-4# پین فنری چیست؟

پین‌های فنری که به رول پین نیز معروف هستند به گونه قابل توجهی سازگارتر از پین‌های شیاردار هستند.

آنها از یک ورق نازک مواد، معمولاً فولاد، به صورت یک پوسته استوانه‌ای با قطر بیرونی پین ساخته می‌شوند.

این تغییر، شکل الاستیک را در طیف وسیعی از قطر منفذ ممکن می‌کند.

بنابراین، آنها را می‌توان به راحتی در منافذ قرار داد و معمولاً دارای انتهای پخ دار هستند تا کار را آسان تر کنند.

پین‌های فنری منبسط می‌شوند و در برابر دیواره سوراخ‌ها کشش ایجاد می‌کنند.

هنگامی که پین ​‌های فنری از طریق دو یا چند شیء وارد می‌شوند، موقعیت نسبی این اشیا را به گونه ای ثابت نگه می‌دارند.

این پین‌های توزیع ‌کننده تنش به‌ عنوان رولپلاک، فاصله ‌گیر و پین‌های تخته‌ای همراه با بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده می‌شوند.

دو نوع فنر پین یا رول پین وجود دارد که در ادامه با آنها آشنا خواهیم شد.

1) پین‌های شکاف دار

این نوع از پین، دارای مواد ورق با کمتر از یک دور سیم پیچی است و شکافی در طول ابزاری که پین ​​می‌تواند در آن فشرده شود، باقی می‌گذارد.

آنها معمولاً برای کاربردهای سبک یا جاهایی که به مکان کمی دقیق تر و سفت تری نیاز است، استفاده می‌شوند.

2) رول پین‌های سیم پیچ

رول پین سیم پیچ یا مارپیچ، مواد ورق را با بیش از یک دور کامل، معمولاً در حدود دو دور کامل پیچیده، به گونه ای که ورق به سمت مرکز می‌پیچد.

این امر سبب می‌شود که آنها از مواد نازک تر و انعطاف پذیرتر ساخته شوند و در عین حال استحکام کلی بیشتری به دست آورند.

این بدان معنا است که این نوع پین می‌تواند نیروی برشی بیشتری را نسبت به پین ​​شکاف دار تحمل کند و در عین حال انعطاف پذیرتر باشد.

افزایش انعطاف پذیری به کاهش غلظت استرس و بارگذاری چرخه ای کمک می‌کند که می‌تواند منجر به ایجاد ناهمواری، به ویژه در اطراف لبه‌های یک منفذ شود.

بنابراین پین‌های سیم پیچی برای کاربردهای سنگین مناسب هستند.

به عنوان مثال، از آنها برای پین اتصالات روی تجهیزات زمینی استفاده می‌شود.

4-4# پین مخروطی چیست؟

پین مخروطی یک اتصال دهنده است که در مهندسی مکانیک استفاده می‌شود.

آنها میله‌های فولادی ای هستند که یک انتهای آن کمی بیشتر از دیگری قطر دارد و به منظور محکم کردن دو قطعه به یکدیگر استفاده می‌شود، معمولاً قطر انتهایی کوچک رو به زمین و انتهای بزرگتر به سمت بالا ساخته می‌شود.

5-4# پین‌های شیاردار

یک پین شیاردار نیز یک پین جامد و شبیه به یک سنجاق رولپلاک است.

با این حال، یک پین شیاردار دارای سه شیار است که در تمام یا بخشی از طول آن جا به جا شده است.

از آنجایی که شیارها به یکدیگر متصل می‌شوند، مواد جابه‌جا شده، قطر پین را در طول شیارها افزایش می‌دهد.

هنگامی که پین ​​همراه با فشار وارد منفذ می‌شود، شیارها بسته می‌شود که به پین‌های شیاردار، انعطاف پذیری قابل توجه بیشتری نسبت به پین‌های رولپلاکی می‌دهد و امکان وارد شدن به منافذی را می‌دهد که تحمل چندانی ندارند.

آنها اغلب می‌توانند در منافذ حفر شده ساده با انحرافات در قطر قرار داده شوند که برای پین‌های رولپلاک مناسب نیستند.

همچنین، اغلب امکان حذف و استفاده مجدد از این نوع پین وجود دارد.

این پین‌ها معمولاً در منافذ تداخلی استفاده می‌شوند تا اتصالات نیمه ‌دائمی و قوی ای ایجاد کنند که در برابر لرزش‌ها مقاوم و مستحکم هستند.

آنها تقریباً به اندازه پین‌های رولپلاک قوی هستند.

سه شیار در فواصل مساوی در اطراف محیط پین وجود دارد و بخش‌های پیلوت صاف در انتهای آن، قبل از شروع شیارها، وجود دارد تا قبل از وارد کردن پین به منفذ، تراز کردن را ممکن سازد.

شیارها ممکن است، دارای اضلاع موازی یا مخروطی باشند و با شیارهای موازی تناسب محکم تری را فراهم کنند که به نیروهای وارد کننده بیشتری نیاز خواهند داشت؛ اما در این حالت، پین‌ها، بهتر می‌تواند در برابر لرزش‌ها مقاومت کنند و در موقعیت خود، ثابت بماند.

پین‌های جامد با شیارهایی تولید می‌شوند که در فلز با دیواره‌های منفذ، هنگام وارد شدن پین تداخل پیدا می‌کنند.

پین‌های شیاردار را می‌توان در بسیاری از کاربردها استفاده کرد.

1) پین‌های شیاردار نیم قد

این نوع از پین‌ها، فقط در قسمتی از طول خود شیار دارند.

این ویژگی به پین‌ها این امکان را می‌دهد تا در امتداد بخشی از طول خود چنگ بزنند در حالی که یک سنجاق صاف در امتداد قسمت دیگر ایجاد می‌کنند.

قطعات ممکن است با یک قطر منفرد سوراخ شوند و پین شیاردار از میان اجزا وارد شود.

پین به گونه‌ای محکم در یک جزء قرار خواهد گرفت در حالی که به جز دیگرء اجازه می‌دهد به صورت آزادانه بچرخد.

6-4# پین کوتر

پین کاتر (Cotter Pin) یک نوع پین مکانیکی است که به طور خاص برای اتصال و نگهداری اجزای مختلف در مکانیک و مهندسی استفاده می‌شود.

این پین‌ها معمولاً برای تأمین اتصال ایمن و قابل اعتماد در مکانیزم‌ها و تجهیزات مختلف طراحی شده‌اند.

پین کاتر معمولاً دارای نوک تیز یا بریدگی‌هایی است که به آن اجازه می‌دهد به راحتی در مواد مختلف وارد شود و اتصال محکمی ایجاد کند.

این پین‌ها معمولاً از مواد مقاوم مانند فولاد ساخته می‌شوند که باعث افزایش استحکام و طول عمر آن‌ها می‌شود.

پین کاتر می‌تواند برای اتصالات موقت یا قابل جداسازی استفاده شود، به‌طوری‌که بتوان به راحتی آن را باز کرد و دوباره نصب کرد.

این نوع پین در صنایع مختلفی از جمله خودروسازی، ساخت و ساز و صنایع ماشین‌آلات به کار می‌رود.

پین کاتر معمولاً در محل‌های خاصی قرار می‌گیرد و با وارد کردن آن به داخل سوراخ‌ها یا شیارهای طراحی شده، اجزای مختلف را به هم متصل می‌کند.

7-4# گیره R

نوعی پین است که از یک ماده فنری تولید شده که به راحتی با دست وارد منفذ می‌شود.

این پین دو سر دارد که یکی مستقیم است و قرار است از طریق منفذی در شفت وارد شود و انتهای دیگر منحنی شکل است، به گونه ای که می‌تواند به سمت بیرون، تغییر شکل دهد تا در اطراف شفت قرار بگیرد؛ زیرا انتهای دیگر در منفذ مورد نظر قرار خواهد گرفت.

سپس به دور شفت چسبیده و با وجود لرزش‌های زیادی که ممکن است وجود داشته باشد، در جای خود باقی می‌ماند.

این امر، امکان مونتاژ و جداسازی سریع و مکرر با دست و بدون هیچ ابزاری را فراهم می‌کند.

8-4# پین اسپلیت

از یک ماده چکش خور به شکل نیم دایره تولید می‌شود.

این نوع از پین به سمت عقب خم می‌شود به گونه ای که دو انتها آن با یکدیگر یک نیم رخ تقریباً دایره ای تشکیل دهند.

انتهای خم شده به یک سر دایره ای بزرگ تبدیل خواهد شد.

در انتهای دیگر، می‌توان ابتدا دو بند را از طریق یک منفذ وارد کرد و سپس برای جلوگیری از بیرون آمدن پین، آن را خم کرد.

9-4# پین لینچ چیست؟

پین لینچ در کاربردهای مشابه با گیره‌های R استفاده می‌شود؛ اما از یک حلقه فنری متصل به یک پین استفاده می‌کند.

در حالی که یک گیره R را می‌توان در هر موقعیتی در امتداد یک شفت استفاده کرد، یک پین لنچ را می‌توان فقط در انتهای آن استفاده کرد، به عنوان مثال، برای نگه داشتن چرخ روی یک محور.

10-4# پین قفل سیم

پین‌های قفل سیمی، پین‌های باریکی هستند که از سیم ساخته شده‌اند و معمولاً برای قفل کردن یا بستن قطعات کوچکتر استفاده می‌شوند.

این نوع از پین‌ها را می‌توان با خم شدن یا چرخاندن قفل کرد که انعطاف پذیری و سازگاری بالایی را ارائه می‌دهد.

11-4# پین‌های L-Handle

پین‌های L-handle پین‌هایی با دسته ای L شکل هستند که برای کار دستی مناسب هستند.

آنها معمولاً در مواردی استفاده می‌شوند که نیاز به جایگذاری و حذف مکرر دارند، همانند تغییر قالب یا تنظیمات تجهیزات.

12-4# پین اسپرینگ پلانچر (Spring Plungers)

پین‌های فنری یا اسپرینگ پلانچر، پین‌های پیستونی با فنر داخلی هستند.

هنگامی که نیروی خارجی بر آنها اعمال شود، فنر پیستون را به بیرون هل می‌دهد تا قطعات را قفل یا ثابت کند.

این طراحی در برنامه‌هایی که نیاز به قفل یا باز کردن خودکار دارند، بسیار کارا و مفید هستند.

13-4# پین‌های فنری جمع شونده

پین‌های فنری جمع‌ شونده، پین‌های فنری هستند که می‌توانند جمع شوند، معمولاً در مواردی استفاده می‌شوند که نیاز به طول قابل تنظیم یا سازگاری با قطر منافذ مختلف دارند.

این نوع از پین‌ها، نیازهای مختلف اتصال را از طریق مکانیزم جمع شوندگی خود برآورده می‌کنند و انعطاف پذیری و سازگاری اتصال را افزایش می‌دهند.

5# مزایای استفاده از پین چیست؟

در این بخش قصد داریم بررسی کنیم که مهم‌ترین مزایای استفاده از پین چیست و چرا این تجهیز به ظاهر ساده در صنعت کاربردهای فراوانی دارد.

پین‌ها، مزایای قابل توجهی در کاربردهای اتصال و بست دارند که آنها را در بسیاری از کاربردهای صنعتی به انتخاب ارجحی تبدیل می‌کند و عبارت اند از:

• ماندگاری: پین‌ها، معمولاً دارای استحکام و مقاومت بالایی در برابر سایش هستند، اتصالات پایدار را در محیط‌ های کاری سخت حفظ کرده و طول عمر تجهیزات را افزایش می‌دهند.
• جهانی بودن: پین یکی از رایج ترین قطعات در اتصالات مکانیکی است که به صورت گسترده ای در صنایع و زمینه‌های مختلف استفاده می‌شود.
  طراحی ساده و عملکرد قابل اعتماد آنها نیازهای مختلف اتصالات مکانیکی را برآورده می‌کند.
• سهولت نصب: اکثر پین‌ها با ساختارهایی که دارای قابلیت نصب و جداسازی آسان است، طراحی شده‌اند، همانند پین‌های L و مکانیسم‌های پین فنری که فرآیند نصب و تعویض را ساده می‌کند.
• مقرون به صرفه بودن: در مقایسه با برخی از کانکتورهای پیچیده، پین‌ها هزینه تولید نسبتاً پایینی دارند و تولید انبوه آنها آسان است که آنها را به یک راه حل اتصال مکانیکی مقرون به صرفه تبدیل کرده است.
• ایمنی و قابلیت تنظیم: برخی از پین‌های طراحی شده با ویژگی‌های خاص (مانند پین‌های فنری و پین‌های قابل تنظیم) عملکردهای قفل یا تنظیم خودکار دارند، اتصالات پایدار را در محیط‌های لرزان یا ضربه حفظ می‌کنند و اجازه می‌دهند تا تنظیمات لازم به منظور انطباق با شرایط مختلف نصب ایجاد شود.