4.6.1.5 Клиноплунжерные механизмы

Они бывают с одним, двумя или большим числом плунжеров. Одно- и двухплунжерные механизмы применяют как зажимные; многоплунжерные используют как самоцентрирующие механизмы.

Расчет силы зажима в одноплунжерных механизмах.

Существуют две основные принципиальные схемы одноплунжерных механизмов:

а) с консольным плунжером (рис. 4.77,а);

б) с двухопорным плунжером (рис. 4.78,а).

Для получения расчетных формул рассмотрим равновесие клина и плунжера каждого механизма в отдельности.

В конструкции а) клин представляет собой плоский односкосый клин, формула для его расчета получена ранее

Рассмотрим равновесие плунжера 2 (рис. 4.77,б).

Консольный плунжер под действием силы Р перекашивается в пределах зазора в направляющих. В результате давление плунжера на направляющие распределяется по закону треугольника. Равнодействующие этих давлений N удалены от вершины прямого угла на 1/3 катета, то есть расстояние между силами N равно 2/3а.

а) б)

Рис. 4.77. Схема клиноплунжерного механизма с консольным плунжером.

При условии равновесия плунжера сумма моментов сил Р и N относительно точки О равна 0:

; (3)

Откуда

Для зажима заготовки плунжер перемещается вверх, при этом силы N вызывают силы трения F₃, которые препятствуют перемещению плунжера:

F₃=N tgφ₃;

Подставив сюда N из (4), имеем:

; (5)

Возьмем сумму проекций всех сил на вертикальную ось:

- W - 2F₃ + W`=0; (6)

и подставим сюда значение F₃

откуда

; (7)

Приравняем между собой выражения для W` из уравнений (1) и (7)

откуда

(8)

а) б)

Рис. 4.78. Схема клиноплунжерного механизма с двухопорным плунжером.

При применении двухопорного плунжера плунжер под действием силы Р не перекашивается, а прижимается к одной стороне направляющих (рис. 4.78,б). При его перемещении будет возникать сила трения F₃=N tgφ₃ и условия равновесия плунжера можно записать:

-W+W`- 2F₃=0;

-W+W`-P tgφ₃=0; (9)

Подставив P из (2), имеем:

- W+W`-W`tg(α+φ₁) tgφ₃=0 (10)

откуда:

; (11)

Приравнивая выражения (1) и (11), получим:

W=Q . (12)

В формулах (8) и (12) дроби в правой части представляют собой передаточные отношения i рассматриваемых механизмов.

Для уменьшения потерь на трение клиноплунжерные механизмы, также как и механизмы с односкосым клином, выполняются с роликами (одним или двумя), что приводит к замене трения скольжения трением качения.

4.6.1.6 Эксцентриковые зажимы

Они являются самыми быстродействующими из всех ручных зажимных механизмов. По быстродействию они сравнимы с пневмозажимами. Эксцентрики работают по принципу клина.

Применяются две конструктивных разновидности эксцентриков – круговые и криволинейные. Круговые эксцентрики представляют собой диск или валик со смещённой осью вращения. Они получили наибольшее распространение, так как просты в изготовлении. У криволинейных эксцентриков профиль очерчен по архимедовой или логарифмической спирали.

Эксцентрики рекомендуются изготавливать из стали 20Х с цементацией рабочей поверхности на глубину 0,8…1,2 мм и закалкой HRC 55…60.

Недостатки эксцентриковых зажимов:

- Малая величина рабочего хода, ограниченная величиной эксцентриситета.

- Непостоянство силы зажима в партии заготовок при закреплении круговым эксцентриком.

- Повышенная утомляемость рабочего, обусловленная свойством.

- Неприменимость при наличии ударной работы или работе с вибрациями из-за опасности самооткрепления.

Несмотря на эти недостатки, эксцентриковые зажимы широко применяются в приспособлениях, особенно для мелкосерийного и серийного производства. Это объясняется простотой конструкции, невысокой стоимостью изготовления и высокой их производительностью.

Непостоянство силы зажима кругового эксцентрика связано с неравномерностью угла подъёма криволинейного клина. Круговой эксцентрик удовлетворительно зажимает заготовку при рабочих углах поворота β=30…130 . Даже при таких углах поворота сила зажима колеблется по величине на 20…25%.

Практикой установлено, что хорошо работают эксцентрики, у которых R/е 7. Они обеспечивают достаточный ход при угле поворота β в пределах 135 и обеспечивают самоторможение эксцентрика.

Криволинейные эксцентрики обеспечивают постоянство силы зажима, так как угол подъёма у них постоянный. Но эти эксцентрики сложны в изготовлении и поэтому применение их ограничено.