
Цель: ознакомиться с зажимными механизмами: рычажного, клинового, резьбового и эксцентрикового типа. Рассчитать силу зажима для этих механизмов.
Рычажные механизмы.
Рычажные зажимные устройства (рис. 1) чаще всего применяются в сложных зажимных системах. С помощью рычагов можно изменять значение и направление действия сил, а также закреплять заготовки в двух местах. Рычажные механизмы имеют несложную конструкцию, обеспечивают постоянство усилия зажима, просты и надежны в эксплуатации. Их недостаток — отсутствие самоторможения.
Расчет рычажных
устройств сводится к выявлению
соотношения сил зажима W
и привода Р
.
Для двухплечевого изогнутого рычага
с учетом сил трения его можно найти из
условия (уравнения) равновесия —
равенства нулю суммы моментов относительно
оси вращения О
(рис. 1.а):
где
—
плечи действия сил W,
Рпр
и сил трения
=
,
F2
= Wf
,
мм;
R3—
общая реакция оси (цапфы) рычага,
направленная
из точки О
пересечения
равнодействующих R
и R2
по касательной
к окружности радиусом
и определяемая из силового многоугольника
(рис.1.6);
при равных углах
трения
при
при
при
;
— радиус круга
трения в цапфе,
= f'r
(здесь
— коэффициент трения в цапфе;
= 0,18...0,20; г — радиус цапфы), мм.
После подстановки
значений R3
в уравнение
равновесия можно получить формулы
расчета
по известным значениям W
для различных
условий:
при
при
при
Для двухплечевых
прямых рычагов (рис.1.в, г)
уравнение
равновесия будет таким же, как и в
предыдущем случае. После подстановки
в уравнение значения R3=
(
+W)
(l/cos
)
и решения его относительно
получим
формулу расчета силы привода по известной
силе зажима W:
Упрощенный расчет рычажных зажимных устройств (без учета сил трения) можно вести из условия равновесия рычагов при действии создаваемых силами и W моментов относительно осей вращения. Для зажимных устройств, представленных на рис.1 условие равновесия без учета сил трения выразится равенством
отсюда
Pnp=Wl2/l
Коэффициент
усиления ky=
W/
Рассчитываем силу зажима:
Рис.1. Рычажные зажимные устройства со схемами действия сил а-двухплечевой изогнутый рычаг; б-силовой многоугольник(план сил); в,г-двухплечевые прямые рычаги
Рис. 2. Рычажный механизм зажима.
Клиновые механизмы.
Клиновые механизмы компактны по конструкции, обеспечивают постоянство сил закрепления и самоторможение, однако требуют хорошей защиты от загрязнения и попадания стружки. Клиновые механизмы, используемые в станочных приспособлениях, бывают с односкосым клином без роликов и с роликами, которые обычно применяются в качестве усилителей пневмо- и гидроприводов, и многоклиновые самоцентрирующие, используемые в конструкциях патронов и оправок.
Исходя из условия равновесия клинового механизма с односкосым клином с трением на обеих поверхностях клина (рис. 3), усилие зажима можно рассчитать по формуле
где Q
— усилие,
приложенное к клину, Н;
—
угол скоса клина, град;
— угол трения на наклонной плоскости
клина;
—
угол трения на горизонтальной плоскости
клина.
При том же условии для клинового механизма с односкосным клином с двумя роликами усилие зажима равно:
где
—
соответственно приведенный угол трения
качения на наклонной и горизонтальной
плоскостях клина.
В многоклиновых самоцентрирующих механизмах усилие зажима каждым клином равно W/п, где п — число клиновых элементов в механизме.
Отношение усилия зажима W к исходной силе привода Q является передаточным отношением сил i=W/Q.
Клиновые зажимные устройства используются для непосредственного зажима заготовок (реже) и в сложных зажимных системах (чаще). Эти устройства просты в изготовлении, компакты, позволяют изменять значение и направление зажимных сил, могут обладать свойством самоторможения. Чаще всего клиновые зажимные устройства применяются в виде клиноплунжерных механизмов (рис. 4) с одноопорными (консольными) и двухопорными плунжерами, без роликов и с роликами; с односкосными и двухскосными клиньями с опорой на поверхность корпуса и на ролики; с двухсторонними и круговыми (в виде конических поверхностей) клиньями, с двумя и более консольными плунжерами с роликами и без роликов; с другими схемами устройства.
Рассчитываем силу зажима:
Где α=5˚ при f=0.1 tgφ=f=0.1, φ=5.7˚
φ1 - угол трения на поверхности скоса,
φ2 - угол трения на прямой поверхности.