4.6.1.9 Расчет механизма с торцовым кулачком (винтовым клином)

На рисунке 4.81 представлена схема сил, действующих в механизме с торцовым кулачком. Такой механизм представляет собой комбинированный зажим, состоящий из рычажного с осью поворота ОО и плечами r_ср и (l+r) и клинового с углом подъема α.

Рис. 4.81. Схема сил в механизме с торцовым кулачком.

Передаточное отношение i комбинированного механизма есть произведение передаточных отношений, входящих в него простых механизмов. Поэтому сила W, развиваемая таким механизмом, определяется по формуле:

;

где – передаточное отношение рычага;

- передаточное отношение плоского односкосого клина (φ₁ и φ₂ – углы трения скольжения в зонах контакта клина 1 с рычагом 2 и опорной шайбой 3, соответственно) .

Таким образом

4.6.1.10 Рычажные зажимы

Рычажные механизмы используются в виде двуплечего рычага в сочетании с различными силовыми источниками. При помощи рычага можно изменять величину и направление зажимной силы, а также осуществлять одновременное закрепление заготовки в двух местах.

Конструктивных разновидностей рычажных зажимов много, однако все они сводятся к трем принципиальным силовым схемам, приведенным на рисунке 4.82.

Рис. 4.82. Схемы рычажных механизмов.

На данном рисунке приведены формулы расчета идеальных механизмов (без учета сил трения).

Анализ схем и формул показывает, что наибольший выигрыш в силе (наибольшее передаточное отношение) дает третья схема, однако в конструктивном отношении она громоздка, так как требует большого рабочего хода силового источника, а в эксплуатации неудобна, так как усложняет загрузку заготовки под рычаг. Вторая схема применяется в тех случаях, когда требуется изменить направление исходной силы. Первая схема дает наиболее компактную конструкцию, однако передаточное отношение ее всегда меньше единицы.

Рассмотрим пример расчета силы зажима рычагом с учетом сил трения. Схема сил, действующих на рычаг, приведена на рисунке 4.83.

Рис. 4.83. Схема сил, действующих на рычаг.

При закреплении рычагом возникают силы трения F₁ и F₂ на поверхностях контакта рычага со штоком привода и заготовкой. В цапфе рычага возникает реакция S, создающая на плече ρ=r f момент трения. Угол отклонения силы S φ_ср с достаточной точностью можно принять равным среднему значению между φ₁ и φ₂:

;

Величину силы S можно принять равной сумме Т₁ и Т₂:

; (1)

Из условия равновесия рычага имеем:

; (2)

где ; ; (3)

Подставим в (2) значение из (1) и (3):

;

Откуда:

. (4)

В формуле (4) дробь в правой части представляет передаточное отношение рычага с учетом потерь на трение. Как показали исследования, потери на трение в рычаге колеблются в зависимости от диаметра цапфы оси качания от 1,5 до 6%. Поэтому в практике для расчетов пользуются формулой:

; (5)

где ŋ=0,94…0,98 = КПД рычага.