5.1 Методика расчета сил зажима.
Расчет сил зажима сводится к решению задачи статики на равновесие твёрдого тела под действием внешних сил.
Исходные данные для расчета сил зажима являются:
- схемы базирования детали;
- направление, величина, и место приложения сил, возникающих при измерении;
- схема закрепления заготовки.
Величина силы зажима зависит от её направления, но при выборе направления следует учитывать:
1. Сила должна быть направлена перпендикулярно поверхности установочных элементов для обеспечения контакта.
2. направлена на тот установочный элемент, с которым заготовка имеет больший контакт.
3. Направление должно совпадать с направлением веса и силы резания (если контроль в процессе обработки).
На практике такого совпадения 1,2,3 достичь трудно. При автоматическом контроле выбору рационального направления силы зажима способствует введение упоров в силовую схему. Упоры воспринимают действующие на заготовку силы и позволяют уменьшить силу зажима.
Рис 5.1. Выбор места приложения силы зажима.
При выборе места приложения силы зажима следуют определенным правилам:
- сила не должна опрокидывать или сдвигать заготовку, и направлена перпендикулярно к опорным элементам;
- сила зажима не должна создавать изгибающего момента, во избежание деформаций детали и появления погрешности закрепления;
- точка приложения силы должна быть расположена ближе к месту обработки, в особенности для нескольких заготовок;
5.2. Расчет сил зажима при различных схемах установки.
Сила зажима предотвращающая поступательное перемещение детали. Для представленных схем (рис 5.2). Условия равновесия детали с учетом запаса записано уравнениями 5.1, 5.2, 5.3.
а) б)
(5.1)
(5.2)
в)
(5.3)
Рис 5.2. Схемы закрепления деталей.
Где:
коэффициенты
трения,
необходимая
величина силы зажима,
сдвигающая
сила.
Сила зажима, предотвращающая провертывание
заготовки под действием момента
в 3х-кулачковом патроне
(5.4)
Если поставить упор в 3х-кулачковом
патроне, то появляется дополнительная
сила трения от упоров
Заготовка центрирована на оправке и удерживается от проворота на кольцевой площадке бурта при равномерном распределении силы по кольцевой площадке:
(5.6)
откуда
(5.6)
Заготовка закреплена в призме с углом в α:
(5.7)
где
5.3. Выбор зажимных механизмов.
При конструировании измерительных
устройств всегда возникает задача по
известной силе зажима
установить тип и основные размеры
зажимного устройства и определить силу,
развиваемую приводом.
5.3.1. Винтовые механизмы.
Винтовые механизмы используют как для непосредственного зажима, так и в сочетании с другими механизмами. Винтовые механизмы предназначены для преобразования вращательного движения (винта или гайки) в поступательное перемещение со значительным уменьшением скорости. Большая плавность и точность хода, больше i - самоторможение перед увеличением усилия, но низкий К.П.Д.
Перемещение винта и (гайки) одно- и многозаходные:
;
(5.8)
где
число
заходов резьбы;
перемещение
винта;
шаг
резьбы;
угол
поворота.
Винтовые механизмы точного перемещения имеют большое применение в точных приборах благодаря большому соотношению поворота винта к поступательному перемещению и возможности перемещения высокой точности при сравнительно простой конструкции и < КПД.
Для точных винтовых пар применяют:
1. Метрическую
2. Трапецеидальную
3. Прямоугольную резьбы с > числом заходов.
При работе с небольшой нагрузкой, малым шагом, когда не играет роли – применяется метрическая резьба (например, микрометр).
При работе с большими нагрузками применяют трапецеидальную резьбу, т.к. трение уменьшается с уменьшением угла профиля.
В зависимости от характера движения винта, механизмы подразделяют на 4 группы:
I – Вращается гайка II – Вращается винт III – Неподвижный винт
IV – Неподвижная гайка
По назначению винтовые механизмы подразделены
а). Силовые – прочные;
б). Кинематические – точные
Применяют резьбы различных видов с различными шагами.